ความแตกต่างระหว่างกระแสสลับและกระแสตรง? - วิทยาศาสตร์

ความแตกต่างระหว่างกระแสสลับและกระแสตรงนั้นมีพื้นฐานมาจากวิธีที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ในสายไฟที่นำมัน ในกระแสสลับเป็นการเคลื่อนที่แบบสั่นในขณะที่กระแสตรงอิเล็กตรอนจะไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้น: จากขั้วลบไปยังขั้วบวก

แต่มีความแตกต่างกันมากขึ้นตั้งแต่รุ่นจนถึงประสิทธิภาพในการใช้งานความปลอดภัยและการขนส่ง แต่ละข้อมีข้อดีและข้อเสียดังนั้นการใช้อย่างใดอย่างหนึ่งขึ้นอยู่กับการใช้งาน

	กระแสสลับ	กระแสตรง
ทิศทางของกระแส	แบบสองทิศทาง (สั่น)	ทิศทางเดียว (เครื่องแบบ)
แหล่ง	alternators	แบตเตอรี่แบตเตอรี่ไดนาโม
แหล่งที่มาของแรงเคลื่อนไฟฟ้า (แรงเคลื่อนไฟฟ้า)	ตัวนำหรือตัวนำที่มีการสั่นหรือหมุนต่อหน้าสนามแม่เหล็ก	ปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีภายในเซลล์และแบตเตอรี่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับที่เปลี่ยนหรือแก้ไขพร้อมไดโอด
ความถี่ในการทำงาน	ในร้านค้าในประเทศและอุตสาหกรรม 50Hz หรือ 60HZ	0 เฮิรตซ์
แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน	110 V หรือ 220 V	1.5V; 9V; 12V หรือ 24V
แรงดันไฟฟ้าส่งทางไกล	สูงถึง 380,000 โวลต์	ไม่สามารถขนส่งในระยะทางไกลได้เนื่องจากมีการสูญเสียมากมาย
แอมป์หมุนเวียนในมอเตอร์ 1 Hp	เฟสเดียว 110V 60Hz: 16 แอมป์	ที่ 12 โวลต์ DC: 100 แอมป์
กระแสไฟฟ้าสูงสุดต่อจูลของการบริโภค	110V: 0.01 A / J 220 โวลต์: 0.005 A / J	12 โวลต์: 0.08 A / J 9V: 0.1 A / J
องค์ประกอบแบบพาสซีฟในวงจร	impedances: -Resistive -Capacitive -Inductive	-Resistance
ความได้เปรียบ	สูญเสียเพียงเล็กน้อยเมื่อถูกขนส่ง	ปลอดภัยเพราะเป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำ เก็บไว้ในแบตเตอรี่และแบตเตอรี่
ข้อเสีย	ไม่ปลอดภัยเนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าสูง	ไม่สามารถขนส่งในระยะทางไกลได้เนื่องจากมีการสูญเสียมากมาย
การประยุกต์ใช้งาน	ในประเทศและอุตสาหกรรม: เครื่องซักผ้าตู้เย็นโรงงานผลิต	อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพา: สมาร์ทโฟนแล็ปท็อปวิทยุไฟฉายนาฬิกา

กระแสสลับ

เป็นไปไม่ได้ที่จะพูดถึงกระแสสลับโดยไม่กล่าวถึง Nikola Tesla (1846-1943) วิศวกรต้นกำเนิดของเซอร์โบ - โครเอเชียผู้คิดค้นและส่งเสริมมัน เขาเป็นคนที่สร้างสิทธิบัตรสำหรับการใช้งานการขนส่งและการใช้งานมากที่สุด

สิทธิบัตรทั้งหมดเหล่านี้ได้รับมอบหมายให้ บริษัท Westinghouse Electric Co ซึ่งเป็น บริษัท สัญชาติอเมริกันโดยผู้สร้างเพื่อจัดหาเงินทุนที่จำเป็นสำหรับการทดลองและโครงการต่างๆ

การทดสอบครั้งแรกเกี่ยวกับกระแสสลับเกิดขึ้นโดยหนึ่งในผู้บุกเบิกหลักด้านไฟฟ้า: Michael Faraday (1791-1867) ผู้ค้นพบการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและสร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับเครื่องแรก

การส่งกระแสสลับมีประสิทธิภาพสูงกว่ามาก ที่มา: Pixabay

หนึ่งในการใช้งานจริงครั้งแรกในปี พ.ศ. 2398 คือการบำบัดด้วยไฟฟ้าที่มีกระแสสลับเพื่อกระตุ้นการหดตัวของกล้ามเนื้อ สำหรับการบำบัดประเภทนี้กระแสสลับเหนือกว่ากระแสตรงมาก

ต่อมาในปีพ. ศ. 2419 Pavel Yáblochkovวิศวกรชาวรัสเซียได้ประดิษฐ์ระบบแสงสว่างโดยใช้หลอดอาร์กไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ในปีพ. ศ. 2426 บริษัท Ganz Works ของออสเตรีย - ฮังการีได้ติดตั้งระบบไฟกระแสสลับประมาณห้าสิบระบบ

สิ่งประดิษฐ์ของ Tesla

ผลงานหลักของ Nicola Tesla สำหรับการพัฒนาและการใช้กระแสสลับคือการประดิษฐ์มอเตอร์ไฟฟ้าที่ทำงานร่วมกับกระแสสลับโดยไม่จำเป็นต้องแปลงเป็นกระแสตรง

Nikola Tesla ยังได้คิดค้นกระแสไฟฟ้าสามเฟสเพื่อใช้ประโยชน์สูงสุดจากพลังงานในการผลิตและโครงสร้างพื้นฐานในการขนส่งไฟฟ้า ทุกวันนี้ยังใช้ระบบนี้อยู่

หม้อแปลงไฟฟ้า

ผลงานที่ยอดเยี่ยมอื่น ๆ ในการพัฒนากระแสสลับคือการประดิษฐ์หม้อแปลง อุปกรณ์นี้ช่วยให้สามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าสำหรับการขนส่งทางไกลและแรงดันไฟฟ้าจะลดลงเพื่อการใช้งานที่ปลอดภัยในบ้านและอุตสาหกรรม

แน่นอนว่าสิ่งประดิษฐ์นี้ทำให้กระแสสลับเป็นทางเลือกที่ดีกว่าวิธีการกระจายพลังงานไฟฟ้ามากกว่าวิธีกระแสตรง

ผู้บุกเบิกหม้อแปลงไฟฟ้าสมัยใหม่คืออุปกรณ์แกนเหล็กที่เรียกว่า "เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทุติยภูมิ" จัดแสดงในลอนดอนในปี พ.ศ. 2425 และต่อมาในตูรินซึ่งใช้สำหรับไฟฟ้าแสงสว่าง

หม้อแปลงแกนเหล็กแบบปิดตัวแรกที่เรารู้จักในวันนี้นำเสนอโดยวิศวกรชาวฮังการีสองคนจาก บริษัท Ganz ในบูดาเปสต์ ซื้อสิทธิบัตรโดย Westinghouse Electric Co.

ลักษณะพื้นฐานของหม้อแปลง

ลักษณะพื้นฐานของหม้อแปลงคือผลหารระหว่างแรงดันขาออกใน V _Sทุติยภูมิและแรงดันไฟฟ้าขาเข้าใน V _Pหลักจะเท่ากับผลหารระหว่างจำนวนรอบของขดลวดทุติยภูมิ V ₂หารด้วยจำนวนรอบของ ขดลวดปฐมภูมิหมายเลข₁ :

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

เพียงแค่เลือกอัตราส่วนรอบการหมุนที่เหมาะสมระหว่างหลักและรองของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขาออกที่ถูกต้องสามารถทำได้อย่างถูกต้องและไม่สูญเสียพลังงานอย่างเห็นได้ชัด

แผนผังของหม้อแปลง ที่มา: Wikimedia Commons KundaliniZero

ระบบจำหน่ายไฟฟ้าเชิงพาณิชย์แห่งแรกที่ใช้หม้อแปลงได้เปิดตัวในรัฐแมสซาชูเซตส์สหรัฐอเมริกาในปี พ.ศ. 2429

แต่ยุโรปก็ก้าวทันการพัฒนาไฟฟ้าเนื่องจากในปีเดียวกันมีการติดตั้งสายส่งที่ใช้หม้อแปลงไฟฟ้าที่คิดค้นขึ้นใหม่ใน Cerchi ประเทศอิตาลีซึ่งส่งกระแสสลับในระยะทาง 30 กม. ที่แรงดันไฟฟ้า 2,000 โวลต์ .

หม้อแปลงไฟฟ้าไม่เพียง แต่เป็นการปฏิวัติในด้านการส่งพลังงานไฟฟ้าเท่านั้น นอกจากนี้ในด้านอุตสาหกรรมยานยนต์เมื่อ Ford Motor Company ถูกใช้ในระบบคอยล์จุดระเบิดของหัวเทียน Ford Model T

กระแสตรง

กระแสตรงถูกผลิตขึ้นในปี 1800 โดยการประดิษฐ์ของกองโวลตาอิกซึ่งได้รับการตั้งชื่อเนื่องจากผู้ประดิษฐ์คืออเลสซานโดรโวลตานักฟิสิกส์ชาวอิตาลีซึ่งมีชีวิตอยู่ระหว่างปี ค.ศ. 1745 ถึง พ.ศ. 2370

แม้ว่าต้นกำเนิดของกระแสจะไม่เป็นที่เข้าใจกันดีนัก แต่André Marie Ampere นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส (1775-1836) ได้ระบุขั้วสองขั้วในเซลล์โวลตาอิกและคาดเดาว่ากระแสไฟฟ้าไหลจากขั้วบวกไปยังขั้วลบ

ปัจจุบันยังคงใช้อนุสัญญานี้แม้ว่าจะเป็นที่ทราบกันดีว่าพาหะของประจุไฟฟ้าคืออิเล็กตรอนที่ไปในทางตรงกันข้ามจากขั้วลบไปยังขั้วบวก

รูปที่ 4. กระแสตรงถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่อย่างสะดวกและสะดวก (pixabay)

นักประดิษฐ์ชาวฝรั่งเศส Hippolyte Pixii (1808–1835) ได้สร้างเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ประกอบด้วยห่วงหรือห่วงของลวดที่หมุนรอบแม่เหล็กโดยสังเกตว่าทุก ๆ ครึ่งของการหมุนกระแสจะกลับด้าน

ตามข้อเสนอแนะของแอมแปร์ผู้ประดิษฐ์ได้เพิ่มคอมมิวเตเตอร์และจึงสร้างไดนาโมหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงเครื่องแรก

เกี่ยวกับระบบไฟฟ้าแสงสว่างระหว่างปีพ. ศ. 2413 ถึงปีพ. ศ. 2423 มีการใช้หลอดอาร์กไฟฟ้าที่ต้องการไฟฟ้าแรงสูงไม่ว่าจะเป็นกระแสตรงหรือกระแสตรง

ดังที่ทราบกันดีว่าไฟฟ้าแรงสูงไม่ปลอดภัยที่จะใช้ในบ้าน ในแง่นี้โทมัสอัลวาเอดิสันนักประดิษฐ์ชาวอเมริกัน (ค.ศ. 1847-1931) ทำให้การใช้ไฟฟ้าเพื่อจุดประสงค์ด้านแสงสว่างมีความปลอดภัยและเป็นเชิงพาณิชย์มากขึ้น เอดิสันสร้างหลอดไฟไส้ในปี 1880 และทำกำไรได้

สงครามแห่งกระแส: AC vs DC

เช่นเดียวกับที่ Nikola Tesla เป็นผู้สนับสนุนกระแสสลับ Thomas Alva Edison เป็นผู้สนับสนุนกระแสตรงเพราะเขาคิดว่าปลอดภัยกว่า

แม้จะเป็นการกีดกันการใช้ไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อวัตถุประสงค์ทางการค้า แต่เอดิสันก็ได้คิดค้นเก้าอี้ไฟฟ้ากระแสสลับเพื่อให้ประชาชนเข้าใจถึงอันตรายต่อชีวิตมนุษย์

ในขั้นต้น Nikola Tesla ทำงานที่ บริษัท พลังงานไฟฟ้า Edison Electric และมีส่วนร่วมมากมายเพื่อปรับปรุงเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรง

รูปที่ 5. จากขวาไปซ้าย Henry Ford, Thomas Edison, ประธานาธิบดีสหรัฐฯ Warren G. Harding และ Harvey S. Firestone, 1921 ผ่าน Wikimedia Commons

แต่เนื่องจาก Tesla เชื่อมั่นในข้อดีของกระแสสลับจากมุมมองของการขนส่งและการกระจายจึงใช้เวลาไม่นานสำหรับความแตกต่างกับเอดิสันในการทำให้บุคลิกที่แข็งแกร่งทั้งสองนี้ขัดแย้งกัน สงครามแห่งกระแสน้ำจึงเริ่มขึ้น: AC vs. กระแสตรง.

ข้อดีของการส่งกระแสสลับและระบบจำหน่ายไฟฟ้ากระแสสลับระหว่างเมืองครั้งแรกในปี พ.ศ. 2434 ทำให้เอดิสันซึ่งดื้อดึงยังคงสนับสนุนกระแสตรงต่อไปต้องสูญเสียตำแหน่งประธานและทิศทางของ บริษัท ที่เขาก่อตั้งซึ่งผ่านมา จะเรียกว่า บริษัท General Electric

Nikola Tesla ไม่ชนะสงครามนี้เพราะในที่สุด George Westinghouse และผู้ถือหุ้นของ บริษัท ของเขาก็กลายเป็นเศรษฐี เทสลาซึ่งหมกมุ่นอยู่กับแนวคิดในการส่งพลังงานไฟฟ้าในระยะทางไกลโดยไม่มีสายไฟจบลงด้วยความยากจนและถูกลืม

ไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูง

แนวคิดในการใช้กระแสตรงสำหรับการกระจายพลังงานไฟฟ้าทางไกลยังไม่ถูกทิ้งทั้งหมดเนื่องจากระบบดังกล่าวได้รับการพัฒนาในปี 1950

ปัจจุบันสายเคเบิลใต้น้ำที่ยาวที่สุดในโลกสำหรับการขนส่งพลังงานไฟฟ้าสายเคเบิล NorNed ซึ่งเชื่อมโยงนอร์เวย์กับเนเธอร์แลนด์ใช้กระแสตรง 450,000 โวลต์

รูปที่ 6. เส้นทางของสายเคเบิลใต้น้ำ NorNed ระหว่างเนเธอร์แลนด์และนอร์เวย์ซึ่งมีกระแสตรงผ่านทะเลเหนือ ที่มา: Wikimedia Commons.Michiel1972

การใช้กระแสสลับสำหรับสายเคเบิลใต้น้ำไม่เหมาะเนื่องจากน้ำทะเลเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมและสายเคเบิลใต้น้ำกระแสสลับจะทำให้เกิดกระแสไหลวนในน้ำเกลือ สิ่งนี้จะทำให้สูญเสียพลังงานไฟฟ้าที่ต้องการส่งไปอย่างมาก

ปัจจุบันยังใช้ไฟฟ้ากระแสตรงแรงสูงในการขับเคลื่อนรถไฟฟ้าด้วยราง

อ้างอิง

Agarwal, T. (2015). ProCus ดึงมาจากความแตกต่างระหว่างกระแสไฟฟ้ากระแสสลับและกระแสตรงคืออะไร: elprocus.com
(2017) Diffen ได้รับจาก AC เทียบกับ DC (กระแสสลับเทียบกับกระแสตรง): diffen.com
Earley, E. (2017). วิศวกรรมโรงเรียน. ดึงมาจากความแตกต่างระหว่าง AC และ DC คืออะไร: engineering.mit.edu
Khatri, I. (19 มกราคม 2558). Quora ดึงมาจากกระแส AC และ DC ต่างกันอย่างไร: quora.com
(2017) SparkFun Electronics. ได้รับจากกระแสสลับ (AC) เทียบกับ กระแสตรง (DC): learn.sparkfun.com
วิกิพีเดีย กระแสสลับ. สืบค้นจาก: es.wikipedia.com
วิกิพีเดีย กระแสตรง. กู้คืนจาก: es. wikipedia.com
วิกิพีเดีย สายเคเบิล NorNed กู้คืนจาก: es. wikipedia.com

ความแตกต่างระหว่างกระแสสลับและกระแสตรง? - วิทยาศาสตร์ - 2024