http://informacjelokalne.pl/images/banners/skwp_baner.jpghttp://informacjelokalne.pl/images/banners/nbaner01.jpg

Prąd stały czy zmienny? Który lepszy?

Wyróżniony Prąd stały czy zmienny? Który lepszy?

Tak postawione pytanie, pozbawione jest sensu. Wszystko zaś dlatego, że zależy gdzie i do czego chcemy go użyć. Świat zjawisk i zastosowań elektryczności jest bardzo bogaty i nie jest tutaj możliwe odniesienie się do wszystkich aspektów tej pasjonującej dziedziny fizyki, a raczej do wszystkich praktycznych zastosowań elektryki w dzisiejszym świecie.


Można powiedzieć, że prądu nikt nie wynalazł dlatego, że jest on takim samym dobrem (i złem) jak woda i powietrze, które są integralną częścią naszego świata i chociaż nie wyobrażamy sobie bez nich życia, to czasem zamieniają się one w niszczące i zabójcze żywioły. Co prawda, należy tutaj docenić genialnego angielskiego samouka i… profesora Oksfordu, Michała Faradaya, odkrywcę indukcji elektromagnetycznej, czyli podstawy dzisiejszej energetyki.  Ale zostawmy to na boku i przejdźmy do konkretów. Tytułowe pytanie podzieliło kiedyś dwóch gigantów, Nicolę Teslę i Tomasza Edisona, a że w tym wiekopomnym sporze chodziło o prąd dla domu i przemysłu, to  z punktu widzenia dzisiejszej wiedzy, bezapelacyjnym zwycięzcą tego rankingu był genialny Serb - Nikola Tesla, który był gorącym zwolennikiem prądu zmiennego. Żeby zaś było śmieszniej, to jego konkurent optujący za prądem stałym w istocie też oferował swoim klientom… prąd zmienny, nazywając go stałym dlatego, ze ówczesna wiedza o tych sprawach była zbyt skąpa.

Czym więc jest prąd w ogólności i czym się różni jeden od drugiego? Otóż pojęcie prądu w odniesieniu do elektryki, niczym się właściwie nie różni od pojęcia prądu powietrza, czy też prądu wody. Zawsze chodzi o ujęty w jakieś karby ruch jakiegoś czynnika, napędzanego przeważnie ciśnieniem. W odniesieniu do prądu elektrycznego, ciśnienie to nazywamy napięciem, a dla bardziej zainteresowanych - siłą elektromotoryczną, w skrócie SEM która jest wytwarzana np. w generatorze elektrowni, albo i w trzewiach baterii.

O prądzie zmiennym mówimy zawsze wtedy, gdy powstaje on w maszynie działającej na zasadzie indukcji elektromagnetycznej, a o prądzie stałym wtedy, gdy jego źródłem jest bateria lub akumulator. Prąd stały charakteryzuje się tym, że posiada stałą, czyli niezmienną w czasie wartość. Tak skonstruowane zdanie nie jest jednak do końca prawdziwe, bo nie uwzględnia wydolności źródła. Jest przecież rzeczą oczywistą, że np. bateria nie będzie dostarczała takiego samego prądu bez końca. Tak naprawdę zaś w tym wyrażeniu chodzi o to, że prąd zwany stałym – w przeciwieństwie do zmiennego, nie zmienia swojej wartości chwilowej. Upraszczając można powiedzieć, że w ogólnym zapotrzebowaniu na prąd, jego odmiana stała ma znaczenie raczej marginalne i nie będziemy się nim dłużej zajmować. Powszechnie znany nam prąd zmienny (a właściwie przemienny) który mamy w domowym gniazdku, zmienia zaś swoją wartość (i kierunek) kilkadziesiąt razy na sekundę, ale o tym za chwilę, bo teraz jeszcze o „stałym” prądzie Edisona. Otóż tak zwany prąd stały wytwarzany w prądnicy lub alternatorze samochodowym, nie jest w istocie prądem stałym, tylko prądem impulsowym o ustalonej i niezmiennej biegunowości. Stąd też jego „stałość”. Jak wspomniałem we wstępie, świat zjawisk elektrycznych jest bardzo bogaty i na dobrą sprawę trzeba by było rozwinąć każdy wątek, ale ja chcę się tego ustrzec, aby nie zanudzić Czytelnika bo przed nami pasjonujący prąd przemienny, który jest dzisiaj podstawą wszystkiego co nas otacza i nam służy.

Można śmiało powiedzieć, że cały współczesny świat napędzany jest energią elektryczną poprzez system energetyczny. Otóż zbudowanie takiego systemu było możliwe tylko przy pomocy prądu zmiennego i to w postaci genialnego rozwiązania technicznego, czyli układu trójfazowego. Co to oznacza? Zalety układu trójfazowego są nie do przecenienia i trudno sobie wyobrazić coś bardziej genialnego. Mówiąc w skrócie, zmienny prąd trójfazowy powstaje w generatorze elektrowni poprzez wzbudzenie go przez wirujące w sąsiedztwie trzech różnych, chociaż identycznych uzwojeń, magnesy. W efekcie uzyskujemy trzy identyczne źródła napięcia elektrycznego, które po przyłączeniu do nich dowolnego odbiornika, powoduje zamknięcie obwodu i przepływ przez niego prądu o wartości zależnej wprost od napięcia i odwrotnie od oporności tegoż odbiornika. Dla ułatwienia, zależność taką możemy sobie łatwo porównać ze strażacką sikawką, gdzie ciśnienie będzie napięciem, a średnica sikawki oporem. Zmienny prąd trójfazowy ma wiele zalet i możemy go porównać do silnika spalinowego o trzech cylindrach, przy prądzie stałym, możemy zaś mówić zawsze tylko o jednym. Oczywiście, że to nie wszystko.

Otóż prąd trójfazowy powstaje z ruchu obrotowego i ma ten ruch zapisany w swojej naturze. Inaczej mówiąc, silnik trójfazowy jest bardzo prosty w konstrukcji, bo niejako odczytuje ten ruch zakodowany w dostarczanej do niego energii i zawsze działa niezawodnie bez żadnych dodatkowych elementów sterujących. Jedną z największych zalet prądu przemiennego jest jego zdolność do przesyłania na wielkie odległości przy niskich stratach. Zawdzięczamy zaś to jego zdolności do transformacji, czyli zmiany postaci, a konkretnie chodzi o łatwą zamianę wytworzonego w generatorze prądu, na postać wysokonapięciową do przesyłu i odwrotną zamianę na postać niskonapięciową, czyli użytkową na miejscu jego użycia. Stąd i charakterystyczne wieże podtrzymujące kable i transformatory, na ulicach miast i wsi. Do takich stacji końcowych, prąd jest dostarczany pod napięciem 15 kV, czyli piętnastu tysięcy woltów, ale linie przesyłowe wykorzystują napięcia liczone w setkach tysięcy woltów i do napięcia średniego (15 kV) jest on redukowany w stacjach pośredniczących, np. takich jak na Winiarach.

Żałuję, ale na tym zakończę swoją opowieść o prądzie, bo dla większości Czytelników to pewnie i tak za dużo, a to co napisałem to tylko łebek od szpilki. Jeżeli zaś kogoś to zainteresowało i ma jakieś pytanie związane z tematem, to chętnie się do niego ustosunkuję w komentarzu. Na koniec tradycyjna przestroga. Nie bawmy się  w elektryków, bo prąd bardzo łatwo zabija również ich. A popularne przysłowie że jakoby elektryka prąd nie tyka, możemy między bajki włożyć.

6 komentarzy

  • Szczepan
    Szczepan wtorek, 30, październik 2018 18:02 Link do komentarza Raportuj

    @ "gość" Witam Pana serdecznie i bardzo się cieszę, że ktoś merytorycznie nawiązał do tematu. Ja jestem elektrykiem i nie kwestionuję tego co Pan napisał, ale też pozostaję przy swoim, że podstawą współczesnej energetyki jest trójfazowy prąd przemienny. Szanowny Panie, ja nie chcę tutaj otwierać forum dyskusyjnego na temat prądu, bo już musiałbym napisać wypracowanie na temat każdego poruszonego przez Pana wątku. Myślę, że Pan spodziewał się odpowiedzi, przepraszam ze robię to dopiero teraz, ale dzisiejszy wiatr pozbawił mój blok jednej fazy i kiedy się zorientowałem, to przełączyłem się na inną i mogłem do Pana napisać. I jeszcze coś. Amatorsko zajmuję się elektroniką, ostatnio zbudowałem dynamiczny wykrywacz metali ALL1. Gdyby znał Pan kogoś z tej "branży" to bardzo proszę o kontakt. Pozdrawiam i łączę uszanowania.
    Szczepan Kropaczewski

  • gosc
    gosc wtorek, 30, październik 2018 12:59 Link do komentarza Raportuj

    Panie Szczepanie,
    Gratuluje. Bardzo ciekawy artykuł dla ludzi zainteresowanych techniką, a nie obeznanych w żaden sposób z elektrycznością. Ciekawe, czy jest Pan z branży, czy to po prostu hobby. Pozwoli Pan, że dodam jeszcze swoje 3 grosze. Prąd przemienny jest stosowany w energetyce ze względu na łatwość jego przetwarzania, jednak nie jest prawdą, że nie można skonstruować systemu energetycznego na prądzie stałym. Takie rozwiązania istnieją-choćby sieć trakcyjna kolejowa i tramwajowa w naszym kraju. Podobnie z liniami energetycznymi-np. już nieczynna linia prądu stałego 750 kV między Polską a Ukrainą. Odpadają wtedy problemy związane z synchronizacją i zjawiskami falowymi przy przesyle energii. Rozwój energolelektroniki spowodował, że stosunkowo łatwe stało się przetwarzanie prądu stałego na przemienny przy pomocy falowników, co jest powszechnie stosowane w obecnie produkowanych pojazdach trakcyjnych. Tak więc wszystko-tak jak Pan napisał, zależy od tego do czego chcemy użyć energii. Większość urządzeń, które podłączamy do gniazdka "zaczyna" od prostowania, czyli przemiany napięcia zasilającego na stałe. Jeszcze parę słów na temat "giganta" Edisona. Niestety jego zamiłowanie do prądu zmiennego wynikało też z tego, iż człowiek ten zajmował się konstruowaniem urządzeń służących do mordowania ludzi. Prąd zmienny okazał się dużo bardziej skuteczny w zabijaniu skazańców. Zarabiał też na płatnych publicznych pokazach zabijania koni, słoni i innych. Taka ludowa amerykańska rozrywka. Niestety ów słynny wynalazca ma na sumieniu wiele istnień ludzkich i cierpienia zwierząt, o czym się głośno nie mówi.

  • Szczepan
    Szczepan poniedziałek, 29, październik 2018 08:41 Link do komentarza Raportuj

    Panie Olku. W całej pełni podzielam pańskie poglądy w kwestii stałości poglądów, których nie należy zmieniać zbyt pochopnie, ale w odniesieniu do prądu pańskie sympatie są o tyle nie realne, że nie da się ich zrealizować w praktyce ze względów technicznych o których trochę napisałem w felietonie. Jednym słowem pozostaje nam popularne, ale jakże prawdziwe przysłowie. Jak się nie ma co się lubi, to się lubi to, co się ma. Inaczej się po prostu nie da, naprawdę.
    Szczepan Kropaczewski

  • Olek
    Olek niedziela, 28, październik 2018 22:47 Link do komentarza Raportuj

    Zawsze lepiej jak coś jest stałego, niż zmiennego, bo ludzi o stałych poglądach są bardziej wiarygodni. Z prądem też tak wolę :-)

  • Szczepan
    Szczepan niedziela, 28, październik 2018 19:45 Link do komentarza Raportuj

    Panie Antku, poruszył Pan ciekawy wątek zagadnienia - "najważniejsze żeby był" Pomijając okoliczności gdy prąd planowo wyłączano, dzisiaj, kiedy go zabraknie, wszyscy jesteśmy bardzo poirytowani bo tyle rzeczy przestaje działać i wtedy wielu złorzeczy ludziom odpowiedzialnym za ten stan rzeczy. A czy ktoś się zastanawia nad tym, ilu ludzi bez względu na pogodę wyrusza wtedy na pola, aby odszukać i usunąć usterkę systemu przesyłowego. Pewno nie wielu. Samego dobra
    Szczepan Kropaczewski

  • Antek
    Antek niedziela, 28, październik 2018 11:01 Link do komentarza Raportuj

    Panie Szczepanie najważniejsze, żeby prąd był i by wszystko w domu działało. Nie chciałbym wracać do tych czasów kiedy go nagminnie wyłączali. Pozdrawiam

Skomentuj

Upewnij się, że pola oznaczone wymagane gwiazdką (*) zostały wypełnione. Kod HTML nie jest dozwolony.