Συνεχές ρεύμα εναντίον Εναλλασσόμενου ρεύματος

Συνεχές ρεύμα είναι το ηλεκτρικό ρεύμα που έχει μία συγκεκριμένη φορά. 

Συνήθως το συνεχές ρεύμα έχει σταθερό μέτρο έντασης, με το οποίο λειτουργούν τα περισσότερα κυκλώματα και το οποίο παράγουν οι μπαταρίες. Αυτά τα κυκλώματα είναι μικρά ηλεκτρικά κυκλώματα ή ηλεκτρονικά κυκλώματα. Επειδή έχει σταθερή ένταση, υποχρεωτικά παράγεται από σταθερή τάση, δεδομένου ότι το κύκλωμα δεν αλλάζει σημαντικά με την πάροδο του χρόνου. Εναλλασσόμενο ρεύμα είναι το ρεύμα στο οποίο εναλλάσσεται η φορά, δηλαδή η φορά αλλάζει περιοδικά με το χρόνο.

Συνήθως αυτή η μεταβολή είναι αρμονική συνάρτηση του χρόνου, οπότε έχει περίοδο και φάση, και με το οποίο λειτουργούν μεγάλα δίκτυα ηλεκτροδότησης. Η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι μεταβλητή σε σχέση με το χρόνο και κατά (αριθμητικό) μέσον όρο είναι μηδέν. Όμως το μέτρο της έντασης είναι κατά (αριθμητικό) μέσον όρο διάφορο του μηδενός και μπορεί να χαρακτηρίσει μονόμετρα το ηλεκτρικό ρεύμα, αυτός ο μέσος όρος ονομάζεται ενεργός ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος. Δεδομένου ότι το κύκλωμα δεν αλλάζει σημαντικά, η τάση μεταβάλλεται με τον ίδιο τρόπο, για αυτό περιγράφεται από την ενεργό τάση. 

Στα τέλη του 1880 ξέσπασε στις ΗΠΑ ένας «πόλεμος» μεταξύ του εναλλασσόμενου ρεύματος (A.C.= Altering Current) και του συνεχούς ρεύματος (D.C.= Direct Current) 

Από την μεριά του Τ. Εντισον που είχε επένδυση πολλά λεφτά στο συνεχές ρεύμα μετά την πρώτη του λάμπα και από την άλλη μεριά ο πολύ πλούσιος και έξυπνος εφευρέτης, ο Τζωρτζ Γουεστινχαουζ που είχε κάνει την τύχη του εφευρίσκοντας τα αερόφρενα για τρένα. 

Το πρόβλημα με το συνεχές ρεύμα ήταν ότι ενώ παραγόταν στα 120V, τάση ακίνδυνη για τον καταναλωτή, δεν μπορούσε να μεταφερθεί ικανοποιητικά σε μεγάλες αποστάσεις λόγω θερμικών απωλειών . Για να έχει κάθε κτίριο ηλεκτρισμό έπρεπε να υπάρχει κάθε σταθμός παραγωγής σε κάθε οικοδομικό τετράγωνο. Όταν όμως εφευρέθηκε ο μετασχηματιστής, το εναλλασσόμενο ρεύμα μπορούσε να ανυψωθεί σε χιλιάδες βολτ σε ένα κεντρικό σταθμό παραγωγής, από εκεί να μεταφερθεί με σύρματα χωρίς απώλειες σε μακρινές αποστάσεις με υψηλή τάση και στη συνεχεία να υποβιβαστεί στον τρόπο χρήσης 

Το πρώτο βήμα το έκανε ο Γουεστινχαουζ μπαίνοντας στον κόσμο του ηλεκτρισμού το 1885, ήταν να αγοράσει τα δικαιώματα από την πάτεντα του μετασχηματιστή. Έτσι ενώ ο Εντισον ηλεκτροδοτούσε την πολύ της Νέας Υόρκης, ο Γουεστινχαουζ εγκαθιστούσε συστήματα εναλλασσόμενου ρεύματος στις υπόλοιπες περιοχές των ΗΠΑ Το μεγάλο πρόβλημα του Γουστινχαουζ ήταν ότι το εξαλλασσόμενο ρεύμα δεν μπορούσε να κινήσει του ηλεκτροκινητήρες . Αυτοί κινούνταν με συνεχές. 

Το 1888, ο Κροάτης Νικόλα Τέσλα, που τον είχε φέρει ο Εντισον το 1884 από το Παρίσι αλλά η συνεργασία τους δεν κράτησε για πολύ λόγω διαφωνιών, εφευρίσκει τον κινητήρα επαγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος.

Ένα εκατομμύριο δολάρια άλλαξαν χεριά και ο Γουστινχαουζ είχε πλέον ότι χρειαζόταν για να αναμετρηθεί με τον Εντισον. 

Όμως ο Εντισον είχε ένα ακόμα πρόβλημα. Το συνεχές ρεύμα απαιτούσε μεγάλη ποσότητα χαλκού και κάποιοι επιδέξιοι χρηματιστές υπερδιπλασίασαν την τιμή του χαλκού . Η αυτοκρατορία του Εντισον άρχισε να κλονίζετε. Το μονό που του έμενε να κάνει να διαφημίζει την ασφάλεια που παρείχε το συνεχές ρεύμα έναντι του εξαλλασσόμενου. Τα χιλιάδες βολτ του εξαλλασσόμενου ρεύματος μπορούσαν να σκοτώσουν ανθρώπους στο πέρασμα τους ενώ το δικό του ρεύμα των 120 βολτ ήταν ακίνδυνο. Ειδικοί επί του ηλεκτρισμού επιστρατευθήκαν από τον Εντισον για να ενημερώσουν το κοινό για τους κινδύνους του εξαλλασσόμενου ρεύματος . Η πλευρά του Εντισον είχε έναν ισχυρό σύμμαχο, την πολιτεία της Νέας Υόρκης η οποία επιζητούσε έναν πιο «ανθρώπινο τρόπο» στις εκτελέσεις θανάτου. 

Με τις προσπάθειες και του Εντισον η πολιτεία επέλεξε τελικά τον ηλεκτρισμό ως το νέο εργαλείο τιμωρίας, αλλά το πρόβλημα τώρα ήταν ποιο είδος ηλεκτρισμού, το συνεχές ή το εξαλλασσόμενο; Άνθρωποι του Εντισον ανάλαβαν να «βοηθήσουν» την Πολιτεία στην επιλογή της. Το Δεκέμβριο του 1888 οργάνωσαν μια συνέντευξη τύπου στο εργαστήριο του Εντισον και χρησιμοποίησαν το εξαλλασσόμενο για να σκοτώσουν μερικά μεγάλα ζώα, μεταξύ των οποίων μια αγελάδα και ένα άλογο. Η Πολιτεία πείσθηκε ότι το εξαλλασσόμενο προκαλεί γρήγορο θάνατο και προχώρησε στη πρώτη εκτέλεση με ηλεκτρισμό στις 6 Αυγούστου του 1890. 

Για να «διευκολύνει» δήθεν τους δημοσιογράφους που έκαναν το σχετικό ρεπορτάζ η ομάδα του Εντισον πρότεινε η νέα κατασκευή θανατικών εκτελέσεων, δηλαδή η ηλεκτρική καρεκλά, να λέγετε «γουεστιχαουζ», προς τιμήν… του μεγάλου ηλεκτρολόγου σκαπανέα, του οποίου το εξαλλασσόμενο ρεύμα έδινε τη δυνατότητα να ταξιδεύει κανείς εύκολα στον άλλο κόσμο. (η γκρίζα διαφήμιση στο φόρτε της…!) 

Στο μεταξύ η τιμή του χαλκού παρέμενε υψηλή , ενώ ο Γουεστιχαουζ με την βοήθεια του μεγάλου μυαλού του Νικόλα Τεσλα συνέχιζε να ηλεκτροδοτεί την υπόλοιπη χωρά. Η τελική μάχη δόθηκε στο Σικάγο το 1893, οπού ο Γουεστινχαουζ υπόγραψε συμβόλαιο για το φωτισμό μεγάλης έκθεσης2 . 

Το φθινόπωρο του ιδίου έτους η Ηλεκτρική εταιρία Γουεστινχαουζ επιβραβεύεται με το συμβόλαιο για την ανάθεση του πρώτου υδροηλεκτρικού εργοστασίου στον κόσμο, στους καταρράχτες του Νιαγάρα, για να εφοδιάσει με ηλεκτρισμό την πόλη του Buffalo. 

…Έτσι έχει η ιστορία το πώς σήμερα χρησιμοποιούμε εξαλλασσόμενο ρεύμα στα σπίτια μας. 

…Αλλά ο πόλεμος μεταξύ A.C, Vs D,C συνεχίζεται στις μέρες μας το πεδίο της μεταφοράς της ηλεκτρική ενεργείας. Το συνεχές ρεύμα, με την βοήθεια των νέων υλικών, φαίνεται να κερδίζει τη μάχη για λιγότερες απώλειες στις πολύ μεγάλες απόστασες. 

Στην Ελλάδα σήμερα το ηλεκτρικό ρεύμα παρέχεται από τη ΔΕΗ, νομικό πρόσωπο μεικτού δικαίου και υπηρεσία κοινής ωφελείας (ΔΕΚΟ). Η παροχή του ηλεκτρικού ρεύματος γίνεται από το υφιστάμενο ηλεκτρικό δίκτυο ή δίκτυο ηλεκτροδότησης που έχει αποφασιστεί να γίνεται σε εναλλασσόμενο ημιτονοειδές ηλεκτρικό ρεύμα, ενεργής τάσης 230V και συχνότητας 50hz.

Στον κάθε καταναλωτή παρέχονται πάντα ένα τριπλό καλώδιο, που το αποτελούν ο ουδέτερος (O) στον οποίο δεν παρέχεται από τη ΔΕΗ ρεύμα, και οι φάσεις, στα οποία παρέχεται το ρεύμα, ενώ ο καταναλωτής είναι υποχρεωμένος να παρέχει για ασφάλεια μία γείωση. Ανάλογα με τις παρεχόμενες φάσεις της, η παροχή μπορεί να είναι μονοφασική ή τριφασική, ενώ έχει συζητηθεί και εξαφασική παροχή.

· Μονοφασική παροχή: Στον καταναλωτή παρέχεται μία φάση (R). Αν συνδεθεί μέσω ενός κυκλώματος η φάση με τον ουδέτερο τότε δημιουργείται κύκλωμα εναλλασσόμενου ρεύματος. 

· Τριφασική παροχή: Στον καταναλωτή παρέχονται τρεις φάσεις (R,S,T). Η κάθε φάση διαφέρει από τις άλλες δύο κατά 120 μοίρες. Έτσι, αν συνδεθούν δύο φάσεις θα προκύψει ρεύμα παρόμοιο με της κάθε φάσης ενώ θα παρουσιαστεί και βραχυκύκλωμα εν μέρει. Αν συνδεθούν και οι τρεις φάσεις θα δημιουργηθεί πλήρως βραχυκύκλωμα και το τελικό καλώδιο δε θα έχει καθόλου ρεύμα. Συνήθως η ηλεκτρολογική εγκατάσταση χωρίζεται σε τρία μέρη, όπου κάθε μέρος ηλεκτροδοτείται από μία φάση, όπως και στη μονοφασική παροχή.

· Εξαφασική παροχή: Μοιάζει με την τριφασική, αλλά η διαφορά φάσης είναι αυτή τη φορά 60 μοίρες. Οι δυνατοί συνδυασμοί είναι πολύ περισσότεροι.

Πηγή: Εργασία 1ου Επάλ Αμαρουσίου 

Καθηγητής: Νίκος Χατζηγεωργίου

Μαθητής: Δημήτρης Τσαγκάλης