DC (直流) の場合、電流 (電荷) は一方向にしか流れません。 .ただし、AC (交流) 電荷は周期的に向きを変えます。電流だけでなく、電流の流れの変化により電圧も反転します。
AC 対 DC の論争は、クーレ戦争を擬人化します 電気エネルギーの 2 つの巨人が 1890 年代後半に関与した、今日の nts です。直流の所有者であるトーマス・エジソンは、テスラの発明に非常に脅かされたため、交流の信用を失墜させるためにアメリカ人の誤った誤解に訴えました。
しかし、それはテスラが米国に安価で高効率のエネルギーを供給するという夢を実現することを止めませんでした。今日まで、ギターの弦のようにそびえ立つ電柱の間に長くて太いワイヤーがきつく張られているのを見ます。 AC は王位に就き、DC が徐々に復活しているように見える現在まで、1 世紀にわたって家庭、オフィス、建物を支配していました。なぜACはうまくいったのですか？そして、なぜ DC がカムバックするのでしょうか?
これらの質問を言い換えてみましょう。
AC が DC より優れているのはなぜですか?
AC は、電子が周期的に前後に方向を変えるタイプの電流です。これは、マイケル・ファラデーが 1832 年にダイナモ発電機を図解したときに発明した原理に基づいています。
DC はその名声にもかかわらず、大きな問題を抱えていました。長距離の伝送は困難であり、ワイヤは電力を失い、回路を追加して先細にする必要がありました。さらに、DC 電圧のアップグレードまたはダウングレードにも複雑な回路が必要でした。
交流は長距離を簡単に伝送できるだけでなく、変圧器を使用してより高い値または低い値に簡単に変換することもできます.
変圧器は本質的に、AC 電圧の大きさを「ステップアップ」または「ステップダウン」するコイル状のワイヤです。このように電圧を変換できるということは、電力を都市間だけでなく国全体に、はるかに効率的に送電できることを意味していました。テスラの夢は徐々に現実のものになりつつありました.
（画像クレジット：Pixabay）
19 世紀には家庭やビルで直流が遮断されたため、直流よりも長距離にわたって電気を伝送できることが交流の主な利点でした。 1893 年、ゼネラル エレクトリックはシカゴ万国博覧会に DC 電源を供給するために選ばれました。
しかし、ジョージ ウェスティングハウスが介入し、テスラの AC でわずか 399,000 ドルでフェアに電力を供給することを約束しました。 3 年後、ナイアガラ フォールズ パワー カンパニーは、AC の設備に魅了され、ウェスティングハウスにナイアガラの滝から発電し、ニューヨーク州バッファロー全体を照らす権利を与えました。 ACはDCを完全に消し去りました。それから数十年後、トランジスタ が生まれました。
DC が AC より優れている理由
交流とは異なり、直流はスイッチングの影響を受けません。周期はなく、電流は一定の電圧で一方向に流れます。すでに述べたように、DC は熱として電気を失う傾向があります。これは、エジソンが最初の電球を点灯させるために利用した特性です。
その欠点にもかかわらず、半導体時代は直流の復活を余儀なくさせました。 DC は主に電子デバイス、つまりオンとオフの 2 つの状態でしか機能しない小型デバイスに電力を供給するために使用されます。これらには、バッテリー、LED、トランジスタ、コンピューター技術のニューロン、およびその他の半導体デバイスが含まれます。
私たちの社会は常に「クラウド」に接続されているコンピューター、タブレット、およびポータブル デバイスに依存しているため、DC 電源が復活しました。クラウドは基本的にコンピューターであり、以前はサーバーと呼ばれ、貴重なデータを保存するために離れた建物に保管されています。
今日、Facebook や Google などの企業は、建物全体を空にして、増え続けるユーザーのデータを保存するサーバーを収容しています。このようなデバイスで直流のように交流を操作するには、精巧な回路が必要なため、非常に複雑です。ただし、最も重要なことは、AC は非常に短い時間ではあるがエネルギーを失い、絶えず電力を消費するサーバーが耐えられないことです。
サーバー ルームは通常、エアコンが完備されており、コンピューター サーバーの継続的な運用に専念しています。 (画像ソース:Flickr)
さらに、すべての電気技術者は、AC 伝送によって蓄積された損失が、表皮効果と容量結合 (エネルギーがワイヤの表面を流れるため、その下の物体に吸収される現象) により DC によって生じる損失を超える可能性があることを知っています。
これらの抵抗により伝送速度が低下し、その結果、効率が低下します。実際、その近くに分散する損失は、ワイヤレス電力伝送メカニズムがどのように構成されているかを形成します。 AC はそのエネルギーの一部を放射します。このエネルギーは、ワイヤを適切に巻くことによって、ある領域に便利に集中させることができます。
DC が復活する可能性があるもう 1 つの理由 (これが最も重要なようです) は、環境に優しい電子機器との互換性です。すべての太陽電池は半導体基板に基づいているため、すべて直流で発電または動作します。 DC は、再生可能エネルギーのために戻る必要があるかもしれません。
もちろん、交流を利用することもできますが、これには、インバーターを使用して DC から AC に変換し、さらに再び DC に変換するという面倒な変換が必要になります。この変換では、エネルギーの 5 ～ 20% が熱として失われます。実際、エーカー全体にわたるデータセンターでは、これらのコンバーターが使用されています。それでも、膨大な量のエネルギーを消費し、発生した熱のためにシステムを冷却するための追加コストがかかるため、経済的窮状が悪化しています。
では、AC と DC のどちらが優れているのでしょうか?
現在、ネットワークを介して直流を長距離伝送する技術はありますが、私たちはまだ交流を使用しています。 AC は、抵抗を克服するためにより高い電圧にプッシュされ、電力がユーザーに到達すると、降圧されて整流されて、コンピューターなどに電力を供給します。ただし、これらの技術は、再生可能技術と同様に、費用がかかるだけでなく、効率も疑わしい場合があります。はい、DC は安定した出力を提供しますが、より高い効率が その後 達成されます 損失を排除します。
損失はACで発生する損失よりも少ないかもしれませんが、ステップアップ/ダウンの要因が作用します。 AC 電圧を簡単に変調して伝送することはまだ実現できていないため、AC 電圧の方が好まれる可能性があります。
どちらの動力源もそれぞれの点で優れているため、誰が勝利するかの決定は、論争の的となる基準、つまり競技場に依存します。判断は基本的に権力の適用に依存します。
現在、両方が連携して機能しています。交流電流は私たちの上をワイヤーで流れています。次に、交流は整流器を使用して直流に変換されます 、充電器に含まれるアダプターなど、電球、ランプ、その他の電化製品などの家庭用電化製品に電力を供給します。
The War of Currents 以前ほど劇的ではないかもしれませんが、まだ微妙に存在しています.
