家庭内を流れる電流には主に交流と直流の 2 種類があります。あなたの周りのデバイスの大部分は交流で電力を供給されています。
家の電線を電子が満ち引きできるようにすることで、変化する電力需要に迅速に対応することができます。しかし、かつては直流が標準であり、世界が交流に落ち着いたのは、ニコラ テスラとトーマス エジソンの間の 10 年にわたる確執が終結してからでした。
直流電流はどのように動作するのでしょうか?
直流は非常に簡単です。 DC 電力は厳密に一方向に流れます。つまり、電子は発電機から押し込まれ、デバイスに到達して仕事をし、さらに 。
DC 電力は通常、磁石内でワイヤ コイルを回転させることによって生成されます。ここでは、特定の可動部品の摩擦によって生じる火花や熱により効率が低下します。生成される DC 電力の電流はモーターの回転速度に関係しており、一定に保たれます。過負荷や電力不足を避けるために、アプライアンスは同じ電流で動作する必要があります。 DC 電力が送電網の一部であった場合、複数の電力供給会社が重複してそれぞれが特定の電圧を生成し、適切な定格の機器とのみ互換性を持つことになりました。 めちゃくちゃ でした。
交流はどのように機能するのでしょうか?
交流では、電子がワイヤーの中を前後 に 移動します。これは、電力の生成方法の変化によって引き起こされます。 AC電力は通常、ワイヤコイル内の磁石を回転させることによって生成されます。磁石が回転すると、その極が交互に周囲のコイル内の電子を押したり引いたりします。
時間の経過とともに電流を測定すると、直流電流は単一の直線のように見えますが、交流電流は正弦波のように見えます。つまり、上昇し、ピークに達し、その後下降し、最終的には逆戻りします。ここでの利点は、最終的な流れを変更して需要を満たすために、山と谷の間隔を短くしたり長くしたりできることです。これにより、さまざまな電圧のデバイスがすべて恩恵を受けることができるため、電力伝送が DC よりも柔軟になりました。しかし、自宅で AC 電力を DC に変換する必要があるときは常に電力が失われていました。
直流電流が最も役立つのはどこですか?
AC がそれほど優れているのであれば、なぜ DC にこだわる必要があるのでしょうか?私たちの家庭用機器のほとんどは、AC を有効に活用できるほど不安定な電力需要を持っていますが、直流の方が効率がよいアプリケーションがいくつかあります。大きな点はバッテリーの充電です。通常、バッテリーは単一の高電圧で充電および放電します。 （はい、世に出ている高級なバッテリーの中には、それを微調整するためのマイクロコントローラーが搭載されており、通常は電子タバコのペンで使用されます。） 標準の単三電池または単四電池を 充電するとき、充電器は壁からの AC 電圧を DC に変換します。
前述したように、これらの変換では効率が低下しますが、直流電源から電力を得ることができれば、電気効率が向上します。ソーラーパネルは良い例です。太陽光発電は直流を生成しますが、それをすぐに使用できるように交流に変換する際には効率が低下します。ただし、DC 太陽光発電をバッテリーに送り込むと、捕捉できる電気量が最大化されます。 2 つの間にあるソーラー充電コントローラーは、ソーラーの可変出力を考慮して最も効率的な転送を保証します。
残念ながら、家の周りのほとんどの電化製品で適切に動作するには、バッテリーの電力をどこかの時点で AC に変換する必要があります。単一の安定したエネルギーを消費する一部の家電製品は、DC 電源を直接確実に利用できます。特に直流冷凍庫と冷蔵庫は、AC への変換における効率の低下を回避できるため、オフグリッド家庭で人気があります。進取的な人々の中には ことさえできた人もいます。民生用アプリケーション以外にも、高電圧直流線が変圧器に供給され、そこで交流に変換されてから住宅地に送られることもあります。
結局のところ、直流は交流よりも効率が高く電源に近づくことができますが、電力需要は変化する傾向があるため、交流はギアを素早く切り替えるために必要な柔軟性を与えてくれます。