Vad är växelström?
Växelström är elektrisk ström som ändrar riktning periodiskt. På engelska heter växelström alternating current, vilket förkortas AC. På svenska betyder alternating current alltså växelström. Likström har i stället en konstant riktning och kallas direct current, förkortat DC.
I Sverige är den nominella nätfrekvensen 50 hertz och vanliga lågspänningssystem anges som 230/400 volt växelström. 50 hertz betyder 50 hela perioder per sekund. I en sinusformad växelström innebär det två riktningsväxlingar per period, alltså 100 riktningsväxlingar per sekund.
Elsäkerhetsverkets föreskrifter beskriver de svenska elnätens spänningssystem. För en villaägare är den praktiska skillnaden att elen i ett vanligt vägguttag är växelström, medan solpaneler och batterier arbetar på likströmssidan.
Hur fungerar växelström?
Spänning och ström varierar över tid och byter riktning enligt en återkommande vågform. Växelström kan transformeras till högre eller lägre spänning med transformatorer. Vid långväga överföring kan elen därför skickas med hög spänning och sedan sänkas närmare användaren. Det minskar överföringsförlusterna.
Fördelen beror alltså på möjligheten att förändra spänningen, inte på att växelström alltid har lägre förluster än likström. Högspänd likström, HVDC, används också för effektiv överföring av stora mängder el över mycket långa avstånd. USA:s energidepartement förklarar hur elöverföring och transformering fungerar.
Växelström används i elnätet och kan driva nätanslutna hushållsapparater. Trefas växelström används bland annat i eldistributionssystem samt för många motorer och industriella laster.
Skillnaden mellan likström och växelström
Den viktigaste skillnaden mellan likström och växelström är riktningen. Likström flyter i en konstant riktning, medan växelström växlar riktning periodiskt. De två strömtyperna har olika roller i ett solcellssystem och i ett hem.
| Aspekt | Växelström (AC) | Likström (DC) |
|---|---|---|
| Riktning | Ändras periodiskt | Konstant riktning |
| Frekvens | 50 hertz i det svenska lågspänningsnätet | Ingen växlande nätfrekvens |
| Vanliga användningar | Elnät, vägguttag och nätanslutna apparater | Solpaneler, batterier, datorer, lysdioder och elfordonens batterier |
| Omvandling | Kan omvandlas till likström med en likriktare | Kan omvandlas till växelström med en växelriktare |
| Överföring | Kan transformeras till högre eller lägre spänning | HVDC används också för långväga överföring |
Varken AC eller DC är bäst i alla situationer. Växelström passar elnätets distribution och nätanslutna apparater, medan likström passar energilagring och många elektroniska delar. Många produkter som ansluts till ett växelströmsuttag omvandlar därför elen internt till likström.
Växelström och likström i solceller
Solcellspaneler producerar likström. För att elen ska kunna användas i husets växelströmsnät och matas mot elnätet behövs en växelriktare. Den omvandlar likströmmen till växelström och anpassar den till elnätets spänning, frekvens och andra nätkrav. Den har också skyddsfunktioner för nät och personal. Elsäkerhetsverket beskriver solceller och växelriktarens roll.
En växelriktare skapar växelström genom att snabbt växla riktningen på en likströmskälla. Filter och annan kraftelektronik formar sedan utsignalen, exempelvis som en sinusvåg. En strängväxelriktare omvandlar likström från flera seriekopplade solpaneler på en gemensam plats.
Solcells- och batterisystem kan kopplas på två huvudsätt:
- DC-koppling: solceller och batteri kopplas på likströmssidan. Lösningen behöver en dubbelriktad växelriktare.
- AC-koppling: solcellsanläggningen och batteriet kopplas på växelströmssidan. Lösningen behöver normalt både en solcellsväxelriktare och en dubbelriktad växelriktare.
Vid installation ska arbetet anpassas till anläggningen och elnätets krav.
Växelström i vägguttag, batterier och bilar
Ett vanligt svenskt vägguttag levererar växelström med 230 volt i lågspänningssystemet och en nätfrekvens på 50 hertz. Apparater som ansluts dit kan använda växelström direkt eller omvandla den internt till likström. En dator kan därför vara ansluten till AC-nätet men ha DC i sina elektroniska kretsar.
Ett bilbatteri lagrar och levererar likström. Detsamma gäller batteriet i ett elfordon. Vid laddning omvandlas växelström från elnätet till likström för batteriet. Vid urladdning kan en dubbelriktad omvandlare omvandla batteriets likström till växelström, exempelvis när batteriet ska samverka med husets elnät.
I elfordon kan alltså växelström från nätet omvandlas till likström för batteriet. Fordonets kraftelektronik styr därefter hur energin används i drivsystemet; batteriets lagrade likström är inte samma sak som strömformen i varje motordel.
Symbol för växelström och likström
Den vanliga symbolen för växelström är en våglinje: ~. Likström markeras vanligtvis med ⎓, alltså en rak linje över en streckad linje.
| Symbol | Strömtyp | Betydelse |
|---|---|---|
| ~ | AC, växelström | Strömmen ändrar riktning periodiskt. |
| ⎓ | DC, likström | Strömmen har konstant riktning. |
Symbolerna är en snabb vägledning, men märkningen på den aktuella produkten och dess anslutningar har alltid företräde. Kontrollera hela märkningen innan utrustning ansluts och koppla inte ihop AC- och DC-anslutningar enbart utifrån symbolens utseende.
Varför används växelström i elnätet?
Växelströmmens historiska fördel var att spänningen kunde höjas och sänkas med transformatorer. Det gjorde det möjligt att överföra el vid hög spänning och använda lägre spänning nära konsumenten. Moderna elnät använder samtidigt växelström, likström och kraftelektronik. HVDC visar att likström också kan vara effektiv vid vissa långa överföringar.
Historien brukar beskrivas som War of the Currents, eller strömkriget. Thomas Edison förknippas med tidiga likströmssystem, medan Nikola Tesla och George Westinghouse hade centrala roller i utvecklingen och spridningen av växelströmssystem. Westinghouse fick uppdraget att leverera växelströmssystemet till världsutställningen i Chicago 1893. Samma år valde Niagara Falls Power Company Westinghouse för ett växelströmsbaserat kraftverk, och el från Niagara Falls började belysa Buffalo den 16 november 1896. USA:s energidepartements genomgång av strömkriget ger mer historisk bakgrund.
Omvandling mellan växelström och likström
En likriktare omvandlar växelström till likström, exempelvis när el från nätet ska användas för att ladda ett batteri. En växelriktare gör motsatsen och omvandlar likström till växelström. USA:s energidepartement beskriver likriktare, växelriktare och annan kraftelektronik.
I ett solcells- eller batterisystem bestäms omvandlarens funktion av hur systemet är kopplat och vad elen ska användas till. Batterier lagrar energi som likström, medan elnät och vanliga nätanslutna apparater använder växelström.
Vanliga frågor
Vad betyder AC och DC?
AC står för alternating current, alltså växelström. DC står för direct current, alltså likström. AC ändrar riktning periodiskt och DC har konstant riktning.
Är det växelström eller likström i ett vägguttag?
Ett vanligt svenskt vägguttag levererar växelström. Solceller producerar däremot likström, som växelriktaren omvandlar innan den används i husets växelströmsnät.
Vad är skillnaden mellan likström och växelström vid laddning?
Nätet levererar växelström, medan batteriet lagrar likström. Vid laddning omvandlas AC till DC. Vid urladdning kan en dubbelriktad omvandlare göra DC till AC när batteriet ska leverera till ett växelströmsnät.
Är ett bilbatteri likström eller växelström?
Ett bilbatteri lagrar och levererar likström. I elfordon kan växelström från laddnätet omvandlas till likström för batteriet.
Vad är symbolen för växelström?
Den vanliga AC-symbolen är ~. DC-symbolen är vanligtvis ⎓. Läs alltid produktens fullständiga märkning innan anslutning.
Vad är skillnaden mellan växelström och likström i solceller?
Solpanelerna producerar likström. Växelriktaren omvandlar den till växelström som kan användas i huset eller samverka med elnätet.
Inga kommentarer än