Výhody a nevýhody AC a DC

Povedzte slovo „elektrina“ a mnohí Američania myslia na Thomasa Edisona, ale na myseľ by sa malo vziať aj meno Nikola Tesla. Spolu s finančníkom Georgom Westinghouseom je spoločnosť Tesla zodpovedná za to, že elektrina na striedavý prúd napája každý dom v Severnej Amerike, ako aj každý dom v zvyšku sveta, ktorý má elektrinu.

Striedavý prúd (AC) sa vyrába ľahšie ako jednosmerný prúd (DC) vďaka indukčnému generátoru, ktorý vynašiel Tesla. Ďalšou výhodou striedavého prúdu je to, že je jednoduchšie prenášať. Skladovanie jednosmernej elektriny je však jednoduchšie a je to lepšie pre malé aplikácie, ktoré zahŕňajú jemnú elektroniku a tenký drôt. Všetky malé zariadenia napájané z batérií sú napájané jednosmerným prúdom.

V osemdesiatych rokoch 20. storočia sa Edison a Tesla zapletli do boja o stanovenie typu prúdu, ktorý by najlepšie slúžil elektrickým potrebám Spojených štátov. Historici si pamätajú túto bitku ako Vojnu prúdov. Edison vytvoril sieť jednosmernej elektriny, ktorá je schopná napájať svetlá a iné elektrické zariadenia, ale vyskytol sa problém. Pretože nebola známa žiadna metóda na zvýšenie napätia, boli potrebné elektrárne v intervaloch len niekoľko kilometrov.

Pomocou transformátorov je možné striedavý prúd zvýšiť na veľmi vysoké napätie a potom znížiť na užitočné napätie v mieste použitia, čím sa eliminuje potreba zásahových elektrární. Edison veril, že vysoké napätie v sieťach na prenos striedavého prúdu je nebezpečné, dokonca išiel až tak ďaleko, že na verejnosti zabil túlavé zvieratá, aby preukázal svoj názor. Táto záležitosť bola vyriešená, keď George Westinghouse použil indukčný generátor na napájanie novej výrobnej stanice v Niagarských vodopádoch. Nielenže bolo bezpečné napájanie zo striedavého prúdu, rozsvietilo sa celé mesto Buffalo v New Yorku - a ďalej - hneď ako sa v roku 1896 pripojila elektráreň Niagara Falls.

Akékoľvek malé zariadenie, ktoré sa spolieha na batériu, používa jednosmerný prúd a tok elektrónov z jedného terminálu na druhý cez obvod je to, ako väčšina študentov stredných škôl rozumie súčasnému toku. Na rozdiel od striedavého prúdu, ktorý mení smer niekoľkokrát za sekundu, jednosmerný prúd spoľahlivo prúdi rovnakým smerom. Je to dôležité vo svete polovodičov, LED a tranzistorov. Zakaždým, keď striedavý prúd prepne smer, dôjde k okamžitej strate energie. Moment je nekonečný, ale stačí na to, aby ovplyvnil citlivé zariadenia, ktoré sa v modernom počítačovom svete stali bežnými.

Prúd striedavého aj jednosmerného prúdu sa môžu prenášať cez elektrické vedenia, ale pri absencii zosilňovacieho transformátora je prenos striedavého prúdu menej efektívny. Elektrina na striedavý prúd má tendenciu sa pohybovať po povrchu drôtu a stráca energiu na väčšiu vzdialenosť v dôsledku efektu pokožky a kapacitnej väzby, zatiaľ čo jednosmerná elektrina prechádza celým drôtom.

Od čias Tesly a Edisona inžinieri vyvinuli spôsoby, ako zvýšiť napätie jednosmerného prúdu transformátormi. Pretože veľké solárne farmy a iné obnoviteľné zdroje energie vyrábajú jednosmerný prúd, jeho prenos ako jednosmerný prúd by eliminoval potrebu konverzie invertormi, čo vedie k plytvaniu energiou tepelnými stratami.