Az egyenáram és váltakozó áram

Mindannyian tanultuk, hogy az elektromos világítást, mint teljes üzleti és technikai rendszert Edison terjesztette el. Azt a tananyag kevésbé hangsúlyozza, hogy a részei már előbb is léteztek.

 

Ö a 110V egyenfeszültségű rendszer mellett tette le a garast, ami Budapesten a Második Világháború után tűnt el teljesen.

A váltakozó áramú rendszerekkel kapcsolatban felmerül Siemens, Westinghouse, (Magyarországon) Déri, Bláthy, Zipernowsky neve.

Az egyenáramú rendszerrel szemben azt szokták felhozni, hogy a 110 V-os feszültségszinten nem lehet messzire szállítani, a transzformátor pedig egyenfeszültséggel nem működik.

Az állítások igazak, azonban önmagukban csak féligazságok.

Forgóátalakítókkal az egyenfeszültség szintje is átalakítható, igaz, a transzformátor 90% feletti hatásfoka helyett, jóval alacsonyabb hatásfokkal. Az átalakítás kisebb hatásfokát részben ellensúlyozza, hogy az egyenfeszültség átvitelét nem befolyásolja a távvezetékek kapacitása és induktivitása, ezért a vezetéken a veszteség valamivel alacsonyabb.

Váltakozó árammal rövid ideig üzemelt 1200 kV-os távvezeték is. Ekkora feszültség előállítása kommutátoros géppel (dinamó) már igen komoly kihívás lenne.

A váltakozó áramú rendszer valóban igen komoly előnyöket rejt, amiről kevesebbet beszélnek.

Az egyenfeszültségű rendszernél a feszültséget a forgórészről  kommutátoron keresztül szénkefék  veszik le az áramot. A gyenge pont itt a kommutátor, mivel egy elég összetett sok karbantartást igénylő szerkezet.

A váltakozó áramú rendszereknél szinkrongenerátorokat használnak, ahol az állórészről veszik le a fogyasztók részére a teljesítményt, ami egy robusztusabb, kevesebb karbantartást igénylő rendszer felépítését teszi lehetővé.

A fogyasztás növekedésére való tekintettel a végfelhasználói feszültséget 110V-ról 220V-ra emelték. Eleinte a liftek, nagyfogyasztók mentek 220V egyenfeszültségről, a lakásokba pedig a 110V-ot vezették be. Ebben az időben egy pár izzó, a gazdagabb háztartásokban esetleg egy rádó jelentette a fogyasztást. Ez összességében 20-100W fogyasztást jelentett. Ennyit ma egy notebook önmagában elfogyaszt.

Később a lakásokba is a 220V-os feszültségek vették át a hatalmat.

Az európai hálózatok egységesítésének jegyében az 1990-es években ezt 230V-ra emelték. (A Brit szigeten 240V-ról 230V-ra csökkentették)

A hálózat másik végén a fogyasztóknál is komoly előnyökkel bír a váltakozó feszültség. A háztartási készülékek egy jelentős része „belül” nem 220V-al megy, hanem annál nagyobb vagy kisebb feszültséggel. A készülékekbe épített transzformátorokkal a régi csöves rádiókban könnyedén állítottak elő 300V körüli anódfeszültséget és 6,3V-os fűtőfeszültséget is. Ahol egyenfeszültségre van szükség könnyedén elő lehet állítani egyenirányítóval, illetve szükség esetén stabilizátorral.

A váltakozó áramú motorok is jelentősen egyszerűbbek egyenáramú társaiknál, bár ha kis teljesítményre és nagy fordulatszámra van szükség, akkor váltakozó áramú hálózaton is használnak kommutátoros motort, amelyet univerzális motornak hívnak, annak ellenére, hogy a gyakorlatban soha nem használják őket egyenárammal.

Természetesen az egyenfeszültségű rendszernek is voltak előnyei.

A váltakozó áramú rendszereknél a generátorok által termelt teljesítménynek minden időpillanatban meg kell egyeznie az elfogyasztottal.

Az egyenáram akkumulátorokban viszonylag jól tárolható, bár a hatásfok kérdését itt is figyelembe kell venni.

Az Edison rendszer ezt kihasználva úgy működött, hogy a fogyasztási csúcsokat a generátorok és az akkumulátorok együtt szolgálták ki. Amikor a fogyasztás csökkent az akkumulátorokat töltötték. Az éjszakai fogyasztási völgyeket az akkumulátorok szolgálták ki. Ezzel biztosították, hogy az erőművek mindig az optimális terhelés közelében üzemeljenek.

Ez a rendszer sokakat emlékeztethet a napelemes rendszerek működésére.

A mai világban, amikor a teljesítményelektronika segítségével tetszőlegesen át lehet az áramnemeket egymásba alakítani a kérdés sokat vesztett a jelentőségéből, de a történettel jó dolog tisztában lenni.

 

Szólj hozzá!

Ne feledd,a hozzászólásodért te vagy a felelős!