Växelströmselektricitet (AC) är den typ av el som oftast används i hem och företag över hela världen. Det sägs att det ”växlar” eftersom det byter riktning i en elektrisk krets med jämna mellanrum, vanligtvis många gånger per sekund.
Växelström skapas av en elektrisk generator, som bestämmer frekvensen av dessa svängningar.
Det finns ett antal anledningar till varför de flesta elkraftverk producerar växelström snarare än likström eller likström, där elektroner ständigt strömmar i en riktning. För det första producerar stora generatorer AC naturligt, så konvertering till DC skulle kräva ett extra steg och därför en extra kostnad.
För det andra, och kanske viktigast av allt, måste elektriska transformatorer ha växelström för att fungera. Transformatorer är en avgörande del av ett elnät, eftersom de utför uppgiften att höja den elektriska spänningen för långdistansöverföring, samt att få ner spänningen till en säker nivå för användning i hem och företag.
Transformatorer är enkla, billiga enheter, vanligast förekommande i transformatorstationer och monterade på elstolpar nära bostäder. I en typ av transformatorstation tar transformatorer den måttliga växelspänningen som genereras av kraftverket och ökar kraftigt spänningen för långdistansöverföring.
Den höga spänningen gör att elen kan transporteras mycket mer effektivt. Andra transformatorstationer sänker spänningen i slutet av en transmissionsledning och elen kopplas sedan till ett lokalt elnät. Vid denna tidpunkt sänks spänningen ytterligare, precis innan man går in i bostäder och andra byggnader för användning av konsumenter.
Växelström har också fördelen att den är lätt att omvandla till DC. Detta är viktigt delvis eftersom många små hushållsapparater bara kommer att köras på DC. Många skrivare, bärbara datorer och batteriladdare använder till exempel en nätadapter för att ändra hushållets växelström till DC. Adaptrarna är till viss del utbytbara och medföljer vanligtvis apparaten av tillverkaren. Att konvertera DC till AC, å andra sidan, är en dyr process, vilket gör AC till det bättre valet för en standardform av el.
Vissa typer av kretsar använder växelström främst för att förmedla information, snarare än att överföra elektricitet. Informationskretsar såsom de som används vid telefon- och radioöverföring använder varierande mängder spänning, ström och frekvens för att förmedla korrekt information. Dessa typer av växelströmskretsar är inte särskilt effektiva, men detta attribut är faktiskt väl lämpat för informationskretsar, eftersom deras syfte är att överföra data snarare än elektrisk kraft.
Hur fungerar växelström?
Vanligtvis genereras växelström genom att använda en enhet som kallas en generator. Generatorn är en anordning som genererar en växelström från en rörelsekälla, såsom en turbin som drivs av ånga, väderkvarn, turbin eller till och med strömmande vatten.
För att generera växelström snurras en trådslinga försiktigt inuti ett magnetfält. Magnetfältet inducerar ström längs kabeln. Tråden är gjord för att rotera med hjälp av en ång- eller vindturbin. Här snurrar den spunna kabeln och går in i varierad magnetisk polaritet periodiskt, vilket innebär att spänningen, såväl som strömmen, kommer att alternera på tråden.
Vem uppfann växelström?
Den första generatorn byggdes 1835 i Frankrike av en man vid namn Hippolyte Pixii. Det var en enhet som behövde vridas för hand för att rotera en magnet för att generera växelström (AC). Det var inte förrän i början av 1900-talet som växelström blev världsstandarden för el. Tidiga pionjärer inom AC, inklusive Nikola Tesla, Karoly Zipernowsky, Otto Blathy och Miksa Deri, hade ett stort inflytande när det gällde att utveckla AC-kraft till hur det är nu.
Växelströmmens historia
Under tidigt 1880-tal ville både uppfinnare och företag hitta det mest effektiva sättet att använda elektrisk energi för att driva sina hem såväl som för att driva gatubelysning. Detta behov är känt för att ha utlöst en maktkamp mellan växelström och likström, känt som strömningskriget.
Under samma period hade Thomas Edison byggt ett DC-kraftverk för sin stadsdel i New York. Senare köpte en annan läkare och investerare, Westinghouse George, patent på växelströmsmotorer och transformatorer från Tesla Nikola, som var en investerare.
Även när Edison var upptagen med att skapa sitt eget DC-kraftverk var Westinghouse och Nicola Tesla tillsammans med sina affärspartners upptagna med att bygga sitt patenterade växelströmsföretag i Great Barrington, Massachusetts. Westinghouse fortsatte att främja fördelarna med växelström över likström, genom att argumentera att växelström potentiellt skulle kunna överföra energi mer effektivt över stora avstånd i motsats till dess rivaliserande likström.
Vanligtvis krävde Edisons likströmssystem att kraftverk skulle placeras inom några mil från kunder. Westinghouse och Tesla, å andra sidan, trodde att växelströmssystem hade potential att leverera elektrisk energi hundratals mil bort från anläggningarna.
När striden fortsatte började hela världen sakta tro att växelström var bäst. I början av 1900-talet uppnåddes praktiskt taget all kraftdistribution globalt genom växelström. Tack vare dess potentiella fördelar överför vi även idag kraft via växelström.
Varför används AC?
Vi använder vanligtvis växelström för att driva våra lampor, TV-apparater, datorer och nästan vad som helst i våra hem. Detta beror på att den har visat sig vara effektiv på att leverera el än DC.
Som vi tidigare nämnt kan spänningarna i växelströmmen ändras eller transformeras och detta gör det relativt lättare att transporteras över stora avstånd än DC, vars transformation kan kräva relativt mer komplexa elektroniska kretsar. Enkelt uttryckt kräver det bara en transformator för att omvandla sina spänningsnivåer och för att transporteras över avstånd. En sådan fördel som AC erbjuder gör att den lätt kan användas i elektriska generatorer, kraftdistributionssystem och motorer.
Är växelström farligt?
Först och främst är det absolut nödvändigt att notera att alla typer av elektrisk ström, oavsett om det kommer från DC eller AC, är farliga. Oavsett vad, om antingen DC eller AC kommer i kontakt med din kropp, kan det vara farligt.
Det är dock den faktiska effekten som varierar eftersom den beror på ett antal faktorer, inklusive kontaktens varaktighet, mängden ström som administreras, spänningen som appliceras, strömvägen samt impedansen hos den påverkade kroppen. Flera experiment har utförts för att hjälpa till att bestämma den farligaste typen av ström, och fynden ger alltid ett gemensamt svar; växelströmmen.
Växelström tros vara fyra till fem gånger relativt farligare än likström. Forskning har visat att i fallet med en elektrisk stöt som involverar växelström, genomgår den drabbade personen en serie muskelsammandragning, vilket resulterar i mycket allvarliga muskelskador. Enkelt uttryckt kan växelström vara farligt. Detta innebär bara att försiktiga säkerhetsåtgärder måste tas i beaktande när den fungerande enheten som använder växelström.
