Wie funktioniert Gleichstrom?

Es gibt zwei Hauptarten von elektrischem Strom, die durch Ihr Haus fließen: Wechselstrom und Gleichstrom. Die überwiegende Mehrheit der Geräte in Ihrer Umgebung wird mit Wechselstrom betrieben.

Indem Sie Elektronen erlauben, durch die Kabel Ihres Hauses zu fließen und zu verebben, ist es möglich, schnell wechselnde elektrische Anforderungen zu erfüllen. Vor langer Zeit war Gleichstrom jedoch der Standard, und erst nach dem Ende einer jahrzehntelangen Fehde zwischen Nikola Tesla und Thomas Edison entschied sich die Welt für Wechselstrom.

Wie funktioniert Gleichstrom?

Gleichstrom ist ziemlich einfach. Gleichstrom fließt ausschließlich in eine Richtung. Das bedeutet, dass die Elektronen vom Stromgenerator hineingedrückt werden und weiter durch den Draht gehen, bis sie zu Ihrem Gerät gelangen, ihre Arbeit erledigen und dann durch die Steckdose weitergehen , um ihren Stromkreis zu vervollständigen.

Gleichstrom wird typischerweise durch Drehen einer Drahtspule innerhalb eines Magneten erzeugt. Hier kommt es zu Effizienzverlusten aufgrund von Funken und Hitze, die durch die Reibung bestimmter beweglicher Teile verursacht werden. Der Strom des erzeugten Gleichstroms hängt davon ab, wie schnell sich der Motor dreht, und wird konstant gehalten. Geräte müssen mit dem gleichen Strom betrieben werden, um eine Überlastung oder Unterversorgung zu vermeiden. Als Gleichstrom ein Teil des Netzes war, führte dies dazu, dass sich mehrere überlappende Stromanbieter jeweils bestimmte Spannungen erzeugten, die nur mit entsprechend bewerteten Geräten kompatibel waren. Es war ein Durcheinander .

Wie funktioniert Wechselstrom?

Bei Wechselstrom bewegen sich Elektronen durch einen Draht vorwärts und rückwärts. Dies wird durch eine Änderung in der Art und Weise der Stromerzeugung verursacht. Wechselstrom wird normalerweise durch Drehen eines Magneten in einer Drahtspule erzeugt. Während sich der Magnet dreht, schieben und ziehen seine Pole abwechselnd die Elektronen in der umgebenden Spule.

Während Gleichstrom bei der Messung des Stroms über die Zeit wie eine einzelne gerade Linie aussehen würde, sieht Wechselstrom eher wie eine Sinuswelle aus: Steigen, Erreichen eines Höhepunkts, dann Abfallen und schließlich Zurückverfolgen. Der Vorteil dabei ist, dass die Intervalle zwischen Spitzen und Tälern verkürzt oder verlängert werden können, um den Endstrom zu verändern und den Anforderungen gerecht zu werden. Dies machte die Stromübertragung flexibler als Gleichstrom, da Geräte mit unterschiedlichen Spannungen alle davon profitieren konnten. Strom ging jedoch immer dann verloren, wenn zu Hause Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden musste.

Wo ist Gleichstrom am sinnvollsten?

Wenn AC so toll ist, warum sollte man sich dann überhaupt mit DC beschäftigen? Auch wenn die meisten unserer Haushaltsgeräte unregelmäßig genug Strom benötigen, um Wechselstrom zu nutzen, gibt es einige Anwendungen, bei denen Gleichstrom effizienter ist. Der Große lädt Batterien auf. Batterien haben typischerweise eine einzige Hochspannung, bei der sie geladen und entladen werden. (Ja, einige der schickeren Batterien da draußen haben Mikrocontroller, um das zu optimieren, die normalerweise mit Vaping-Stiften verwendet werden.) Wenn Sie Standard-AA- oder AAA-Batterien laden, wandelt das Ladegerät die Wechselspannung von Ihrer Wand in Gleichstrom um.

Wie bereits erwähnt, gibt es bei diesen Umwandlungen einen Effizienzverlust, aber wenn Sie Strom aus einer Gleichstromquelle beziehen könnten, würden Sie in den Genuss einer verbesserten elektrischen Effizienz kommen. Sonnenkollektoren sind ein gutes Beispiel. Solarenergie erzeugt Gleichstrom, und es gibt einen Effizienzverlust bei der Umwandlung in Wechselstrom zur sofortigen Verwendung. Das Pumpen von DC-Solarenergie in eine Batterie maximiert jedoch die Strommenge, die eingefangen werden kann. Ein Solarladeregler zwischen den beiden sorgt für die effizienteste Übertragung bei variabler Solarleistung.

Leider muss diese Batterieleistung irgendwann noch in Wechselstrom umgewandelt werden, um mit den meisten Geräten im Haus gut zu spielen. Einige Geräte mit einer einzigartigen, konstanten Energieaufnahme können Gleichstrom zuverlässig direkt anzapfen. Insbesondere Gleichstrom-Gefriergeräte und -Kühlschränke sind in netzunabhängigen Haushalten beliebt, da sie Effizienzverluste bei der Umstellung auf Wechselstrom vermeiden können. Einige unternehmungslustige Leute waren sogar in der Lage, ein mit Gleichstrom betriebenes Haus zu entwerfen . Neben Verbraucheranwendungen werden Sie auch Hochspannungs-Gleichstromleitungen sehen, die in Transformatoren eingespeist werden, wo sie in Wechselstrom umgewandelt werden, bevor sie in Wohngebiete gelangen.

Letztendlich bringt Sie Gleichstrom mit höherem Wirkungsgrad näher an die Stromquelle als Wechselstrom, aber da sich unsere elektrischen Anforderungen tendenziell ändern, gibt uns Wechselstrom die Flexibilität, die wir brauchen, um schnell umzuschalten.