ROZDÍLY MEZI STŘÍDAVÝM A STEJNOSMĚRNÝM PROUDEM? - VĚDA - 2025

Rozdíl mezi střídavý i stejnosměrný proud je v podstatě v tom, jak elektrony se pohybují ve vedení, které jej nesou. Ve střídavém proudu je to oscilační pohyb, zatímco v jednosměrném proudu proudí elektrony pouze jedním směrem: od záporného k kladnému pólu.

Existují však další rozdíly, počínaje generací až po účinnost při používání, bezpečnost a dopravu. Každý má své výhody a nevýhody, takže použití jednoho nebo druhého závisí na aplikaci.

	Střídavý proud	Stejnosměrný proud
Směr proudu	Obousměrný (oscilační)	Jednosměrný (jednotný)
Zdroj	Alternátory	Baterie, baterie, dynama
Zdroje elektromotorické síly (emf)	Oscilační nebo rotační vodiče nebo vodiče v přítomnosti magnetického pole.	Elektrochemické reakce uvnitř článků a baterií. Spínané nebo rektifikované střídavé generátory s diodami
Provozní frekvence	V domácích a průmyslových zásuvkách 50 Hz nebo 60 Hz	0 Hz
Provozní napětí	110 V nebo 220 V	1,5 V; 9V; 12 V nebo 24 V
Přenosové napětí na velkou vzdálenost	Až 380 000 voltů	Nelze přepravovat na velké vzdálenosti, protože má mnoho ztrát
Zesilovače zesilované v 1 Hp motoru	Jednofázový 110V 60Hz: 16 ampérů	Při 12 voltech DC: 100 ampérů
Maximální proud na Joule spotřeby	110 V: 0,01 A / J 220 V: 0,005 A / J	12V: 0,08 A / J 9V: 0,1 A / J
Pasivní prvky v obvodech	Impedance: - Odolný - Rychlý -Induktivní	-Odpor
Výhoda	Několik ztrát při přepravě.	Je to bezpečné, protože je nízké napětí. Skladovatelný v bateriích a bateriích.
Nevýhody	Není příliš bezpečné kvůli vysokému provoznímu napětí.	Nelze přepravovat na velké vzdálenosti, protože má mnoho ztrát
Aplikace	Domácí a průmyslové: pračky, ledničky, výrobní závody.	Přenosná elektronická zařízení: smartphony, notebooky, rádia, baterky, hodinky.

Střídavý proud

Není možné hovořit o střídavém proudu, aniž bychom zmínili Nikola Teslu (1846-1943), inženýra srbsko-chorvatského původu, který jej vynalezl a propagoval. Byl to ten, kdo vytvořil nejvíce patentů pro své aplikace, přepravu a použití.

Všechny tyto patenty byly vytvořeny americkou společností Westinghouse Electric Co od jejího tvůrce, aby získala potřebné financování pro své experimenty a projekty.

První zkoušky střídavého proudu provedl jeden z hlavních průkopníků elektřiny: Michael Faraday (1791-1867), který objevil elektromagnetickou indukci a postavil první generátor střídavého proudu.

Přenos střídavého proudu je mnohem efektivnější. Zdroj: Pixabay.

Jedním z jeho prvních praktických použití v roce 1855 byla elektroterapie se střídavým proudem pro aktivaci svalové kontrakce. U tohoto typu léčby byl střídavý proud mnohem lepší než stejnosměrný proud.

Později v roce 1876 vynalezl ruský inženýr Pavel Yáblochkov osvětlovací systém založený na elektrických obloukových lampách a generátorech střídavého proudu. V roce 1883 již rakousko-uherská společnost Ganz Works nainstalovala kolem padesáti systémů střídavého proudu.

Teslovy vynálezy

Mezi hlavní příspěvky Nicoly Tesly pro vývoj a použití střídavého proudu patří vynález elektrického motoru, který pracuje se střídavým proudem, aniž by bylo nutné jej převádět na stejnosměrný proud.

Nikola Tesla také vynalezl třífázový proud, aby co nejlépe využil energii ve výrobě a infrastrukturu při přepravě elektřiny. Dnes je tento systém stále používán.

Transformátor

Dalším velkým přínosem ve vývoji střídavého proudu byl vynález transformátoru. Toto zařízení umožňuje zvýšit napětí pro přepravu na velké vzdálenosti a snížit napětí pro bezpečnější použití v domácnostech a v průmyslu.

Tento vynález rozhodně učinil ze střídavého proudu lepší alternativu jako způsob distribuce elektrické energie než metoda stejnosměrného proudu.

Předchůdcem moderního transformátoru bylo železné jádro s názvem „sekundární generátor“, vystavené v Londýně v roce 1882 a později v Turíně, kde bylo použito pro elektrické osvětlení.

První uzavřený transformátor železného jádra, jak ho známe dnes, byl představen dvěma maďarskými inženýry ze společnosti Ganz v Budapešti. Patenty byly zakoupeny společností Westinghouse Electric Co.

Základní charakteristika transformátoru

Základní charakteristika transformátoru je to, že kvocient mezi výstupním napětím v sekundární V. _S a vstupní napětí v primárním V _P se rovná kvocientu mezi počtem závitů sekundárního vinutí V, _2, dělený počtem závitů primární vinutí č. ₁:

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

Jednoduchým výběrem vhodného poměru otáček mezi primárním a sekundárním transformátorem lze přesně a bez výrazné ztráty energie dosáhnout správného výstupního napětí.

Schéma transformátoru. Zdroj: Wikimedia Commons. KundaliniZero

První komerční elektrický distribuční systém, který používal transformátory, byl slavnostně otevřen ve státě Massachusetts ve Spojených státech v roce 1886.

Evropa však držela krok s elektrickým vývojem, protože ve stejném roce byla v italském Cerchi instalována přenosová linka založená na nově vynalezeném transformátoru, který přenášel střídavý proud na vzdálenost 30 km při účinném napětí 2000 voltů..

Transformátor nebyl jen revolucí v oblasti přenosu elektrické energie. Také v oblasti automobilového průmyslu, kdy byl použit společností Ford Motor Company v systému zapalovacích cívek zapalovacích svíček Ford Model T.

Stejnosměrný proud

Stejnosměrný proud byl vyroben v roce 1800 vynálezem sopečné hromady, která byla pojmenována, protože jeho vynálezcem byl italský fyzik Alessandro Volta, který žil mezi lety 1745 a 1827.

Ačkoli původ proudu nebyl dobře dohodnutý, francouzský fyzik André Marie Ampere (1775-1836), identifikoval dvě polarity ve sopečných buňkách a dohadoval se o tom elektrický proud tekl od pozitivního k zápornému pólu.

Dnes je tato konvence stále používána, ačkoliv je známo, že nositeli elektrického náboje jsou elektrony, které jdou přesně opačně, z negativního na pozitivní terminál.

Obrázek 4. Stejnosměrný proud je pohodlně a pohodlně uložen v bateriích. (pixabay)

Francouzský vynálezce Hippolyte Pixii (1808–1835) postavil generátor skládající se ze smyčky nebo smyčky drátu, která se točila kolem magnetu, přičemž si uvědomovala, že každou polovinu otáčky se proudový tok obrátil.

Na návrh Ampere přidal vynálezce komutátor, a tak byl vytvořen první generátor dynama nebo stejnosměrného proudu.

Pokud jde o elektrické osvětlovací systémy, byly použity elektrické obloukové lampy mezi 1870 a 1880, které vyžadovaly vysoké napětí, stejnosměrný nebo stejnosměrný proud.

Jak je známo, vysoké napětí je velmi nebezpečné pro použití v domácnostech. V tomto smyslu učinil americký vynálezce Thomas Alva Edison (1847-1931) použití elektřiny pro účely osvětlení bezpečnější a komerční. Edison zdokonalil žárovku v roce 1880 a učinil ji ziskovou.

Válka proudů: AC vs DC

Stejně jako Nikola Tesla byl propagátorem střídavého proudu, Thomas Alva Edison byl propagátorem stejnosměrného proudu, protože to považoval za bezpečnější.

Dokonce, aby odradil používání střídavého proudu pro komerční účely, vymyslel Edison elektrickou židli střídavého proudu, aby veřejnost pochopila jeho nebezpečí pro lidský život.

Nikola Tesla zpočátku pracoval v energetické společnosti Edison Electric a různě přispíval ke zlepšení generátorů stejnosměrného proudu.

Obrázek 5. Zprava doleva Henry Ford, Thomas Edison, prezident Spojených států Warren G. Harding, a Harvey S. Firestone, 1921, prostřednictvím Wikimedia Commons.

Ale protože Tesla byl přesvědčen o výhodách střídavého proudu z hlediska jeho dopravy a distribuce, netrvalo dlouho, než rozdíly s Edisonem přivedly tyto dvě silné osobnosti do konfliktu. Tak začala válka proudů: AC vs. DC.

Výhody přenosu střídavého proudu a prvních meziměstských rozvodných systémů střídavého proudu v roce 1891 způsobily, že Edison, který tvrdohlavě pokračoval v obhajobě stejnosměrného proudu, ztratil předsednictví a vedení společnosti, kterou založil, která prošla nazývá se společnost General Electric.

Nikola Tesla tuto válku nevyhrál, protože nakonec se George Westinghouse a akcionáři jeho společnosti stali milionáři. Tesla, který byl posedlý myšlenkou přenosu elektrické energie na velké vzdálenosti bez vodičů, skončil chudý a zapomenutý.

Stejnosměrný proud vysokého napětí

Myšlenka využití stejnosměrného proudu pro dálkové rozvody elektrické energie nebyla zcela vyřazena, protože takové systémy byly vyvinuty v 50. letech 20. století.

V současnosti nejdelší podmořský kabel na světě pro přenos elektrické energie, kabel NorNed, který spojuje Norsko s Nizozemskem, používá stejnosměrný proud 450 tisíc voltů.

Obrázek 6. Trasa podmořského kabelu NorNed mezi Nizozemskem a Norskem, který přenáší stejnosměrný proud přes Severní moře. Zdroj: Wikimedia Commons.Michiel1972

Použití střídavého proudu pro podmořské kabely není vhodné, protože mořská voda je vynikajícím vodičem elektřiny a podmíněný kabel střídavého proudu indukuje vířivé proudy ve slané vodě. To by způsobilo velké ztráty elektrické energie, která chce být přenášena.

Vysokonapěťový stejnosměrný proud se dnes také používá k pohonu elektrických vlaků pomocí kolejnic.

Reference

1. Agarwal, T. (2015). ProCus. Zdroj: Jaký je rozdíl mezi střídavými a stejnosměrnými proudy: elprocus.com
2. (2017). Diffen. Získáno od AC vs. DC (střídavý proud vs. stejnosměrný proud): diffen.com
3. Earley, E. (2017). Školní inženýrství. Zdroj: Jaký je rozdíl mezi AC a DC?: Engineering.mit.edu
4. Khatri, I. (19. ledna 2015). Quora. Citováno z: Jaký je rozdíl mezi střídavými a stejnosměrnými proudy?: Quora.com
5. (2017). SparkFun Electronics. Získáno ze střídavého proudu (AC) vs. Stejnosměrný proud (DC): learn.sparkfun.com.
6. Wikipedia. Střídavý proud. Obnoveno z: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. DC. Obnoveno od: es. wikipedia.com
8. Wikipedia. Kabel NorNed. Obnoveno od: es. wikipedia.com