VERSCHILLEN TUSSEN WISSEL- EN GELIJKSTROOM? - WETENSCHAP - 2025

Het verschil tussen wisselstroom en gelijkstroom zit fundamenteel in de manier waarop elektronen bewegen in de draden die het dragen. Bij wisselstroom is het een oscillerende beweging, terwijl bij gelijkstroom de elektronen maar in één richting stromen: van de negatieve naar de positieve pool.

Maar er zijn meer verschillen, variërend van generatie tot efficiëntie in gebruik, veiligheid en transport. Elk heeft zijn voor- en nadelen, dus het gebruik van de een of de ander hangt af van de toepassing.

	Wisselstroom	Gelijkstroom
Richting van stroom	Bidirectioneel (oscillerend)	Unidirectioneel (uniform)
Bron	Alternatoren	Batterijen, batterijen, dynamo's
Bronnen van elektromotorische kracht (EMF)	Oscillerende of roterende geleiders of geleiders in aanwezigheid van een magnetisch veld.	Elektrochemische reacties in cellen en batterijen. Geschakelde of gelijkgerichte AC-generatoren met diodes
Werk frequentie	In huishoudelijke en industriële stopcontacten 50Hz of 60HZ	0 Hz
Werkspanning	110 V of 220 V	1,5 V; 9V; 12V of 24V
Transmissiespanning over lange afstand	Tot 380.000 volt	Het kan niet over lange afstanden worden vervoerd omdat het veel verliezen heeft
Ampère circuleert in een motor van 1 pk	Eenfasig 110V 60Hz: 16 ampère	Bij 12 volt DC: 100 ampère
Maximale stroom per joule verbruik	110V: 0,01 A / J 220V: 0,005 A / J	12V: 0,08 A / J 9V: 0,1 A / J
Passieve elementen in circuits	Impedanties: -Bestendig -Capacitief -Inductief	-Weerstand
Voordeel	Weinig verliezen bij transport.	Het is veilig omdat het een laag voltage heeft. Op te bergen in batterijen en batterijen.
Nadelen	Niet erg veilig vanwege de hoge bedrijfsspanning.	Het kan niet over lange afstanden worden vervoerd omdat het veel verliezen heeft
Toepassingen	Huishoudelijk en industrieel: wasmachines, koelkasten, fabrieken.	Draagbare elektronische apparatuur: smartphones, laptops, radio's, zaklampen, horloges.

Wisselstroom

Het is niet mogelijk om over wisselstroom te praten zonder Nikola Tesla (1846-1943) te noemen, de ingenieur van Servo-Kroatische afkomst die het heeft uitgevonden en gepromoot. Hij was degene die de meeste patenten genereerde voor zijn toepassingen, transport en gebruik.

Al deze patenten werden door de oprichter overgedragen aan het Amerikaanse bedrijf Westinghouse Electric Co om de nodige financiering te krijgen voor zijn experimenten en projecten.

De eerste tests met wisselstroom werden uitgevoerd door een van de belangrijkste pioniers op het gebied van elektriciteit: Michael Faraday (1791-1867), die elektromagnetische inductie ontdekte en de eerste wisselstroomgenerator bouwde.

De overdracht van wisselstroom is veel efficiënter. Bron: Pixabay.

Een van de eerste praktische toepassingen in 1855 was elektrotherapie met wisselstroom om spiercontractie te activeren. Voor dit type behandeling was wisselstroom veel beter dan gelijkstroom.

Later in 1876 vond de Russische ingenieur Pavel Yáblochkov een verlichtingssysteem uit op basis van elektrische booglampen en wisselstroomgeneratoren. In 1883 had het Oostenrijks-Hongaarse bedrijf Ganz Works al een vijftigtal wisselstroomverlichtingssystemen geïnstalleerd.

Tesla's uitvindingen

Een van de belangrijkste bijdragen van Nicola Tesla aan de ontwikkeling en het gebruik van wisselstroom is de uitvinding van de elektromotor die werkt met wisselstroom, zonder dat deze hoeft te worden omgezet in gelijkstroom.

Nikola Tesla vond ook de driefasenstroom uit, om het maximale uit de energie bij de productie en de infrastructuur bij het transport van elektriciteit te halen. Tegenwoordig wordt dit systeem nog steeds gebruikt.

Transformator

De andere grote bijdrage aan de ontwikkeling van wisselstroom was de uitvinding van de transformator. Met dit apparaat kan de spanning worden verhoogd voor transport over lange afstanden en kan de spanning worden verlaagd voor veiliger gebruik in huizen en in de industrie.

Deze uitvinding heeft beslist wisselstroom tot een beter alternatief gemaakt als een elektrische stroomverdelingsmethode dan de gelijkstroommethode.

De voorloper van de moderne transformator was een apparaat met een ijzeren kern, een "secundaire generator" genaamd, die in 1882 in Londen en later in Turijn werd tentoongesteld, waar hij werd gebruikt voor elektrische verlichting.

De eerste gesloten transformator met ijzeren kern, zoals we die nu kennen, werd gepresenteerd door twee Hongaarse ingenieurs van de firma Ganz in Boedapest. De patenten zijn gekocht door Westinghouse Electric Co.

Transformator fundamenteel kenmerk

Het fundamentele kenmerk van de transformator is dat het quotiënt tussen de uitgangsspanning van de secundaire V _S en de ingangsspanning de primaire V _P gelijk is aan het quotiënt van het aantal windingen van de secundaire wikkeling V ₂ gedeeld door het aantal windingen van de primaire wikkeling _nr.1 :

V _S / V _P = N ₂ / N ₁

Door simpelweg de juiste windingsverhouding tussen primair en secundair van de transformator te kiezen, kan de juiste uitgangsspanning nauwkeurig en zonder merkbaar vermogensverlies worden bereikt.

Transformator schema. Bron: Wikimedia Commons. KundaliniZero

Het eerste commerciële elektrische distributiesysteem dat transformatoren gebruikte, werd in 1886 in gebruik genomen in de staat Massachusetts, Verenigde Staten.

Maar Europa hield gelijke tred met de elektrische ontwikkeling, want in hetzelfde jaar werd in Cerchi, Italië, een transmissielijn geïnstalleerd op basis van de nieuw uitgevonden transformator, die wisselstroom uitzond over een afstand van 30 km met een effectieve spanning van 2000 volt. .

De transformator was niet alleen een revolutie op het gebied van elektrische krachtoverbrenging. Ook op het gebied van de auto-industrie, toen het door de Ford Motor Company werd gebruikt in het bobinesysteem van de Ford Model T-bougies.

Gelijkstroom

Gelijkstroom werd in 1800 geproduceerd door de uitvinding van de voltaïsche paal, zo genoemd omdat de uitvinder de Italiaanse natuurkundige Alessandro Volta was, die leefde tussen 1745 en 1827.

Hoewel de oorsprong van de stroom niet goed werd begrepen, identificeerde de Franse natuurkundige André Marie Ampere (1775-1836) twee polariteiten in voltaïsche cellen en vermoedde hij dat de elektrische stroom van de positieve naar de negatieve pool vloeide.

Tegenwoordig wordt deze conventie nog steeds gebruikt, hoewel bekend is dat de dragers van elektrische lading de elektronen zijn die precies het tegenovergestelde zijn, van de negatieve pool naar de positieve pool.

Figuur 4. Gelijkstroom is handig en handig opgeslagen in batterijen. (pixabay)

De Franse uitvinder Hippolyte Pixii (1808–1835) bouwde een generator die bestond uit een lus of lus van draad die rond een magneet draaide, waarbij hij opmerkte dat de stroom elke halve slag werd omgekeerd.

Op voorstel van Ampere voegde de uitvinder een commutator toe en zo ontstond de eerste dynamo of gelijkstroomgenerator.

Met betrekking tot elektrische verlichtingssystemen werden tussen 1870 en 1880 elektrische booglampen gebruikt die hoogspanning vereisten, hetzij gelijkstroom, hetzij gelijkstroom.

Zoals bekend is hoogspanning erg onveilig om in woningen te gebruiken. In die zin maakte de Amerikaanse uitvinder Thomas Alva Edison (1847-1931) het gebruik van elektriciteit voor verlichtingsdoeleinden veiliger en commerciëler. Edison perfectioneerde de gloeilamp in 1880 en maakte hem winstgevend.

The War of the Currents: AC vs DC

Net zoals Nikola Tesla de promotor van wisselstroom was, was Thomas Alva Edison de promotor van gelijkstroom omdat hij het veiliger vond.

Zelfs om het gebruik van wisselstroom voor commerciële doeleinden te ontmoedigen, vond Edison de elektrische stoel met wisselstroom uit, zodat het publiek het gevaar voor het menselijk leven zou begrijpen.

Aanvankelijk werkte Nikola Tesla bij het energiebedrijf Edison Electric en leverde hij verschillende bijdragen om gelijkstroomgeneratoren te verbeteren.

Figuur 5. Van rechts naar links Henry Ford, Thomas Edison, president van de Verenigde Staten Warren G. Harding en Harvey S. Firestone, 1921, via Wikimedia Commons.

Maar aangezien Tesla overtuigd was van de voordelen van wisselstroom vanuit het oogpunt van transport en distributie, duurde het niet lang voordat de verschillen met Edison deze twee sterke persoonlijkheden in conflict brachten. Zo begon de oorlog van de stromingen: AC vs. DC.

De voordelen van wisselstroomtransmissie en de eerste interlokale wisselstroomdistributiesystemen in 1891 zorgden ervoor dat Edison, die hardnekkig bleef pleiten voor gelijkstroom, het presidentschap en de leiding verloor van het bedrijf dat hij had opgericht. wordt General Electric-bedrijf genoemd.

Nikola Tesla won deze oorlog ook niet, want uiteindelijk werden George Westinghouse en de aandeelhouders van zijn bedrijf miljonair. Tesla, die geobsedeerd raakte door het idee om elektrische stroom zonder kabels over lange afstanden over te brengen, werd arm en werd vergeten.

Hoogspanning gelijkstroom

Het idee om gelijkstroom te gebruiken voor elektrische stroomverdeling over lange afstanden is niet geheel verworpen, aangezien dergelijke systemen in de jaren vijftig werden ontwikkeld.

Tegenwoordig gebruikt de langste onderzeese kabel ter wereld voor het transport van elektrische energie, de NorNed-kabel, die Noorwegen met Nederland verbindt, een gelijkstroom van 450 duizend volt.

Figuur 6. Route van de onderzeese NorNed-kabel tussen Nederland en Noorwegen, die gelijkstroom door de Noordzee voert. Bron: Wikimedia Commons.Michiel1972

Het gebruik van wisselstroom voor onderzeese kabels is niet geschikt omdat zeewater een uitstekende geleider van elektriciteit is en een wisselstroom onderzeese kabel wervelstromen induceert in zout water. Dit zou leiden tot grote verliezen van de elektrische energie die wil worden overgedragen.

Hoogspanningsgelijkstroom wordt tegenwoordig ook gebruikt om elektrische treinen aan te drijven door middel van rails.

Referenties

1. Agarwal, T. (2015). De ProCus. Opgehaald van Wat is het verschil tussen AC- en DC-stromen: elprocus.com
2. (2017). Verschil. Verkregen van AC vs. DC (wisselstroom vs. gelijkstroom): diffen.com
3. Earley, E. (2017). School Engineering. Opgehaald van Wat is het verschil tussen AC en DC?: Engineering.mit.edu
4. Khatri, I. (19 januari 2015). Quora. Opgehaald van Wat is het verschil tussen AC- en DC-stromen?: Quora.com
5. (2017). SparkFun Electronics. Verkregen uit wisselstroom (AC) vs. Gelijkstroom (DC): learn.sparkfun.com.
6. Wikipedia. Wisselstroom. Hersteld van: es.wikipedia.com
7. Wikipedia. DC. Hersteld van: es. wikipedia.com
8. Wikipedia. NorNed-kabel. Hersteld van: es. wikipedia.com