प्रत्यावर्ती धारा



वैकल्पिक विद्युत धारा (एसी) एक विद्युत प्रवाह  है जो समय -समय पर दिशा को उलट देता है और प्रत्यक्ष विद्युत धारा (डीसी) के विपरीत समय के साथ लगातार अपनी परिमाण को बदल देता है जो केवल एक दिशा में बहता है।वैकल्पिक विद्युत धारा वह रूप है जिसमें  विद्युत शक्ति  व्यवसायों और निवासों के लिए वितरित की जाती है, और यह विद्युत ऊर्जा का रूप है जो उपभोक्ता आमतौर पर जब वे रसोई के उपकरणों, टेलीविज़न, प्रशंसकों और इलेक्ट्रिक लैंप को एक दीवार सॉकेट में प्लग करते हैं।डीसी पावर का एक सामान्य स्रोत एक टॉर्च में एक बैटरी सेल है।संक्षिप्त नाम  एसी  और  डीसी  का उपयोग अक्सर                 'वोल्टेज' 'के रूप में किया जाता है।

अधिकांश इलेक्ट्रिक पावर सर्किट में वैकल्पिक करंट की सामान्य तरंग एक साइन वेव है, जिसकी सकारात्मक आधी अवधि विद्युत धारा और इसके विपरीत की सकारात्मक दिशा से मेल खाती है।कुछ अनुप्रयोगों में, गिटार एम्पलीफायरों की तरह, विभिन्न तरंगों का उपयोग किया जाता है, जैसे कि त्रिकोणीय तरंगें या वर्ग तरंगें। बिजली के तार ों पर किए गए ऑडियो और रेडियो सिग्नल भी वैकल्पिक विद्युत धारा के उदाहरण हैं।इस प्रकार के वैकल्पिक विद्युत धारा कैरी जानकारी जैसे कि ध्वनि (ऑडियो) या छवियां (वीडियो) कभी -कभी एसी वाहक सिग्नल के मॉड्यूलेशन द्वारा की जाती है।ये धाराएं आमतौर पर पावर ट्रांसमिशन में उपयोग की जाने वाली तुलना में उच्च आवृत्तियों पर वैकल्पिक होती हैं।

ट्रांसमिशन, वितरण और घरेलू बिजली की आपूर्ति
विद्युत ऊर्जा को वैकल्पिक विद्युत धारा के रूप में वितरित किया जाता है क्योंकि एसी वोल्टेज को ट्रांसफार्मर के साथ बढ़ाया या घटाया जा सकता है।यह शक्ति को उच्च वोल्टेज  पर कुशलता से बिजली लाइनों के माध्यम से प्रेषित करने की अनुमति देता है, जो तार के प्रतिरोध के कारण गर्मी के रूप में खोई हुई ऊर्जा को कम करता है, और उपयोग के लिए एक निचले, सुरक्षित, वोल्टेज में बदल जाता है।एक उच्च वोल्टेज के उपयोग से शक्ति का अधिक कुशल संचरण होता है।बिजली के नुकसान ($$P_{\rm w}$$ तार में विद्युत धारा (i) के वर्ग का एक उत्पाद और तार के प्रतिरोध (आर) का एक उत्पाद है, जिसे सूत्र द्वारा वर्णित किया गया है:


 * $$P_{\rm w} = I^2 R \, .$$

इसका मतलब यह है कि जब किसी दिए गए तार पर एक निश्चित शक्ति को प्रसारित किया जाता है, अगर विद्युत धारा को आधा कर दिया जाता है (यानी वोल्टेज दोगुना हो जाता है), तो तार के प्रतिरोध के कारण बिजली की हानि एक चौथाई तक कम हो जाएगी।

प्रेषित शक्ति विद्युत धारा और वोल्टेज के उत्पाद के बराबर है (कोई चरण अंतर नहीं मानती है);वह है,
 * $$P_{\rm t} = IV \, .$$नतीजतन, एक उच्च वोल्टेज पर प्रेषित शक्ति के लिए कम वोल्टेज पर समान शक्ति की तुलना में कम हानि-उत्पादक विद्युत धारा की आवश्यकता होती है।पावर को अक्सर पाइलों पर सैकड़ों किलोवोल्ट पर प्रेषित किया जाता है, और निचले स्तर की लाइनों पर प्रेषित होने के लिए दसियों किलोवोल्ट में बदल जाता है, और अंत में घरेलू उपयोग के लिए 100 & nbsp; v - 240 & nbsp; v तक बदल जाता है।

उच्च वोल्टेज में नुकसान होते हैं, जैसे कि बढ़ी हुई इन्सुलेशन की आवश्यकता होती है, और आम तौर पर उनके सुरक्षित हैंडलिंग में कठिनाई बढ़ जाती है। एक पावर प्लांट में, ऊर्जा एक जनरेटर के डिजाइन के लिए एक सुविधाजनक वोल्टेज पर उत्पन्न होती है, और फिर ट्रांसमिशन के लिए एक उच्च वोल्टेज तक कदम रखा जाता है। लोड के पास, ट्रांसमिशन वोल्टेज को उपकरण द्वारा उपयोग किए जाने वाले वोल्टेज के लिए नीचे कदम रखा जाता है। उपभोक्ता वोल्टेज देश और लोड के आकार के आधार पर कुछ हद तक भिन्न होते हैं, लेकिन आम तौर पर मोटर्स और प्रकाश व्यवस्था को चरणों के बीच कुछ सौ वोल्ट तक उपयोग करने के लिए बनाया जाता है। प्रकाश और मोटर लोड जैसे उपकरणों को वितरित किए गए वोल्टेज को मानकीकृत किया जाता है, जिसमें वोल्टेज की एक स्वीकार्य श्रेणी होती है, जिस पर उपकरण संचालित होने की उम्मीद है। मानक बिजली उपयोग वोल्टेज और प्रतिशत सहिष्णुता दुनिया में पाए जाने वाले विभिन्न मुख्य बिजली प्रणालियों में भिन्न होती है। हाई-वोल्टेज डायरेक्ट करंट | हाई-वोल्टेज डायरेक्ट-करंट (एचवीडीसी) इलेक्ट्रिक पावर ट्रांसमिशन सिस्टम अधिक व्यवहार्य हो गए हैं क्योंकि प्रौद्योगिकी ने डीसी पावर के वोल्टेज को बदलने के कुशल साधन प्रदान किए हैं। उच्च वोल्टेज डायरेक्ट करंट के साथ ट्रांसमिशन इलेक्ट्रिक पावर ट्रांसमिशन के शुरुआती दिनों में संभव नहीं था, क्योंकि उस समय आर्थिक रूप से व्यवहार्य तरीका नहीं था कि आप अंतिम उपयोगकर्ता अनुप्रयोगों जैसे प्रकाश व्यवस्था के लिए डीसी के वोल्टेज को नीचे गिराएं।

तीन-चरण इलेक्ट्रिक पावर | तीन-चरण विद्युत उत्पादन  बहुत आम है। सबसे सरल तरीका जनरेटर स्टेटर में तीन अलग-अलग कॉइल का उपयोग करना है, शारीरिक रूप से एक दूसरे को 120 ° (एक पूर्ण 360 ° चरण का एक-तिहाई) के कोण से ऑफसेट। तीन विद्युत धारा तरंगों का उत्पादन किया जाता है जो परिमाण और 120 ° आउट में समान हैंएक दूसरे को चरण। यदि कॉइल को इन (60 ° रिक्ति) के विपरीत जोड़ा जाता है, तो वे रिवर्स पोलरिटी के साथ समान चरण उत्पन्न करते हैं और इसलिए बस एक साथ वायर्ड किया जा सकता है। व्यवहार में, उच्च पोल ऑर्डर आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं। उदाहरण के लिए, एक 12-पोल मशीन में 36 कॉइल (10 ° रिक्ति) होंगे। लाभ यह है कि एक ही आवृत्ति उत्पन्न करने के लिए कम घूर्णी गति का उपयोग किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 3600 & nbsp पर चलने वाली एक 2-पोल मशीन; RPM और 600 & nbsp पर चलने वाली 12-पोल मशीन; RPM एक ही आवृत्ति का उत्पादन करती है; बड़ी मशीनों के लिए कम गति बेहतर है। यदि तीन-चरण प्रणाली पर लोड चरणों के बीच समान रूप से संतुलित है, तो तटस्थ बिंदु के माध्यम से कोई विद्युत धारा प्रवाह नहीं होता है। यहां तक ​​कि सबसे खराब स्थिति असंतुलित (रैखिक) लोड में, तटस्थ विद्युत धारा चरण धाराओं के उच्चतम से अधिक नहीं होगा। गैर-रेखीय भार (जैसे कि स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति व्यापक रूप से उपयोग की जाती है) को हार्मोनिक्स को संभालने के लिए अपस्ट्रीम वितरण पैनल में एक ओवरसाइज़्ड न्यूट्रल बस और तटस्थ कंडक्टर की आवश्यकता हो सकती है। हार्मोनिक्स एक या सभी चरण कंडक्टर से अधिक तटस्थ कंडक्टर विद्युत धारा स्तर का कारण बन सकता है।

उपयोग वोल्टेज में तीन-चरण के लिए एक चार-तार प्रणाली का उपयोग अक्सर किया जाता है। जब तीन-चरण में कदम रखा जाता है, तो एक डेल्टा (3-वायर) प्राथमिक और एक स्टार (4-वायर, केंद्र-पृथ्वी) माध्यमिक के साथ एक ट्रांसफार्मर का उपयोग अक्सर किया जाता है, इसलिए आपूर्ति पक्ष पर तटस्थ की आवश्यकता नहीं होती है। छोटे ग्राहकों के लिए (देश और स्थापना की उम्र से कितना छोटा होता है) केवल एक-चरण इलेक्ट्रिक पावर | एकल चरण और तटस्थ, या दो चरण और तटस्थ, संपत्ति में ले जाया जाता है। बड़े प्रतिष्ठानों के लिए सभी तीन चरणों और तटस्थ को मुख्य वितरण पैनल में ले जाया जाता है। तीन-चरण मुख्य पैनल से, एकल और तीन-चरण सर्किट दोनों का नेतृत्व कर सकते हैं। स्प्लिट-फेज इलेक्ट्रिक पावर | थ्री-वायर सिंगल-फेज सिस्टम, एक एकल केंद्र-टैप किए गए ट्रांसफार्मर के साथ दो लाइव कंडक्टर, उत्तरी अमेरिका में आवासीय और छोटे वाणिज्यिक भवनों के लिए एक सामान्य वितरण योजना है। इस व्यवस्था को कभी -कभी गलत तरीके से दो चरण के रूप में संदर्भित किया जाता है। इसी तरह की विधि का उपयोग यूके में निर्माण स्थलों पर एक अलग कारण के लिए किया जाता है। छोटे पावर टूल्स और लाइटिंग को प्रत्येक पावर कंडक्टर और पृथ्वी के बीच 55 & nbsp; v के वोल्टेज के साथ एक स्थानीय केंद्र-टैप ट्रांसफार्मर द्वारा आपूर्ति की जाती है। यह इस घटना में बिजली के झटके के जोखिम को काफी कम कर देता है कि लाइव कंडक्टर में से एक उपकरण की गलती के माध्यम से उजागर हो जाता है, जबकि अभी भी उपकरण चलाने के लिए दो कंडक्टरों के बीच 110 & nbsp; v के उचित वोल्टेज की अनुमति देता है।

एक तीसरा तार, जिसे बॉन्ड (या पृथ्वी) तार कहा जाता है, अक्सर गैर-विद्युत धारा-ले जाने वाले धातु के बाड़ों और पृथ्वी जमीन के बीच जुड़ा होता है। यह कंडक्टर पोर्टेबल उपकरणों और उपकरणों के धातु चेसिस के साथ सर्किट कंडक्टरों के आकस्मिक संपर्क के कारण बिजली के झटके से सुरक्षा प्रदान करता है। सभी गैर-विद्युत धारा-ले जाने वाले धातु भागों को एक पूर्ण प्रणाली में बांधना सुनिश्चित करता है कि हमेशा किसी भी गलती को विद्युत धारा में ले जाने के लिए पर्याप्त रूप से जमीन पर एक कम विद्युत प्रतिबाधा  मार्ग होता है जब तक कि यह सिस्टम के लिए गलती को साफ करने के लिए लेता है। यह कम प्रतिबाधा पथ गलती की अधिकतम मात्रा की अनुमति देता है, जिससे ओवरक्रेन्ट प्रोटेक्शन डिवाइस (ब्रेकर, फ़्यूज़) यात्रा करने या जितनी जल्दी हो सके जलने के लिए, विद्युत प्रणाली को सुरक्षित स्थिति में लाते हैं। सभी बॉन्ड तारों को मुख्य सेवा पैनल में जमीन पर रखा जाता है, जैसा कि यदि मौजूद है तो तटस्थ/पहचाने गए कंडक्टर है।

एसी बिजली की आपूर्ति आवृत्तियों
विद्युत प्रणाली की आवृत्ति देश और कभी -कभी एक देश के भीतर भिन्न होती है; अधिकांश विद्युत शक्ति 50 या 60 & nbsp; हर्ट्ज पर उत्पन्न होती है। कुछ देशों में 50 & nbsp; Hz और 60 & nbsp; Hz आपूर्ति, विशेष रूप से जापान में बिजली बिजली संचरण का मिश्रण है। एक कम आवृत्ति इलेक्ट्रिक मोटर्स के डिजाइन को कम करती है, विशेष रूप से फहराने, कुचलने और रोलिंग अनुप्रयोगों के लिए, और रेलवे जैसे अनुप्रयोगों के लिए कम्यूटेटर-प्रकार के कर्षण मोटर्स। हालांकि, कम आवृत्ति भी आर्क लैंप और गरमागरम प्रकाश बल्बों में ध्यान देने योग्य झिलमिलाहट का कारण बनती है। कम आवृत्तियों के उपयोग ने कम प्रतिबाधा नुकसान का लाभ भी प्रदान किया, जो आवृत्ति के लिए आनुपातिक हैं। मूल नियाग्रा फॉल्स जनरेटर को 25 & nbsp; Hz पावर का उत्पादन करने के लिए बनाया गया था, कर्षण और भारी प्रेरण मोटर्स के लिए कम आवृत्ति के बीच एक समझौता के रूप में, जबकि अभी भी गरमागरम प्रकाश व्यवस्था को संचालित करने की अनुमति देता है (हालांकि ध्यान देने योग्य फ़्लिकर के साथ)। नियाग्रा फॉल्स पावर के लिए 25 & nbsp; हर्ट्ज आवासीय और वाणिज्यिक ग्राहकों में से अधिकांश को 1950 के दशक के अंत तक 60 & nbsp में परिवर्तित किया गया था, हालांकि कुछ 25 & nbsp; HZ औद्योगिक ग्राहक अभी भी 21 वीं सदी की शुरुआत के रूप में मौजूद थे।16.7 & nbsp; Hz पावर (पूर्व में 16 2/3 & nbsp; Hz) का उपयोग अभी भी कुछ यूरोपीय रेल प्रणालियों में किया जाता है, जैसे कि ऑस्ट्रिया, जर्मनी, नॉर्वे, स्वीडन और स्विट्जरलैंड में।ऑफ-शोर, सैन्य, कपड़ा उद्योग, समुद्री, विमान और अंतरिक्ष यान अनुप्रयोग कभी-कभी उपकरण या उच्चतर मोटर गति के कम वजन के लाभ के लिए 400 & nbsp; हर्ट्ज का उपयोग करते हैं।कंप्यूटर मेनफ्रेम सिस्टम को अक्सर 400 & nbsp; Hz या 415 & nbsp; HZ; HZ द्वारा DC रूपांतरण इकाइयों के लिए छोटे आंतरिक AC का उपयोग करते हुए Ripple कमी के लाभों के लिए संचालित किया जाता था।

उच्च आवृत्तियों पर प्रभाव
एक सीधी धारा एक समान तार के क्रॉस-सेक्शन में समान रूप से बहती है। किसी भी आवृत्ति का एक वैकल्पिक विद्युत धारा तार के केंद्र से दूर, इसकी बाहरी सतह की ओर मजबूर किया जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि एक वैकल्पिक विद्युत धारा में एक विद्युत आवेश का त्वरण [[ विद्युत चुम्बकीय  विकिरण ]] की तरंगों का उत्पादन करता है जो उच्च चालकता के साथ सामग्री के केंद्र की ओर बिजली के प्रसार को रद्द कर देता है। इस घटना को त्वचा प्रभाव कहा जाता है। बहुत अधिक आवृत्तियों पर विद्युत धारा अब तार में नहीं बहता है, लेकिन कुछ त्वचा की गहराई की मोटाई के भीतर, प्रभावी रूप से तार की सतह पर बहता है। त्वचा की गहराई वह मोटाई है जिस पर विद्युत धारा घनत्व 63%कम हो जाता है। यहां तक ​​कि अपेक्षाकृत कम आवृत्तियों पर पावर ट्रांसमिशन (50 & nbsp; Hz-60 & nbsp; Hz) के लिए उपयोग किया जाता है, विद्युत धारा का गैर-समान वितरण अभी भी पर्याप्त रूप से मोटे कंडक्टरों में होता है। उदाहरण के लिए, एक तांबे के कंडक्टर की त्वचा की गहराई लगभग 8.57 & nbsp; 60 & nbsp; Hz पर mm है, इसलिए उच्च विद्युत धारा कंडक्टर आमतौर पर अपने द्रव्यमान और लागत को कम करने के लिए खोखले होते हैं। चूंकि विद्युत धारा कंडक्टरों की परिधि में प्रवाहित होता है, इसलिए कंडक्टर का प्रभावी क्रॉस-सेक्शन कम हो जाता है। यह कंडक्टर के प्रभावी एसी प्रतिरोध को बढ़ाता है, क्योंकि प्रतिरोध क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के विपरीत आनुपातिक है। एसी प्रतिरोध अक्सर डीसी प्रतिरोध की तुलना में कई गुना अधिक होता है, जिससे ओमिक हीटिंग के कारण बहुत अधिक ऊर्जा हानि होती है (जिसे मैं भी कहा जाता है2 हानि)।

एसी प्रतिरोध को कम करने के लिए तकनीक
कम से मध्यम आवृत्तियों के लिए, कंडक्टरों को फंसे हुए तारों में विभाजित किया जा सकता है, प्रत्येक दूसरों से अछूता है, विशेष रूप से कंडक्टर बंडल के भीतर व्यवस्थित व्यक्तिगत स्ट्रैंड्स के सापेक्ष पदों के साथ।इस तकनीक का उपयोग करके निर्मित तार को लिट्ज़ वायर कहा जाता है।यह उपाय फंसे कंडक्टरों के कुल क्रॉस सेक्शन में अधिक समान विद्युत धारा को मजबूर करके त्वचा के प्रभाव को आंशिक रूप से कम करने में मदद करता है।लिट्ज़ वायर का उपयोग उच्च-क्यू इंडक्टरों को बनाने के लिए किया जाता है, लचीले कंडक्टरों में नुकसान को कम करने के लिए कम आवृत्तियों पर बहुत अधिक धाराएं, और उच्च रेडियो आवृत्ति विद्युत धारा (सैकड़ों किलोहर्ट्ज़ तक) को ले जाने वाले उपकरणों की वाइंडिंग में, जैसे कि स्विच-मोड पावर आपूर्तिऔर रेडियो आवृत्ति ट्रांसफार्मर।

विकिरण हानि को कम करने के लिए तकनीक
जैसा कि ऊपर लिखा गया है, एक वैकल्पिक विद्युत धारा आवधिक त्वरण के तहत विद्युत आवेश से बना है, जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों के विकिरण का कारण बनता है।विकिरणित होने वाली ऊर्जा खो जाती है।आवृत्ति के आधार पर, विकिरण के कारण नुकसान को कम करने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया जाता है।

मुड़ जोड़े
लगभग 1 & nbsp; GHz तक की आवृत्तियों पर, तारों के जोड़े को एक केबल में एक साथ घुमाया जाता है, जिससे एक मुड़ जोड़ी बनती है।यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण  और आगमनात्मक युग्मन से नुकसान को कम करता है।एक मुड़ जोड़ी का उपयोग संतुलित सिग्नलिंग सिस्टम के साथ किया जाना चाहिए, ताकि दोनों तारों को समान लेकिन विपरीत धाराओं को ले जाएं।एक मुड़ जोड़ी में प्रत्येक तार एक संकेत को विकीर्ण करता है, लेकिन इसे प्रभावी रूप से दूसरे तार से विकिरण द्वारा रद्द कर दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप लगभग कोई विकिरण हानि नहीं होती है।

समाक्षीय केबल
समाक्षीय केबल आमतौर पर ऑडियो आवृत्तियों पर और सुविधा के लिए ऊपर उपयोग किए जाते हैं।एक समाक्षीय केबल में एक प्रवाहकीय ट्यूब के अंदर एक प्रवाहकीय तार होता है, जो एक ढांकता हुआ परत द्वारा अलग होता है।आंतरिक कंडक्टर की सतह पर बहने वाला विद्युत धारा बाहरी ट्यूब की आंतरिक सतह पर प्रवाहित विद्युत धारा के बराबर और विपरीत है।विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र इस प्रकार पूरी तरह से ट्यूब के भीतर समाहित है, और (आदर्श रूप से) ट्यूब के बाहर विकिरण या युग्मन के लिए कोई ऊर्जा खो नहीं जाती है।समाक्षीय केबलों में लगभग 5 & nbsp; GHz तक की आवृत्तियों के लिए छोटे नुकसान होते हैं।5 & nbsp; GHz से अधिक माइक्रोवेव आवृत्तियों के लिए, नुकसान (मुख्य रूप से ढांकता हुआ के कारण आंतरिक और बाहरी ट्यूबों को एक गैर-आदर्श इन्सुलेटर होने के कारण) बहुत बड़ा हो जाता है, जिससे वेवगाइड ऊर्जा प्रसारित करने के लिए अधिक कुशल माध्यम बनाते हैं।कोक्सिअल केबल अक्सर ढांकता हुआ द्वारा विघटित शक्ति को कम करने के लिए आंतरिक और बाहरी कंडक्टरों को अलग करने के लिए एक छिद्रित ढांकता हुआ परत का उपयोग करते हैं।

वेवगाइड्स
वेवगाइड समाक्षीय केबलों के समान हैं, क्योंकि दोनों ट्यूबों से मिलकर बनते हैं, सबसे बड़ा अंतर यह है कि वेवगाइड्स में कोई आंतरिक कंडक्टर नहीं है। वेवगाइड में कोई भी मनमाना क्रॉस सेक्शन हो सकता है, लेकिन आयताकार क्रॉस सेक्शन सबसे आम हैं। क्योंकि वेवगाइड्स में रिटर्न करंट ले जाने के लिए एक आंतरिक कंडक्टर नहीं होता है, वेवगाइड्स एक विद्युत प्रवाह के माध्यम से ऊर्जा नहीं दे सकते हैं, बल्कि एक निर्देशित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के माध्यम से। यद्यपि सतह की धाराएं वेवगाइड्स की आंतरिक दीवारों पर प्रवाहित करती हैं, उन सतह धाराओं में बिजली नहीं होती है। पावर को निर्देशित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों द्वारा ले जाया जाता है। सतह की धाराओं को निर्देशित विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों द्वारा स्थापित किया जाता है और वेवगाइड के अंदर खेतों को रखने और वेवगाइड के बाहर के स्थान पर क्षेत्रों के रिसाव को रोकने का प्रभाव होता है। वेवगाइड्स में प्रेषित किए जाने वाले वैकल्पिक विद्युत धारा के तरंग दैर्ध्य के बराबर आयाम होते हैं, इसलिए वे केवल माइक्रोवेव आवृत्तियों पर संभव हैं। इस यांत्रिक व्यवहार्यता के अलावा, वेवगाइड की दीवारों को बनाने वाले गैर-आदर्श धातुओं के विद्युत प्रतिरोध से बिजली का अपव्यय होता है (हानिकारक कंडक्टरों पर बहने वाली सतह की धाराएं शक्ति को नष्ट करती हैं)। उच्च आवृत्तियों पर, इस अपव्यय के लिए खोई गई शक्ति अस्वीकार्य रूप से बड़ी हो जाती है।

फाइबर ऑप्टिक्स
200 & nbsp; GHz से अधिक आवृत्तियों पर, वेवगाइड आयाम अव्यावहारिक रूप से छोटे हो जाते हैं, और वेवगाइड दीवारों में ओमिक नुकसान बड़े हो जाते हैं।इसके बजाय, फाइबर ऑप्टिक्स, जो ढांकता हुआ वेवगाइड्स का एक रूप है, का उपयोग किया जा सकता है।ऐसी आवृत्तियों के लिए, वोल्टेज और धाराओं की अवधारणाओं का उपयोग नहीं किया जाता है।

एसी वोल्टेज का गणित
Sine voltage.svg वैकल्पिक धाराओं को वैकल्पिक वोल्टेज द्वारा (या कारण) किया जाता है।एक एसी वोल्टेज वी को गणितीय रूप से निम्नलिखित समीकरण द्वारा समय के एक समारोह के रूप में वर्णित किया जा सकता है:


 * $$v(t) = V_\text{peak}\sin(\omega t)$$

कहाँ पे
 * $$V_\text{peak}$$शिखर वोल्टेज है (यूनिट: वोल्ट),
 * $$\omega$$ is the angular frequency (unit: radians per second). The angular frequency is related to the physical frequency, $$f$$ (unit: hertz), which represents the number of cycles per second, by the equation $$\omega = 2\pi f$$
 * $$t$$समय है (इकाई: दूसरा)।

एसी वोल्टेज के पीक-टू-पीक मान को इसके सकारात्मक शिखर और इसके नकारात्मक शिखर के बीच अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है।के बाद से अधिकतम मूल्य $$\sin(x)$$ is +1 and the minimum value is −1, an AC voltage swings between $$+V_\text{peak}$$ and $$-V_\text{peak}$$. The peak-to-peak voltage, usually written as $$V_\text{pp}$$ or $$V_\text{P-P}$$, is therefore $$V_\text{peak} - (-V_\text{peak}) = 2 V_\text{peak}$$

पावर
वोल्टेज और वितरित शक्ति के बीच संबंध है:
 * $$p(t) = \frac{v^2(t)}{R}$$

कहाँ पे $$R$$एक लोड प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करता है।

तात्कालिक शक्ति का उपयोग करने के बजाय, $$p(t)$$, it is more practical to use a time averaged power (where the averaging is performed over any integer number of cycles). Therefore, AC voltage is often expressed as a root mean square (RMS) value, written as $$V_\text{rms}$$ इसलिये
 * $$P_\text{time averaged} = \frac{{V_\text{rms}}^2}{R}.$$


 * शक्ति दोलन: $$\begin{align} v(t) &= V_\text{peak}\sin(\omega t) \\ i(t) &= \frac{v(t)}{R} = \frac{V_\text{peak}}{R}\sin(\omega t) \\ P(t) &= v(t)i(t) = \frac{(V_\text{peak})^2}{R}\sin^2(\omega t) \end{align}$$

रूट मतलब वर्ग वोल्टेज
एक एसी तरंग  के नीचे (कोई डीसी घटक के साथ) ग्रहण किया जाता है।

RMS वोल्टेज तात्कालिक वोल्टेज के वर्ग के एक चक्र के ऊपर माध्य का वर्गमूल है।

}}\ _              & = V_ \ text {peak} \ sqrt {\ frac {1} {2t} \ int_0^{t} [{1 - \ cos (2 \ omega t + 2 \ phi)] dt}}}}}}} & = V_ \ text {पीक} \ sqrt {\ frac {1} {2t} \ int_0^{t} {dt}} \\ & = \ frac {v_ \ text {पीक}} {\ sqrt {2}}} \ अंत {संरेखित} 

जहां त्रिकोणमितीय पहचान $$\sin^2(x) = \frac {1 - \cos(2x)}{2}$$ has been used and the factor $$\sqrt{2}$$क्रेस्ट कारक कहा जाता है, जो विभिन्न तरंगों के लिए भिन्न होता है।
 * एक त्रिकोण तरंग के लिए शून्य के बारे में केंद्रित है
 * $$V_\text{rms} = \frac{V_\text{peak}}{\sqrt{3}}.$$|एक वर्ग तरंग के लिए शून्य के बारे में केंद्रित है
 * $$V_\text{rms} = V_\text{peak}.$$}}

वैकल्पिक विद्युत धारा के उदाहरण
इन अवधारणाओं को चित्रित करने के लिए, मुख्य पावर सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले 230 & nbsp; v ac mains आपूर्ति पर विचार करें#मुख्य वोल्टेज, आवृत्तियों और प्लग की तालिका | दुनिया भर के कई देश।इसे इसलिए कहा जाता है क्योंकि इसका मूल माध्य वर्ग मान 230 & nbsp; v है।इसका मतलब यह है कि दिया गया समय-औसत शक्ति 230 & nbsp; v के डीसी वोल्टेज द्वारा दी गई शक्ति के बराबर है।पीक वोल्टेज (आयाम) का निर्धारण करने के लिए, हम उपरोक्त समीकरण को पुनर्व्यवस्थित कर सकते हैं:
 * $$V_\text{peak} = \sqrt{2}\ V_\text{rms}.$$

230 & nbsp; v ac, पीक वोल्टेज के लिए $$V_\text{peak}$$ is therefore $$230\text{ V}\times\sqrt{2}$$ जो लगभग 325 & nbsp; v है।एक चक्र के दौरान वोल्टेज शून्य से 325 & nbsp; v, शून्य से −325 & nbsp; v, और शून्य पर लौटता है।

सूचना संचरण
वैकल्पिक करंट का उपयोग सूचना प्रसारित करने के लिए किया जाता है, जैसा कि टेलीफोन और केबल टेलीविजन के मामलों में होता है।सूचना संकेतों को एसी आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला में ले जाया जाता है।पॉट्स टेलीफोन सिग्नल में बेसबैंड ऑडियो आवृत्ति के करीब लगभग 3 & nbsp; kHz की आवृत्ति होती है।केबल टेलीविजन और अन्य केबल-संचालित सूचना धाराएं हजारों मेगाहर्ट्ज़ के दसियों की आवृत्तियों पर वैकल्पिक हो सकती हैं।ये आवृत्तियां विद्युत चुम्बकीय तरंग आवृत्तियों के समान हैं जो अक्सर हवा में एक ही प्रकार की जानकारी प्रसारित करने के लिए उपयोग की जाती हैं।

इतिहास
वैकल्पिक विद्युत धारा का उत्पादन करने वाला पहला अल्टरनेटर 1832 में फ्रांसीसी साधन निर्माता हिप्पोलाइट पिक्सी द्वारा निर्मित माइकल फैराडे के सिद्धांतों पर आधारित एक डायनेमो इलेक्ट्रिक जनरेटर था। Pixii ने बाद में अपने डिवाइस में एक कम्यूटेटर जोड़ा (तब) अधिक सामान्यतः प्रत्यक्ष विद्युत धारा का उत्पादन करने के लिए।वैकल्पिक करंट का सबसे पहला रिकॉर्ड किया गया व्यावहारिक अनुप्रयोग इलेक्ट्रोथेरेपी के आविष्कारक और डेवलपर गुइल्यूम डुचेने द्वारा है।1855 में, उन्होंने घोषणा की कि एसी मांसपेशियों के संकुचन के इलेक्ट्रोथेरेप्यूटिक ट्रिगर के लिए प्रत्यक्ष विद्युत धारा से बेहतर था। वैकल्पिक विद्युत धारा तकनीक को हंगेरियन गेंज वर्क्स कंपनी (1870) और 1880 के दशक में: सेबेस्टियन ज़ियानी डी फेरेंटी, लुसिएन गॉलार्ड और गैलीलियो फेरारिस द्वारा विकसित किया गया था।

1876 में, रूसी इंजीनियर पावेल याबलोचकोव ने एक प्रकाश व्यवस्था का आविष्कार किया, जहां एक उच्च वोल्टेज एसी लाइन के साथ इंडक्शन कॉइल के सेट स्थापित किए गए थे।वोल्टेज को बदलने के बजाय, प्राथमिक वाइंडिंग ने उन माध्यमिक वाइंडिंग को बिजली स्थानांतरित कर दी जो अपने स्वयं के डिजाइन के एक या कई 'इलेक्ट्रिक मोमबत्तियों' (आर्क लैंप) से जुड़े थे, पूरे सर्किट को अक्षम करने से एक दीपक की विफलता को बनाए रखने के लिए उपयोग किया जाता है। 1878 में, गेंज फैक्ट्री, बुडापेस्ट, हंगरी ने इलेक्ट्रिक लाइटिंग के लिए उपकरणों का निर्माण शुरू किया और 1883 तक, ऑस्ट्रिया-हंगरी में पचास से अधिक सिस्टम स्थापित किए थे।उनके एसी सिस्टम ने आर्क और गरमागरम लैंप, जनरेटर और अन्य उपकरणों का उपयोग किया।

ट्रांसफॉर्मर
वैकल्पिक विद्युत धारा सिस्टम ट्रांसफार्मर का उपयोग वोल्टेज को कम से उच्च स्तर और पीठ में बदलने के लिए कर सकते हैं, जिससे कम वोल्टेज पर पीढ़ी और खपत की अनुमति मिलती है, लेकिन ट्रांसमिशन, संभवतः महान दूरी पर, उच्च वोल्टेज पर, कंडक्टरों और ऊर्जा हानि की लागत में बचत के साथ। लुसिएन गॉलार्ड और जॉन डिक्सन गिब्स द्वारा विकसित एक द्विध्रुवी ओपन-कोर पावर ट्रांसफार्मर को 1881 में लंदन में प्रदर्शित किया गया था, और वेस्टिंगहाउस इलेक्ट्रिक (1886) के हित को आकर्षित किया। वेस्टिंगहाउस। उन्होंने 1884 में ट्यूरिन में आविष्कार का भी प्रदर्शन किया। हालांकि खुले चुंबकीय सर्किट के साथ ये शुरुआती इंडक्शन कॉइल लोड में बिजली स्थानांतरित करने में अक्षम हैं। लगभग 1880 तक, एक उच्च वोल्टेज आपूर्ति से एसी पावर ट्रांसमिशन के लिए प्रतिमान एक कम वोल्टेज लोड तक एक श्रृंखला सर्किट था। 1: 1 के पास एक अनुपात के साथ ओपन-कोर ट्रांसफार्मर श्रृंखला में अपने प्राइमरी के साथ जुड़े थे, ताकि लैंप को कम वोल्टेज पेश करते हुए ट्रांसमिशन के लिए एक उच्च वोल्टेज का उपयोग करने की अनुमति मिल सके। इस पद्धति में अंतर्निहित दोष यह था कि एक ही लैंप (या अन्य इलेक्ट्रिक डिवाइस) को बंद करने से एक ही सर्किट पर अन्य सभी को आपूर्ति किए गए वोल्टेज को प्रभावित किया गया था। श्रृंखला सर्किट की इस समस्याग्रस्त विशेषता के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए कई समायोज्य ट्रांसफार्मर डिजाइनों को पेश किया गया था, जिसमें कोर को समायोजित करने के तरीकों को नियोजित करने या कॉइल के हिस्से के आसपास चुंबकीय प्रवाह को दरकिनार करने के तरीके शामिल हैं। प्रत्यक्ष विद्युत धारा प्रणालियों में ये कमियां नहीं थीं, जिससे यह शुरुआती एसी सिस्टम पर महत्वपूर्ण लाभ देता है।

पायनियर्स


1884 की शरद ऋतु में, केरोली ज़िपर्नोव्स्की, ओटो ब्लेथी और मिक्सा डाइरी (ZBD), बुडापेस्ट के गांज़ कार्यों से जुड़े तीन इंजीनियरों ने निर्धारित किया कि ओपन-कोर डिवाइस अव्यावहारिक थे, क्योंकि वे मज़बूती से वोल्टेज को विनियमित करने में असमर्थ थे। उपन्यास ट्रांसफॉर्मर (बाद में ZBD ट्रांसफॉर्मर कहा जाता है) के लिए अपने संयुक्त 1885 पेटेंट अनुप्रयोगों में, उन्होंने बंद चुंबकीय सर्किट के साथ दो डिजाइनों का वर्णन किया, जहां तांबे की वाइंडिंग या तो लोहे के तारों के एक रिंग कोर के चारों ओर घाव थे या फिर लोहे के तारों के एक कोर से घिरे थे। दोनों डिजाइनों में, प्राथमिक और द्वितीयक वाइंडिंग को जोड़ने वाले चुंबकीय प्रवाह ने लगभग पूरी तरह से लोहे के कोर की सीमाओं के भीतर यात्रा की, जिसमें हवा के माध्यम से कोई जानबूझकर पथ नहीं था (टॉरॉइडल कोर देखें)।नए ट्रांसफार्मर गॉलार्ड और गिब्स के ओपन-कोर द्विध्रुवी उपकरणों की तुलना में 3.4 गुना अधिक कुशल थे। 1884 में गेंज फैक्ट्री ने दुनिया के पहले पांच उच्च दक्षता वाले एसी ट्रांसफार्मर को भेज दिया। यह पहली इकाई निम्नलिखित विनिर्देशों के लिए निर्मित की गई थी: 1,400 डब्ल्यू, 40 और एनबीएसपी; हर्ट्ज, 120: 72 वी, 11.6: 19.4 ए, अनुपात 1.67: 1, एक-चरण, शेल फॉर्म।

ZBD पेटेंट में दो अन्य प्रमुख परस्पर संबंधित नवाचार शामिल थे: एक समानांतर जुड़े के उपयोग के बारे में, श्रृंखला जुड़े, उपयोग भार के बजाय, उच्च मोड़ अनुपात ट्रांसफॉर्मर की क्षमता से संबंधित है जैसे कि आपूर्ति नेटवर्क वोल्टेज बहुत अधिक हो सकता है (शुरू में 1400 और NBSP; V से 2000 & nbsp; v) उपयोग भार के वोल्टेज की तुलना में (100 & nbsp; v शुरू में पसंद किया गया)। जब समानांतर जुड़े इलेक्ट्रिक डिस्ट्रीब्यूशन सिस्टम में नियोजित किया जाता है, तो बंद-कोर ट्रांसफार्मर ने अंततः घरों, व्यवसायों और सार्वजनिक स्थानों पर प्रकाश व्यवस्था के लिए विद्युत शक्ति प्रदान करने के लिए इसे तकनीकी और आर्थिक रूप से संभव बना दिया। ब्लेथी ने बंद कोर के उपयोग का सुझाव दिया था, ज़िपर्नॉस्की ने समानांतर शंट कनेक्शन के उपयोग का सुझाव दिया था, और डाइरी ने प्रयोगों का प्रदर्शन किया था; अन्य आवश्यक मील का पत्थर 'वोल्टेज स्रोत, वोल्टेज गहन' (वीएसवीआई) सिस्टम 'का परिचय था 1885 में निरंतर वोल्टेज जनरेटर के आविष्कार द्वारा। 1885 की शुरुआत में, तीनों इंजीनियरों ने विद्युत चुम्बकीय कोर के फाड़ना के आविष्कार के साथ एडी विद्युत धारा नुकसान की समस्या को भी समाप्त कर दिया। ओटो ब्लेथी ने पहले एसी बिजली मीटर का भी आविष्कार किया।

प्रत्यक्ष विद्युत धारा प्रणाली की सीमाओं को पार करते हुए, लंबी दूरी पर बिजली को कुशलता से वितरित करने की क्षमता के कारण 1886 के बाद एसी पावर सिस्टम विकसित और तेजी से अपनाया गया था।1886 में, ZBD इंजीनियरों ने दुनिया के पहले पावर स्टेशन को डिज़ाइन किया, जिसमें एसी जनरेटर का उपयोग एक समानांतर-जुड़े सामान्य विद्युत नेटवर्क, स्टीम-संचालित रोम-सेर्ची पावर प्लांट को बिजली देने के लिए किया गया था। 1886 में एक बड़े यूरोपीय महानगर: रोम को विद्युतीकृत करने के बाद एसी प्रौद्योगिकी की विश्वसनीयता को आवेग प्राप्त हुआ।

यूके में, सेबेस्टियन डी फेरेंटी, जो 1882 से लंदन में लंदन में एसी जनरेटर और ट्रांसफार्मर विकसित कर रहे थे, ने 1886 में ग्रोसवेनर गैलरी पावर स्टेशन पर एसी सिस्टम को फिर से डिज़ाइन किया, जिसमें लंदन इलेक्ट्रिक सप्लाई कॉरपोरेशन (LESCO) शामिल हैं, जिसमें अपने स्वयं के डिजाइन और ट्रांसफार्मर के अल्टरनेटर भी शामिल हैं।गॉलार्ड और गिब्स के समान डिजाइन। 1890 में, उन्होंने डेप्टफोर्ड को डिजाइन कियापावर स्टेशन | डेप्टफोर्ड में उनका पावर स्टेशन और टेम्स के पार ग्रोसवेनर गैलरी स्टेशन को एक विद्युत सबस्टेशन में बदल दिया, जो पुराने पौधों को एक सार्वभौमिक एसी आपूर्ति प्रणाली में एकीकृत करने का तरीका दिखाता है। यू.एस. में, विलियम स्टेनली, जूनियर ने अलग -अलग सर्किटों के बीच कुशलता से एसी पावर को स्थानांतरित करने के लिए पहले व्यावहारिक उपकरणों में से एक को डिजाइन किया। एक आम लोहे के कोर पर कॉइल के घाव के जोड़े का उपयोग करते हुए, उनका डिजाइन, जिसे इंडक्शन कॉइल कहा जाता है, एक प्रारंभिक ट्रांसफार्मर था। स्टेनली ने यूएस एंटरप्रेन्योर जॉर्ज वेस्टिंगहाउस के लिए द गॉलार्ड और गिब्स ट्रांसफार्मर जैसे यूरोपीय डिजाइनों पर भी इंजीनियरिंग और एडैपिंग पर काम किया, जिन्होंने 1886 में एसी सिस्टम का निर्माण शुरू किया। वेस्टिंगहाउस और अन्य एसी सिस्टम के प्रसार ने 1887 के अंत में थॉमस एडिसन (एक प्रस्तावक (एक प्रस्तावना) को वापस लाया। प्रत्यक्ष विद्युत धारा में) जिन्होंने विद्युत धारा में एक सार्वजनिक अभियान में विद्युत धारा को खतरनाक रूप से बदनाम करने का प्रयास किया, जिसे द वॉर ऑफ द करंट्स कहा जाता है। 1888 में, वैकल्पिक विद्युत धारा प्रणालियों ने एक कार्यात्मक एसी मोटर की शुरूआत के साथ आगे की व्यवहार्यता प्राप्त की, इन प्रणालियों की तब तक की कमी थी। डिजाइन, एक इंडक्शन मोटर, का आविष्कार स्वतंत्र रूप से गैलीलियो फेरारिस और निकोला टेस्ला (टेस्ला के डिजाइन के साथ अमेरिका में वेस्टिंगहाउस द्वारा लाइसेंस प्राप्त किया गया था) द्वारा किया गया था। इस डिजाइन को मिखाइल डोलिवो-डोब्रोवोल्स्की, चार्ल्स यूजीन लैंसलॉट ब्राउन द्वारा आधुनिक व्यावहारिक तीन-चरण रूप में विकसित किया गया था। और जोनास वेनस्ट्रॉम।

एम्स हाइड्रोइलेक्ट्रिक जनरेटिंग प्लांट और ओरिजिनल नियाग्रा फॉल्स एडम्स पावर प्लांट पहले पनबिजली को विद्युत धारा बिजली संयंत्र ों में से एक थे।एकल-चरण बिजली का पहला लंबी दूरी का संचरण विलमेट फॉल्स में ओरेगन में एक पनबिजली उत्पन्न करने वाले संयंत्र से था, जिसने 1890 में स्ट्रीट लाइटिंग के लिए पोर्टलैंड को शहर में चौदह मील की दूरी पर पावर चौदह मील की दूरी पर भेजा था।  1891 में, टेलुराइड कोलोराडो में एक दूसरा ट्रांसमिशन सिस्टम स्थापित किया गया था। सैन एंटोनियो कैनियन जनरेटर संयुक्त राज्य अमेरिका में लंबी दूरी की बिजली प्रदान करने के लिए तीसरा वाणिज्यिक एकल-चरण पनबिजली एसी पावर प्लांट था।यह 31 दिसंबर, 1892 को अल्मेरियन विलियम डेकर द्वारा कैलिफोर्निया के पोमोना शहर को शक्ति प्रदान करने के लिए पूरा किया गया था, जो 14 मील दूर था।1893 में, उन्होंने संयुक्त राज्य अमेरिका में पहले वाणिज्यिक तीन-चरण पावर प्लांट को वैकल्पिक करंट का उपयोग करके डिजाइन किया- हाइड्रोइलेक्ट्रिक मिल क्रीक नंबर 1 हाइड्रोइलेक्ट्रिक प्लांट, रेडलैंड्स, कैलिफोर्निया के पास।डेकर के डिज़ाइन में 10 & nbsp; केवी तीन-चरण ट्रांसमिशन शामिल किया गया और आज उपयोग की जाने वाली पीढ़ी, ट्रांसमिशन और मोटर्स की पूरी प्रणाली के लिए मानकों की स्थापना की।क्रोएशिया में Jaruga हाइड्रोइलेक्ट्रिक पावर प्लांट को 28 अगस्त 1895 को संचालन में स्थापित किया गया था। दो जनरेटर (42 & nbsp; Hz, 550 & nbsp; kw प्रत्येक) और ट्रांसफॉर्महंगेरियन कंपनी गंज द्वारा ers का उत्पादन और स्थापित किया गया था।पावर प्लांट से लेकर iibenik शहर तक ट्रांसमिशन लाइन थी 11.5 km लकड़ी के टावरों पर लंबे समय तक, और नगरपालिका वितरण ग्रिड 3000 & nbsp; v/110 & nbsp; v में छह ट्रांसफॉर्मिंग स्टेशन शामिल थे।वैकल्पिक विद्युत धारा सर्किट सिद्धांत 19 वीं और 20 वीं शताब्दी के उत्तरार्ध में तेजी से विकसित हुआ।वैकल्पिक विद्युत धारा गणनाओं के सैद्धांतिक आधार पर उल्लेखनीय योगदानकर्ताओं में चार्ल्स स्टीनमेट, ओलिवर हेविसाइड और कई अन्य शामिल हैं।  असंतुलित तीन-चरण प्रणालियों में गणना 1918 में चार्ल्स लेगेइट फोर्टेस्क्यू द्वारा चर्चा की गई सममित घटकों के तरीकों द्वारा सरल की गई थी।

यह भी देखें

 * ए सी पॉवर
 * बिजली के तार
 * भारी-शुल्क पावर प्लग
 * हर्ट्ज
 * मेन्स पावर सिस्टम्स
 * एसी पावर प्लग और सॉकेट
 * उपयोगिता आवृत्ति
 * धाराओं का युद्ध
 * एसी/डीसी रिसीवर डिजाइन