RAZLIKE IZMEĐU NAIZMJENIČNE I ISTOSMJERNE STRUJE? - ZNANOST - 2026

Razlika između izmjenične i istosmjerne struje u osnovi na način elektroni kreću u žicama koje ga nose. Kod izmjenične struje to je oscilatorno kretanje, dok u istoj struji elektroni teku u samo jednom smjeru: od negativnog do pozitivnog pola.

Ali postoje i više razlike, u rasponu od generacije do učinkovitosti u korištenju, sigurnosti i transportu. Svaka od njih ima svoje prednosti i nedostatke, tako da uporaba jednog ili drugog ovisi o primjeni.

	Naizmjenična struja	Izravna struja
Smjer struje	Dvosmjerno (oscilirajuće)	Jednosmjerna (uniformna)
Izvor	alternatori	Baterije, baterije, dinamo
Izvori elektromotorne sile (emf)	Oscilirajuće ili rotirajuće vodiče ili vodiče u prisutnosti magnetskog polja.	Elektrokemijske reakcije u stanicama i baterijama. Uključeni ili ispravljeni izmjenični generatori s diodama
Radna frekvencija	U domaćim i industrijskim prodajnim mjestima 50Hz ili 60HZ	0 Hz
Radni napon	110 V ili 220 V	1.5V; 9V; 12V ili 24V
Napon prijenosa na velike udaljenosti	Do 380.000 Volti	Ne može se prevoziti na velike udaljenosti jer ima mnogo gubitaka
Ampilteri kruže motorom od 1 Hp	Jednofazna 110V 60Hz: 16 ampera	Na 12 volti DC: 100 ampera
Maksimalna struja po Joulu potrošnje	110V: 0,01 A / J 220V: 0,005 A / J	12V: 0,08 A / J 9V: 0,1 A / J
Pasivni elementi u sklopovima	impedancije: -Otporan -Kapacitet -Inductive	-Otpornost
Prednost	Malo gubitaka prilikom transporta.	Siguran je jer je niskog napona. Skladište se u baterijama i baterijama.
Nedostaci	Nije baš sigurno zbog visokog radnog napona.	Ne može se prevoziti na velike udaljenosti jer ima mnogo gubitaka
Prijave	Domaće i industrijske: perilice rublja, hladnjaci, proizvodni pogoni.	Prijenosna elektronička oprema: pametni telefoni, prijenosna računala, radio uređaji, svjetiljke, satovi.

Naizmjenična struja

O izmjeničnoj struji nije moguće govoriti bez spominjanja Nikole Tesle (1846.-1943.), Inženjera srpskohrvatskog podrijetla koji ga je izumio i promovirao. Bio je taj koji je stvorio najviše patenata za njezinu primjenu, transport i uporabu.

Svi ovi patenti dodijeljeni su američkom društvu Westinghouse Electric Co od strane tvorca, kako bi stekli potrebno financiranje za svoje eksperimente i projekte.

Prva ispitivanja naizmjenične struje napravio je jedan od glavnih pionira električne energije: Michael Faraday (1791-1867), koji je otkrio elektromagnetsku indukciju i ugradio prvi generator naizmjenične struje.

Prijenos izmjenične struje je mnogo učinkovitiji. Izvor: Pixabay.

Jedna od prvih praktičnih primjena 1855. godine bila je elektroterapija izmjeničnom strujom koja aktivira kontrakciju mišića. Za ovu vrstu obrade, izmjenična struja je bila mnogo superiornija od istosmjerne struje.

Kasnije 1876., ruski inženjer Pavel Yáblochkov izumio je sustav rasvjete koji se temelji na električnim lučnim svjetiljkama i generatorima naizmjenične struje. Do 1883. austro-ugarska tvrtka Ganz Works već je instalirala pedesetak sustava rasvjete naizmjeničnih struja.

Teslini izumi

Među glavnim doprinosima Nicole Tesle razvoju i korištenju izmjenične struje su izum elektromotora koji radi s izmjeničnom strujom, bez potrebe da se pretvara u istosmjernu struju.

Nikola Tesla također je izumio trofaznu struju, kako bi iskoristio što više energije u proizvodnji i infrastrukturi za transport električne energije. Danas se ovaj sustav još uvijek koristi.

Transformator

Drugi veliki doprinos u razvoju izmjenične struje bio je izum transformatora. Ovaj uređaj omogućuje podizanje napona za prijevoz na veće daljine i smanjenje napona za sigurniju uporabu u kućama i industriji.

Definitivno je ovaj izum napravio izmjeničnu struju boljom alternativom kao metoda distribucije električne energije od metode istosmjerne struje.

Predhodnik suvremenog transformatora bio je uređaj sa željeznom jezgrom nazvan "sekundarni generator", izložen u Londonu 1882. i kasnije u Torinu, gdje se koristio za električnu rasvjetu.

Prvi zatvoreni transformator iz željezne jezgre, kakav ga danas poznajemo, predstavila su dva mađarska inženjera iz tvrtke Ganz iz Budimpešte. Patente je kupila tvrtka Westinghouse Electric Co.

Osnovna karakteristika transformatora

Temeljna karakteristika transformatora je da je kvocijent između izlazni napon na sekundarnom V _S i ulaznog napona u primarnom V _P je jednak kvocijentu između broj zavoja sekundarnog namota V ₂ podijeljen s brojem zavoja primarno navijanje br. ₁:

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

Jednostavnim odabirom odgovarajućeg omjera okretaja između primarnog i sekundarnog transformatora, može se postići tačan izlazni napon točno i bez značajnog gubitka snage.

Shema transformatora. Izvor: Wikimedia Commons. KundaliniZero

Prvi komercijalni električni distribucijski sustav koji je koristio transformatore otvoren je u državi Massachusetts, Sjedinjene Države, 1886. godine.

Ali Europa je držala korak s električnim razvojem, jer je iste godine u Cerchiju u Italiji postavljen dalekovod temeljen na novo izumljenom transformatoru, koji je prenosio naizmjeničnu struju na udaljenosti od 30 km efektivnim naponom od 2000 volti., Transformator nije bio revolucija samo u području prijenosa električne energije. Također na području automobilske industrije, kada ga je koristila tvrtka Ford Motor Company u sustavu zavojnica paljenja svjećica Ford Model T.

Izravna struja

Izravna struja proizvedena je 1800. godine izumom voltaične hrpe, tako nazvana jer je njezin izumitelj talijanski fizičar Alessandro Volta, koji je živio između 1745. i 1827. godine.

Iako podrijetlo struje nije dobro shvaćeno, francuski fizičar André Marie Ampere (1775-1836) identificirao je dva polariteta u voltaičnim ćelijama i pretpostavio da električna struja struji iz pozitivnog u negativni pol.

Danas se ta konvencija još uvijek koristi, iako je poznato da su nosioci električnog naboja elektroni koji idu upravo suprotno, od negativnog terminala do pozitivnog terminala.

Slika 4. Izravna struja se povoljno i prikladno pohranjuje u baterijama. (Pixabay)

Francuski izumitelj Hippolyte Pixii (1808-1835) izgradio je generator koji se sastojao od petlje ili petlje žice koja se rotirala oko magneta, primjećujući da je svaki pola okretaja struje obrnuto.

Na prijedlog Ampere, izumitelj je dodao komutator i tako je stvoren prvi dinamo ili generator istosmjerne struje.

Što se tiče električnih sustava rasvjete, između 1870. i 1880. korištene su električne lučne svjetiljke koje su zahtijevale visoki napon, bilo izravno ili istosmjerno.

Kao što je poznato, visoki napon je vrlo nesiguran za korištenje u kućama. U tom je smislu američki izumitelj Thomas Alva Edison (1847. - 1931.) Učinio uporabu električne energije u rasvjetne svrhe sigurnijom i komercijalnijom. Edison je usavršio žarulju sa žarnom niti 1880. i učinio je profitabilnom.

Rat struja: AC protiv DC

Kao što je Nikola Tesla bio promotor izmjenične struje, tako je Thomas Alva Edison bio promotor istosmjerne struje jer ga je smatrao sigurnijim.

Čak i kako bi spriječio korištenje naizmjenične struje u komercijalne svrhe, Edison je izumio električnu stolicu s izmjeničnom strujom, kako bi javnost shvatila njezinu opasnost za ljudski život.

U početku je Nikola Tesla radio u elektroenergetskoj tvrtki Edison Electric i dao razne priloge za poboljšanje generatora istosmjernih struja.

Slika 5. S desna na lijevo Henry Ford, Thomas Edison, predsjednik Sjedinjenih Država Warren G. Harding i Harvey S. Firestone, 1921, putem Wikimedia Commonsa.

No, budući da je Tesla bio uvjeren u prednosti izmjenične struje sa stajališta njegova transporta i distribucije, nije trebalo dugo da razlike s Edisonom dovedu ove dvije snažne ličnosti u sukob. Tako je počeo rat struja: AC vs. DC.

Prednosti prijenosa naizmjeničnom strujom i prvi međugradski distributivni izmjenični struji 1891. doveli su do toga da je Edison, koji se tvrdoglavo nastavljao zalagati za istosmjernu struju, izgubio predsjedništvo i smjer tvrtke koju je osnovao, a koja je prošla da se zove General Electric.

Ni Nikola Tesla nije pobijedio u ovom ratu, jer su na kraju George Westinghouse i dioničari njegove tvrtke postali milijunaši. Tesla, koji je postao opsjednut idejom prenošenja električne energije na velike daljine bez žica, završio je siromašan i zaboravljen.

Visokonaponska istosmjerna struja

Ideja korištenja istosmjerne struje za daljinsku distribuciju električne energije nije u potpunosti odbačena, jer su takvi sustavi razvijeni 1950-ih.

Danas najduži podmornički kabel na svijetu za transport električne energije, kabel NorNed, koji povezuje Norvešku s Nizozemskom, koristi istosmjernu struju od 450 tisuća volti.

Slika 6. Ruta podmorskog kabela NorNed između Nizozemske i Norveške, koja provodi direktnu struju kroz Sjeverno more. Izvor: Wikimedia Commons.Michiel1972

Upotreba naizmjenične struje za podmorničke kablove nije prikladna jer je morska voda odličan provodnik električne energije, a podmornica s izmjeničnom strujom inducira vrtložne struje u slanoj vodi. To bi uzrokovalo velike gubitke električne energije koja se želi prenijeti.

Visokonaponska istosmjerna struja također se danas koristi za napajanje električnih vlakova pomoću šina.

Reference

1. Agarwal, T. (2015). ProCus. Preuzeto iz razlike u izmjeničnoj i istosmjernoj struji: elprocus.com
2. (2017). Diffen. Dobiveno iz AC vs. Jednosmjerna (izmjenična struja prema istosmjernoj struji): diffen.com
3. Earley, E. (2017). Školsko inženjerstvo. Preuzeto iz razlike u izmjeni i istosmjernoj struji?: Engineering.mit.edu
4. Khatri, I. (19. siječnja 2015.). Quora. Preuzeto iz Koja je razlika između izmjenične i istosmjerne struje?: Quora.com
5. (2017). SparkFun Electronics. Dobiveno iz izmjenične struje (AC) vs. Izravna struja (DC): learn.sparkfun.com.
6. Wikipedia. Naizmjenična struja. Oporavak od: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. DC. Oporavak od: es. wikipedia.com
8. Wikipedia. NORNED kabel. Oporavak od: es. wikipedia.com