مقایسه انتقال برق به صورت مستقیم یا متناوب

در دنیای مدرن امروزی انجام اغلب فعالیت‌ها وابسته به انرژی برق است. به‌طورکلی الکتریسیته یا برق به دو روش مستقیم و متناوب تولید می‌شود که هرکدام از آن‌ها در موقعیت‌های مختلف و برای اهداف گوناگون مورداستفاده قرار می‌گیرد. اما تفاوت انتقال برق مستقیم و متناوب چیست؟ در ادامه‌ي مقاله با ما همراه باشید تا باهم درباره‌ي تفاوت انتقال برق AC و DC بیشتر بدانیم.

جریان متناوب (AC) چیست؟

به‌صورت ‌کلی جریان متناوب یا جریان AC، جریانی است که به‌طور متناوب و منظم تغییر جهت می‌دهد. نتیجه‌ی این تغییرات منظم این است که سطح ولتاژ نیز هم‌زمان با تغییر جهت جریان، برعکس می‌شود. جریان متناوب یا AC توسط دستگاهی به نام مولد جریان متناوب تولید می‌شود. این دستگاه نوع خاصی از ژنراتور برق است که برای تولید جریان متناوب طراحی و ساخته‌شده ‌است. عملکرد این دستگاه بدین‌صورت است که هسته‌ای از سیم‌ها در یک مدار مغناطیسی که جریان را درون این سیم‌ها القا می‌کند می‌چرخند. ازآنجایی‌که هسته دائماً در حال چرخش است و درنتیجه به‌طور منظم در قطب‌های مغناطیسی متفاوت قرار می‌گیرند، جریان و ولتاژ نیز همواره تغییر می‌کنند. چرخش هسته‌ی سیم‌ها می‌تواند با استفاده از یک توربین بادی، توربین بخار، آب جاری و روش‌های دیگری ایجاد شود.

از جریان AC یا متناوب اغلب برای برق‌رسانی به خانه‌ها و سایر مکان‌ها استفاده می‌شود.

شکل موج جریان AC به چه صورت است؟

جریان AC می‌تواند چندین حالت و شکل داشته باشد؛ درواقع هر زمان جریان و ولتاژ متناوب باشند (به هر شکلی که باشد) آن جریان AC است. اگر یک اسیلوسکوپ به یک مدار با جریان AC متصل کنیم و ولتاژ آن را دنبال کنیم، احتمالاً به چندین شکل موجی متفاوت برخورد خواهیم کرد. در اغلب اوقات جریان AC موج سینوسی تولید می‌کند. به‌طور مثال جریان AC که در اکثر خانه‌ها وجود دارد، دارای یک ولتاژ نوسان دار است و موج سینوسی تولید می‌کند. اشکال دیگری که در جریان متناوب AC دیده می‌شوند، موج‌های مربعی و مثلثی هستند. امواج مثلثی اغلب در مباحث صوتی و برای آزمایش قطعات الکترونیکی خطی همچون تقویت‌کننده‌ها استفاده می‌شوند.

ازآنجایی‌که تولید و انتقال جریان AC در مسیر‌های طولانی راحت‌تر است و در ولتاژهای بالاتر (بالای 110 هزار ولت)، انرژی کمتری هنگام انتقال برق تلف می‌شود، تقریباً کلیه پریز‌های خانه‌‌ها و ادارات دارای جریان AC هستند. ولتاژ بالاتر یعنی جریان کمتر و جریان کمتر یعنی کمتر بودن گرمای حاصل از مقاومت در سیم برق. جریان AC را به آسانی می‌توان به‌وسیله‌ی مبدل‌ها از ولتاژهای بالا تولید کرد و یا به ولتاژهای بالا تبدیل کرد.

علاوه بر مورد بالا، جریان AC می‌تواند به موتورهای الکتریکی نیز برق‌رسانی کند. موتور و ژنراتور دستگاه‌های یکسانی هستند، اما موتورها انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند. از این ویژگی در خیلی وسایل و شرایط مانند ماشین‌های ظرف‌شویی، یخچال‌ها و موارد دیگر که با جریان AC کار می‌کنند، استفاده می‌شود.

جریان مستقیم (DC) چیست؟

جریان مستقیم یا جریان DC برخلاف جریان متناوب به‌جای اینکه به عقب و جلو نوسان داشته باشد، یک ولتاژ یا جریان ثابت را تولید می‌کند. به‌عبارت‌دیگر، جریان مستقیم یا جریان DC جریانی یک‌جهته است؛ به این معنا که جریان آن فقط در یک‌جهت حرکت می‌کند البته که ولتاژ و جریان آن ممکن است در زمان متفاوت باشد، ولی جهت آن همواره مستقیم است و تغییری نمی‌کند. اغلب بُردهای الکترونیکی که طراحی و ساخته می‌شوند از جریان DC استفاده می‌کنند.

به چند روش مختلف می‌توان جریان مستقیم تولید کرد:

1. در روش اول یک ژنراتور AC که به دستگاهی به نام کموتاتور (commutator) مجهز شده باشد، جریان مستقیم تولید می‌کند.
2. در روش دوم با استفاده از یک وسیله به نام یکسو کننده (rectifier) جریان AC به DC تبدیل می‌شود.
3. در روش آخر باتری‌ها جریان DC تولید می‌کنند که درواقع این جریان از یک واکنش شیمیایی درون باتری تولید می‌شود.

تمام وسایلی که از باتری استفاده می‌کنند یا به‌وسیله‌ی یک آداپتور AC به پریز وصل می‌شوند، یا از کابل USB برای برق‌رسانی خود استفاده می‌کنند، با جریان مستقیم یا جریان DC کار می‌کند. ازجمله دستگاه‌های الکترونیکی که با جریان مستقیم کار می‌کنند عبارت‌اند از:

• تلفن‌های همراه
• تلویزیون‌های فلت اسکرین (Flat-Screen) که در آن‌ها جریان AC وارد تلویزیون می‌شود، و سپس به جریان DC تبدیل می‌گردد.
• چراغ‌قوه‌ها
• اتومبیل‌های هیبرید و الکتریکی

به‌صورت کلی جریان‌های AC و DC را می‌توان به یکدیگر تبدیل کرد؛ به‌عنوان‌مثال همان‌گونه که بیان شد با استفاده از یکسو کننده‌ها می‌توان برق AC را به DC تبدیل کرد و با استفاده از اینورتر تک فاز و یا سه فاز می‌توان برق DC را به AC تبدیل کرد.

تفاوت انتقال برق AC و DC 

جریان متناوب و جریان مستقیم دو نوع جریان برق متفاوت هستند. ازجمله تفاوت‌ انتقال برق مستقیم و متناوب این است که، ماهیت جریان مستقیم به‌صورت حرکت الکترون‌ها تنها در یک‌جهت است. درحالی‌که در جریان متناوب حرکت الکترون‌ها به شکل پیوسته و منظم در حال تغییر مسیر است.  در ادامه به برخی از بازترین تفاوت‌های انتقال برق متناوب و مستقیم خواهیم پرداخت.

اصلی‌ترین تفاوت انتقال برق AC  و  DC مربوط به جهت جریان الکتریسیته در آن‌ها است. درواقع جهت جریان الکتریکی در مدار از قطب مثبت به سمت قطب منفی نشان‌دهنده جریان مستقیم یا DC است. در این جریان الکترون‌ها به‌طور مداوم در یک‌جهت یا به‌طرف جلو حرکت می‌کنند.

در مقابل که جریان AC جریانی است که در آن حرکت الکترون‌ها به شکل خطی صاف نیست، بلکه حرکت الکترون‌ها در مسیرهای مختلف است. به‌عنوان‌مثال گاهی مسیر حرکت آن‌ها به سمت جلو است و پس از مدتی به عقب برمی‌گردند.

دومین تفاوت انتقال برق AC و DC این است که جریان AC برای انتقال برق به راه‌های و فاصله‌های دور بهترین گزینه است. درحالی‌که جریان DC توانای انتقال قدرت به فواصل دور را ندارد؛ زیرا سیم برق قدرت خود را از دست می‌دهد و عملکرد خوبی ارائه نمی‌دهد. موتورهای الکتریکی اغلب از برق DC استفاده می‌کنند، زیرا برق AC در توان‌های بالا کاربردی ندارد.

یکی دیگر از تفاوت‌های انتقال برق AC و DC این است که جریان DC کارایی زیادی برای استفاده در دستگاه‌های الکترونیکی سازگار با محیط‌زیست دارد. به‌عبارت‌دیگر، تمام سلول‌های خورشیدی بر اساس لایه‌های نیمه‌هادی ساخته می‌شوند و به همین دلیل همه آن‌ها با جریان DC تولید برق می‌کنند. در مورد جریان AC چنین ویژگی وجود ندارد.

در ادامه برجسته‌ترین تفاوت انتقال برق  AC و DC را به‌صورت جدولی آورده‌ایم:

انتقال برق AC یا DC، کدام امن‌تر است؟

به‌صورت کلی ازآنجایی‌که جریان AC می‌تواند تأثیر مستقیمی بر قلب ما داشته باشد و بزرگی آن بیشتر از مقدار RMS است، درنتیجه جریان AC خطرناک‌تر از جریان DC است.