- El corrent altern
- Els invents de Tesla
- el transformador
- Característica fonamental de l'transformador
- corrent directa
- La guerra de les corrents: AC vs DC
- Corrent directa d'alt voltatge
- referències
La diferència entre el corrent altern i directa radica fonamentalment en la forma en què es mouen els electrons en els cables que la condueixen. En el corrent altern es tracta d'un moviment oscil·latori, mentre que en el corrent directa els electrons flueixen en una sola direcció: des del pol negatiu a l'positiu.
Però hi ha més diferències, que van des de la seva generació fins l'eficiència en el seu ús, seguretat i transport. Cadascuna té els seus avantatges i desavantatges, de manera que l'ús d'una o altra depèn de l'aplicació.
| corrent altern | corrent directa | |
|---|---|---|
| Direcció del corrent | Bidireccional (Oscil·lant) | Unidireccional (Uniforme) |
| font | alternadors | Piles, bateries, dinamos |
| Fonts de força electromotriu (fem) | Conductors o espires conductores oscil·lants o rotatòries en presència de camp magnètic. | Reaccions electroquímiques a l'interior de piles i bateries. Generadors AC commutats o rectificats amb díodes |
| Freqüència de funcionament | En les preses domèstiques i industrials 50Hz o 60HZ | 0 Hz |
| Voltatge d'operació | 110 V o 220 V | 1,5 V; 9V; 12V o 24V |
| Voltatge de transmissió a llarga distància | Fins 380000 Volts | No pot transportar a llargues distàncies perquè té moltes pèrdues |
| Ampers que circulen en un motor d'1 Hp | Monofàsic 110V 60Hz:
16 Ampers |
A 12 volts DC:
100 Ampers |
| Corrent màxima per Joule de consum | 110V: 0,01 A / J
220V: 0,005 A / J |
12V: 0,08 A / J
9V: 0,1 A / J |
| Elements passius en circuits | impedàncies:
-Resistiva -Capacitiva -Inductiva |
Resistència |
| avantatges | Poques pèrdues a l'ésser transportada. | És segura per ser baix voltatge. Emmagatzemable en piles i bateries. |
| desavantatges | Poc segura per l'alt voltatge d'operació. | No pot transportar a llargues distàncies perquè té moltes pèrdues |
| usos | Domèstic i industrial: rentadores, refrigeradors, plantes de manufactura. | Equips electrònics portàtils: smartphones, portàtils, ràdios, llanternes, rellotges. |
El corrent altern
No és possible parlar del corrent altern sense esmentar a Nikola Tesla (1846- 1943), l'enginyer d'origen serbocroat que la va inventar i va promoure. Ell va ser qui va generar més patents de les seves aplicacions, transport i usos.
Totes aquestes patents van ser cedides a l'empresa nord-americana Westinghouse Electric Co pel seu creador, per tal d'aconseguir el finançament necessari per als seus experiments i projectes.
Els primers assajos en corrent alterna els va fer un dels principals pioners de l'electricitat: Michael Faraday (1791-1867), qui va descobrir la inducció electromagnètica i va construir el primer generador de corrent altern.
La transmissió del corrent altern és molt més eficient. Font: Pixabay.
Un dels seus primers usos pràctics en 1855, va ser l'electroteràpia amb corrent altern per a l'activació de la contracció muscular. Per a aquest tipus de tractaments, el corrent altern es va mostrar molt superior a la directa.
Més endavant en 1876, l'enginyer rus Pável Yablochkov va inventar un sistema d'il·luminació basat en llums d'arc elèctric i generadors de corrent altern. Per 1883 l'empresa austro-hongaresa Ganz Works ja havia instal·lat al voltant de cinquanta sistemes d'il·luminació amb corrent altern.
Els invents de Tesla
Entre les principals aportacions de Nicola Tesla per al desenvolupament i ús del corrent altern destaquen la invenció de l'motor elèctric que funciona amb corrent altern, sense necessitat de ser convertida a corrent directe.
Nikola Tesla també va inventar el corrent trifàsica, per aprofitar a l'màxim l'energia en la producció i la infraestructura en el transport de l'electricitat. Avui dia se segueix utilitzant aquest sistema.
el transformador
L'altre gran aportació en el desenvolupament del corrent altern, va ser la invenció de l'transformador. Aquest dispositiu permet l'elevació de l'voltatge per al transport a llarga distància i la disminució de l'voltatge per a un ús més segur a les llars i la indústria.
Definitivament, aquest invent va fer que el corrent altern fos millor alternativa com a mètode de distribució d'energia elèctrica que el mètode de corrent directe.
El precursor de l'transformador modern va ser un dispositiu amb nucli de ferro anomenat "generador secundari", exposat a Londres l'any 1882 i més tard a Torí, on va ser usat per a la il·luminació elèctrica.
El primer transformador de nucli de ferro tancat, tal com el coneixem avui dia, va ser presentat per dos enginyers hongaresos de la companyia Ganz a Budapest. Les patents van ser comprades per la companyia Westinghouse Electric Co
Característica fonamental de l'transformador
La característica fonamental de l'transformador és que el quocient entre el voltatge de sortida en el secundari V S i el voltatge d'entrada al primari V P és igual a el quocient entre el nombre de voltes de l'bobinat secundari V 2 dividit entre el nombre de voltes de l' bobinat primari N 1:
V S / V P = N 2 / N 1
Simplement triant la relació de voltes adequades entre primari i secundari de l'transformador, es pot aconseguir en forma exacta i sense pèrdua apreciable de potència, el voltatge de sortida adequat.
Esquema de l'transformador. Font: Wikimedia Commons. KundaliniZero
El primer sistema comercial de distribució elèctrica que va fer servir transformadors es va inaugurar a l'estat de Massachusetts, Estats Units, el 1886.
Però Europa anava a l'una de el desenvolupament elèctric, ja que en el mateix any es va instal·lar a Cerchi, Itàlia, una línia de transmissió basada en el recentment inventat transformador que va transmetre corrent altern en una distància de 30 km a un voltatge eficaç de 2000 volts.
El transformador no solament va ser una revolució en l'àmbit de la transmissió d'energia elèctrica. També en el camp de la indústria automotriu, quan va ser usat per la Ford Motor Company en el sistema de bobines d'ignició de les bugies de l'Ford model T.
corrent directa
El corrent directa es va produir en 1800 mitjançant l'invent de la pila voltaica, anomenada així perquè el seu inventor va ser el físic italià Alessandro Volta, qui va viure entre 1745 i 1827.
Tot i que no s'entenia bé l'origen del corrent, el físic francès André Marie Ampère (1775-1836), va identificar dues polaritats a les piles voltaiques i va conjecturar que el corrent elèctric fluïa de l'pol positiu a l'negatiu.
Avui dia se segueix usant aquesta convenció, encara que se sap que els portadors de càrrega elèctrica són els electrons que van justament a contra, de el born negatiu a l'positiu.
Figura 4. El corrent continu s'emmagatzema en forma convenient i pràctica en bateries. (Pixabay)
L'inventor francès Hippolyte Pixii (1808-1835) va construir un generador consistent en un bucle o espira de filferro que girava al voltant d'un imant, notant que cada mitja volta el flux de corrent s'invertia.
Per suggeriment d'Ampere, l'inventor va agregar un commutador i així es va crear el primer dinamo o generador de corrent directe.
Pel que fa a sistemes elèctrics d'il·luminació, entre 1870 i 1880 es van usar llums d'arc elèctric que requerien d'alt voltatge, ja sigui en corrent directe o contínua.
Com se sap, l'alt voltatge és molt poc segur per a ser usat a les llars. En aquest sentit, l'inventor nord-americà Thomas Alva Edison (1847-1931) va fer que l'ús de l'electricitat amb fins d'il • luminació fos més segur i comercial. Edison va perfeccionar la bombeta incandescent en 1880 i la va fer rendible.
La guerra de les corrents: AC vs DC
Així com Nikola Tesla va ser el promotor del corrent altern, Thomas Alva Edison va ser el promotor del corrent directa perquè la considerava més segura.
Fins i tot amb la finalitat de desmotivar l'ús del corrent altern per a fins comercials, Edison va inventar la cadira elèctrica de corrent altern, perquè el públic entengués la seva perillositat per a la vida humana.
A el principi, Nikola Tesla va treballar en la companyia elèctrica Edison Electric i va realitzar diversos aportacions per millorar els generadors de corrent directe.
Figura 5. De dreta a esquerra Henry Ford, Thomas Edison, el president dels Estats Units Warren G. Harding i Harvey S. Firestone, 1921, via Wikimedia Commons.
Però com Tesla era un convençut dels avantatges del corrent altern des del punt de vista del seu transport i distribució, no va passar molt temps perquè les diferències amb Edison van fer que aquestes dues fortes personalitats entressin en conflicte. Així va començar la guerra de les corrents: AC vs. DC.
Els avantatges de transmissió del corrent altern i els primers sistemes de distribució de corrent altern interurbana en 1891 van causar que Edison, qui tossudament seguia advocant per la corrent continu, perdés la presidència i direcció de la companyia que ell mateix havia fundat, la qual va passar a dir-General Electric company.
Tampoc Nikola Tesla va guanyar aquesta guerra, perquè finalment George Westinghouse i els accionistes de la seva companyia es van fer milionaris. Tesla, qui es va obsessionar amb la idea de transmetre potència elèctrica a gran distància sense cables, va acabar pobre i oblidat.
Corrent directa d'alt voltatge
La idea d'usar el corrent directa per a la distribució d'energia elèctrica a llarga distància no s'ha rebutjat de el tot, ja que 1950 es van desenvolupar aquests sistemes.
Avui dia el cable submarí més llarg de el món per a transport d'energia elèctrica, el cable NorNed, que uneix Noruega amb Holanda, fa servir corrent directe de 450 mil volts.
Figura 6. Ruta del cable submarí NorNed entre Holanda i Noruega, que transmet corrent directe a través del mar de Nord. Font: Wikimedia Commons.Michiel1972
No és adequat l'ús de corrent altern per als cables submarins ja que l'aigua de mar és un excel·lent conductor d'electricitat i un cable submarí de corrent altern indueix corrents paràsits a l'aigua salada. Això causaria grans pèrdues de l'energia elèctrica que es vol transmetre.
El corrent directa d'alta tensió també s'usa en l'actualitat per energitzar trens elèctrics per mitjà de rails.
referències
- Agarwal, T. (2015). El ProCus. Obtingut de What is the Difference Between AC and DC Currents: elprocus.com
- (2017). Diffen. Obtingut d'AC vs. DC (Alternating Current vs. Direct Current): diffen.com
- Earley, I. (2017). School Engineering. Obtingut de What 's The Difference Between AC And DC ?: engineering.mit.edu
- Khatri, I. (19 de gener de 2015). Quora. Obtingut de What is the difference between AC and DC currents ?: quora.com
- (2017). Sparkfun Electronics. Obtingut de Alternating Current (AC) vs. Direct Current (DC): learn.sparkfun.com.
- Wikipedia. Corrent Alterna. Recuperat de: es.wikipedia.com
- Wikipedia. Corrent Contínua. Recuperat de: és. wikipedia.com
- Wikipedia. Cable NorNed. Recuperat de: és. wikipedia.com