Quais as vantagens e desvantagens na transmissão em corrente contínua e corrente alternada?

A guerra das correntes

Thomas Edison, um inventor prolífico nos séculos 19 e 20, detém o recorde de mais patentes americanas por uma pessoa. Quando se tratava de tecnologia, ele geralmente era um vencedor. Mas houve uma área importante onde Edison perdeu - e perdeu feio. Foi chamada de 'Guerra das Correntes' e opôs Edison e seu apoio à eletricidade por corrente contínua (DC) contra engenheiros como George Westinghouse e Nikola Tesla, que apoiavam a corrente alternada (AC).

Na década de 1880, a iluminação incandescente era o objetivo principal, e a DC era tão boa quanto a AC. Mas uma tempestade estava se formando e ela se concentrava no tipo de energia, CA ou CC, que seria o melhor para geração de energia, motores elétricos e transmissão de energia.

A guerra chegou ao auge em 1893, quando o contrato para fornecer eletricidade para a Feira Mundial de Chicago foi concedido à Westinghouse, cuja proposta, usando AC, saiu 30% mais barata que a de Edison. No mesmo ano, a Niagara Falls Power Company decidiu ir com a geração de energia CA para a cidade de Buffalo e assinou com a Westinghouse e a Tesla também. Essas duas grandes vitórias foram parte das mudanças que ocorreram rapidamente na década de 1890, que colocaram nosso país no caminho da energia CA. Vamos descobrir por que o AC tinha vantagem sobre o DC.

Definindo Corrente Alternada

A corrente alternada é simplesmente o movimento de carga elétrica através de um meio que muda de direção periodicamente. Isso está em contraste com a corrente contínua (DC) , onde o movimento da carga é apenas em uma direção e é constante. Corrente (em amperes) é uma medida da quantidade de carga elétrica que flui além de um ponto em um determinado período de tempo. Empurrar a corrente é uma força eletromotriz chamada voltagem (em volts). Se a corrente estiver alternando, a tensão também deve alternar, mudando a polaridade em um ciclo regular. Aqui está a tensão CA sinusoidal típica em residências nos Estados Unidos, oscilando a 60 Hz.

Vantagens da alimentação CA sobre CC

A primeira vantagem da alimentação CA sobre a CC está na transmissão de energia .

Logo no início, Tesla e Westinghouse perceberam que para a energia elétrica ser prática, ela precisava ser transmitida com eficiência por grandes distâncias. A energia hidrelétrica foi uma das favoritas no início, e fontes adequadas de energia hídrica estavam às vezes a centenas de quilômetros de distância do destino. Ambos AC e DC têm perda de energia em linhas longas devido à resistência dos fios. Para uma potência fixa, a tensão mais alta resulta em corrente mais baixa na linha de alimentação, e a corrente mais baixa significa perdas na linha de alimentação mais baixas.

Os primeiros engenheiros perceberam que uma tensão muito alta é necessária para uma transmissão eficiente de energia. Hoje, as linhas de energia de longa distância operam com tensões superiores a 300.000 volts para minimizar a perda de energia! Usando transformadores , é fácil aumentar a tensão CA para esses níveis altos e então reverter o processo no consumidor final. A tensão DC não funciona em um transformador. Por causa dos transformadores, o AC venceu como o favorito para transmissão de energia.

A próxima vantagem do AC está na geração de energia .

Uma das invenções mais importantes do final do século 19 foi o gerador CA, que era um projeto simples tornado prático pela Westinghouse. A geração mecânica de CC é muito mais complicada e a maior parte da CC hoje é gerada por baterias, células solares, células de combustível ou pela conversão de CA em CC.

AC também tem uma vantagem quando se trata de consumo de energia .

As máquinas CC exigiam escovas e comutadores para operar, aumentando assim a complexidade e a manutenção. A Tesla patenteou o primeiro motor de indução CA prático e a General Electric colocou uma versão industrial em produção na década de 1890, o companheiro perfeito para a energia CA já gerada. Muito em breve, esses motores foram instalados nos EUA em fábricas, minas e oficinas. Hoje, usamos motores de indução CA em nossas casas para coisas como ventiladores, compressores de ar condicionado, trituradores de lixo, etc. A simplicidade dos motores CA, juntamente com a capacidade de usar energia CA prontamente, os torna uma escolha melhor do que CC.

A iluminação moderna também funciona melhor com alimentação CA.

Luzes incandescentes (o tipo que Edison tornou prático) podem operar em CA ou CC, mas a iluminação fluorescente é uma história diferente. As lâmpadas fluorescentes usam um gás, como argônio ou vapor de mercúrio, que é excitado pela presença de uma alta voltagem. Essa excitação do gás cria luz no espectro visível ou ultravioleta. Por uma série de razões práticas, CA é a melhor escolha para o projeto e operação de lâmpadas fluorescentes do que CC. Com a mudança cada vez maior de hoje para lâmpadas fluorescentes compactas, a necessidade de CA é ainda maior.

Desnecessário dizer que as tecnologias sem fio seriam impossíveis sem a corrente alternada.

Toda comunicação sem fio usa uma portadora , que é uma onda eletromagnética que oscila em uma freqüência muito alta e é transmitida e recebida por meio de uma antena. Essa onda se propaga pelo espaço por distâncias curtas, como com Wi-Fi, celular, etc., ou em distâncias que podem ser surpreendentes. A sonda Cassini da NASA, por exemplo, deve enviar dados e fotos de Saturno para a Terra, uma distância de quase um bilhão de milhas! DC, por outro lado, não é adequado para comunicação sem fio.

Casos em que DC é melhor que AC

DC tem vantagem em portabilidade . Qualquer coisa que precise ser alimentada por uma bateria normalmente será DC, não AC. A tecnologia da bateria melhorou muito, desde as células-botão que podem alimentar um relógio digital durante anos até as baterias automotivas recarregáveis ​​de alta energia que alimentam os veículos elétricos de hoje. Por causa disso, o AC geralmente fica em segundo plano em relação ao DC em aplicações portáteis. Uma exceção notável é o automóvel Tesla, que possui uma bateria CC, mas usa um motor de indução CA.

DC também é melhor para controle de velocidade . Os motores CA trifásicos e monofásicos não possuem um meio prático para controlar a velocidade. O campo magnético giratório que aciona um motor de indução, por exemplo, só pode ser projetado para valores RPM discretos de 3.600, 1.800, 900, etc. com base na construção do motor. Os motores CC, por outro lado, podem ser controlados por velocidade simplesmente variando a tensão de entrada.

A maioria dos dispositivos eletrônicos , como circuitos integrados, amplificadores de estado sólido, computadores, etc., funcionam com alimentação CC. Embora a energia fornecida possa começar como CA (como na corrente doméstica), ela deve ser convertida para CC por meio de uma fonte de alimentação. Diodos emissores de luz (LEDs) são outro exemplo. Tecnicamente falando, um LED só irradia quando a corrente flui em uma direção, que é CC. Os LEDs de hoje são feitos para operar com CA ou CC, mas ainda são basicamente uma tecnologia CC.

Finalmente, DC funciona melhor com algumas tecnologias verdes . Células solares e células de combustível são exemplos de geradores de energia verde que convertem outras formas de energia em energia CC. A energia eólica é a exceção; turbinas eólicas acionam um gerador CA da mesma forma que a energia hidrelétrica CA é gerada.

Resumo da lição

A corrente alternada (CA) é o movimento da carga elétrica que muda de direção periodicamente. É contrastada com a corrente contínua (DC) , onde a corrente flui na mesma direção e é constante. Assim como a CC, a CA tem tensão (em volts), que é a força eletromotriz que empurra a carga, e corrente (em amperes), que é uma medida da quantidade de carga movida por tempo. A tensão CA muda a polaridade com uma forma de onda que normalmente é uma senoide e, nos EUA, sua frequência é 60 Hz.

AC tem uma série de vantagens sobre DC, incluindo geração e transmissão de energia em grande escala, bem como consumo de energia em motores industriais e domésticos. Para iluminação incandescente, AC ou DC em bom estado, mas AC é mais prático para aplicações de luz fluorescente compacta. Outra grande vantagem do AC é o wireless , o que não seria possível de outra forma.

DC tem vantagens sobre AC em aplicações onde a energia da bateria, solar ou célula de combustível está presente. Ele também tem a vantagem de melhor controle da velocidade do motor do que o CA. Finalmente, DC é como a maioria dos dispositivos eletrônicos modernos são alimentados, incluindo LEDs.

Resultados de Aprendizagem

Após esta vídeo aula, você será capaz de:

• Contraste alternada e corrente contínua
• Defina a tensão e a corrente
• Identifique a frequência da corrente AC
• Explique as vantagens da corrente AC sobre a corrente DC e vice-versa

Quais as vantagens e desvantagens de corrente contínua e da corrente alternada?

Quais as vantagens e desvantagens da transmissão em corrente contínua?

Quais as vantagens e desvantagens da corrente alternada?

Qual a vantagem entre corrente contínua e alternada?