Alternating current (AC)

جریان متناوب

جریان متناوب (به انگلیسی: Alternating current) نوعی جریان الکتریکی است که بطور دوره ای (بر خلاف جریان مستقیم (DC) که فقط در یک جهت جریان می یابد) جهت جریان را برعکس می کند. جریان متناوب، روشی است که در آن انرژی الکتریکی به کسب و کارها و خانه ها تحویل داده می شود و مصرف کنندگان معمولاً هنگام وصل وسایل برقی به داخل پریز برق از آن استفاده می کنند. مثال برای منبع برق DC، یک باتری در یک چراغ قوه است. مخفف های AC و DC معمولاً به معنای جریان متناوب و مستقیم هستند.

شکل موج معمول جریان متناوب در اکثر مدارهای الکتریکی یک موج سینوسی است که نیمه مثبت آن با جهت مثبت جریان و برعکس مطابقت دارد. در تجهیزات خاص مانند آمپلی فایر گیتار از شکل های مختلف موج مانند امواج مثلثی یا مربعی استفاده می شود. سیگنال های صوتی و رادیویی پیاده سازی شده بر روی سیم های برقی نیز نمونه هایی از جریان متناوب هستند. این نوع جریانهای متناوب حمل و نقل صدا (صوتی) یا تصاویر (فیلم) را گاهی اوقات با مدولاسیون سیگنال حامل AC انجام می دهند. جریان AC به طور معمول در فرکانس های بالاتر متناوب جزو جریان هایی هستند که در انتقال نیرو استفاده می شوند.

تاریخچه:

ویلیام استنلی جی آر کسی است که یکی از اولین سیم پیچ‌های عملی را برای تولید جریان متناوب طراحی کرد. طراحی وی یک صورت ابتدایی ترانسفورماتور مدرن بود که یک سیم‌پیچ القایی نامیده می‌شد. از سال ۱۸۸۱م تا ۱۸۸۹م سیستمی که امروزه استفاده می‌شود، توسط نیکلا تسلا، جرج وستینگ‌هاوس، لوییسین گاولارد، جان گیبس و الیور شالنجر طراحی شد.

سیستمی که توماس ادیسون برای اولین بار برای توزیع الکتریسیته بکار برد، به دلیل استفاده از جریان مستقیم محدودیت‌هایی داشت (البته امروزه این محدودیت‌ها برداشته شده و مثلا در روش HVDC از جریان مستقیم برای انتقال قدرت استفاده می‌شود). اولین انتقال جریان متناوب در فواصل زیاد در سال ۱۸۹۱م نزدیک تلوراید کلرادو اتفاق افتاد که چند ماه بعد در آلمان ادامه پیدا کرد. توماس ادیسون به علت اینکه حقوق انحصاری اختراعات متعددی را در فناوری جریان مستقیم (DC) داشت، استفاده از جریان مستقیم را به شدت حمایت می‌کرد، اما در نهایت جریان متناوب نیکولا تسلا به عرصه استفاده عمومی آمد. چارلز پروتیوس استاین‌متز از جنرال الکتریک بسیاری از مشکلات مرتبط با تولید الکتریسیته و انتقال آن را با استفاده از جریان متناوب حل کرد.

انتقال، توزیع و منبع تغذیه داخلی
ولتاژ متناوب می‌تواند با یک ترانسفورماتور افزایش یا کاهش پیدا کند. در ولتاژ بالاتر، انتقال توان به‌طور قابل‌ توجهی مؤثرتر خواهد بود. تلفات در یک رسانا برابر حاصل ضرب مربع جریان و مقاومت رساناست که با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود

بنابراین در انتقال یک توان ثابت بر روی سیم داده شده اگر جریان ۲ برابر شود تلفات توان ۴ برابر خواهد شد.

توان منتقل شده برابر حاصل ضرب جریان و ولتاژ است (با فرض اینکه اختلاف فاز وجود نداشته باشد)

بنابراین همان توان را می‌توان با ولتاژ بالاتر و جریان کمتری منتقل کرد از این رو در هنگام انتقال مقدار زیادی از توان، استفاده از ولتاژ بالا سودمندتر است (در حدود صدها کیلو وات). با این حال ولتاژ بالا نیز معایبی دارد یکی از مهم‌ترین مشکلات افزایش عایق مورد نیاز و به‌طور کلی مشکل در مدیریت ایمنی آنهاست. در یک نیروگاه، برق در یک ولتاژ مناسب برای ژنراتور تولید می‌شود و سپس ولتاژ آن برای انتقال افزایش می‌یابد.