交流

交流（AC）は、一方向にしか流れない直流（DC）とは対照的に、定期的に方向が反転し、時間の経過とともに大きさが継続的に変化する電流です。交流は、企業や住宅に供給される電力の形態であり、消費者がキッチン家電、テレビ、扇風機、電球を壁のコンセントに差し込むときに通常使用する電気エネルギーの形態です。略語のACとDCは、電流や電圧を変更するときに、それぞれ単に交流と直流を意味するために使用されることがよくあります。^{[1] [2]}

ほとんどの電力回路における交流電流の通常の波形は正弦波であり、正の半周期は電流の正の方向に対応し、逆もまた同様です (全周期はサイクルと呼ばれます)。 「交流電流」は最も一般的には電力分配を指しますが、他のさまざまなアプリケーションも技術的には交流ですが、その用語で説明することはあまり一般的ではありません。ギターアンプなどの多くのアプリケーションでは、三角波や矩形波などのさまざまな波形が使用されます。電線で運ばれるオーディオ信号やラジオ信号も交流電流の例です。 これらのタイプの交流電流は、AC 搬送信号の変調によって運ばれることもあるサウンド (オーディオ) やイメージ (ビデオ) などの情報を運びます。 これらの電流は通常、電力伝送で使用される周波数よりも高い周波数で交互に変化します。

電気エネルギーは交流として配電されます。これは、AC電圧が変圧器によって増減できるためです。これにより、電力を高電圧で効率的に電力線に送ることができ、電線の抵抗による熱として失われるエネルギーが削減され、より低く安全な電圧に変換されて使用されます。より高い電圧を使用すると、電力の伝送効率が大幅に向上します。電線での電力損失 ( ) は、電流 ( I ) の 2 乗と電線の抵抗(R)の積であり、次の式で表されます。 ${\displaystyle P_{\rm {w}}}$

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

つまり、特定の電線で一定の電力を伝送する場合、電流が半分になると（つまり電圧が 2 倍になると）、電線の抵抗による電力損失は 4 分の 1 に減少します。

伝送される電力は電流と電圧の積に等しい（位相差がないと仮定）。つまり、

${\displaystyle P_{\rm {t}}=IV\,.}$

その結果、高電圧で送電される電力は、低電圧で同じ電力を送る場合よりも、損失を生じる電流が少なくて済みます。電力は多くの場合、鉄塔で数百キロボルトで送電され、低レベルの線路で送電するために数十キロボルトに下げられ、最終的に家庭用に 100 V ～ 240 V に下げられます。

高電圧には、絶縁の必要性が高まる、安全な取り扱いが一般的に困難になるなどの欠点があります。発電所では、発電機の設計に適した電圧でエネルギーが生成され、送電用に高電圧に昇圧されます。負荷の近くでは、送電電圧が機器で使用される電圧に降圧されます。消費者の電圧は国や負荷のサイズによって多少異なりますが、一般的にモーターや照明は、相間で数百ボルトまで使用できるように作られています。照明やモーター負荷などの機器に供給される電圧は標準化されており、機器が動作することが予想される電圧の許容範囲があります。標準電力利用電圧と許容パーセンテージは、世界中の さまざまな主電源システムで異なります。

高電圧直流(HVDC) 電力伝送システムは、技術によって直流電力の電圧を変更する効率的な手段が提供されたため、より実現可能になりました。電力伝送の初期には、白熱電球の点灯などのエンドユーザー アプリケーション用に直流電圧を下げる経済的に実行可能な方法がなかったため、高電圧直流による伝送は実現可能ではありませんでした。

三相発電は非常に一般的です。最も簡単な方法は、発電機のステータ内で、互いに 120° (完全な 360° 位相の 3 分の 1) の角度で物理的にオフセットされた 3 つの別々のコイルを使用することです。大きさが等しく、互いに 120° 位相がずれた3 つの電流波形が生成されます。これらのコイルと反対のコイル (60° 間隔) を追加すると、極性が逆の同じ位相が生成されるため、簡単に配線できます。実際には、より高い極次数が一般的に使用されます。たとえば、12 極マシンには 36 個のコイル (10° 間隔) があります。利点は、同じ周波数を生成するために低い回転速度を使用できることです。たとえば、3600 rpm で動作する 2 極マシンと 600 rpm で動作する 12 極マシンは同じ周波数を生成します。大型のマシンでは、低速の方が適しています。三相システムの負荷が各相間で均等にバランスされている場合、中性点に電流は流れません。最悪の不平衡 (線形) 負荷の場合でも、中性電流は相電流の最大値を超えることはありません。非線形負荷 (広く使用されているスイッチ モード電源など) では、高調波を処理するために上流の配電盤に特大の中性バスと中性導体が必要になる場合があります。高調波により、中性導体の電流レベルが 1 つまたはすべての相導体の電流レベルを超えることがあります。

使用電圧での三相の場合、4線式システムがよく使用されます。三相を降圧する場合、デルタ（3線）一次側とスター（4線、センターアース）二次側を持つ変圧器がよく使用されるため、供給側に中性線は不要です。小規模な顧客（どの程度小さいかは国や設置年数によって異なります）の場合、単相と中性線のみ、または二相と中性線のみが建物に引き込まれます。大規模な設置の場合、三相と中性線すべてが主配電盤に引き込まれます。三相主盤からは、単相と三相の両方の回路が延びる場合があります。北米の住宅や小規模商業ビルでは、センタータップ付き変圧器1台で2本の活線を備えた3線単相システムが一般的な配電方式です。この配置は、誤って二相と呼ばれることがあります。英国の建設現場では、別の理由で同様の方法が使用されています。小型電動工具と照明には、各電源導体とアース間の電圧が 55 V のローカル センタータップ トランスから電力が供給されることになっています。これにより、機器の故障により通電導体の 1 つが露出した場合でも感電のリスクが大幅に軽減され、工具を作動させるために 2 つの導体間に 110 V の適切な電圧が確保されます。

ボンド (またはアース) ワイヤと呼ばれる追加のワイヤが、多くの場合、非通電金属筐体とアース グラウンドの間に接続される。この導体は、携帯機器やツールの金属シャーシと回路導体が誤って接触した場合に生じる感電から保護する。すべての非通電金属部品を 1 つの完全なシステムに結合することにより、システムが障害を解消するまでの間、あらゆる障害電流を流すのに十分な、接地への低電気インピーダンスパスが常に確保される。この低インピーダンス パスにより、最大量の障害電流が許容され、過電流保護デバイス (ブレーカー、ヒューズ) ができるだけ早くトリップまたは焼損して、電気システムが安全な状態になる。すべてのボンド ワイヤは、中性線/識別導体 (存在する場合) と同様に、メイン サービス パネルで接地される。

電気システムの周波数は国によって異なり、国内でも異なる場合があります。ほとんどの電力は 50 ヘルツまたは 60 ヘルツで生成されます。一部の国では 50 Hz と 60 Hz が混在しており、特に日本では電力送電がこれに該当します。

低周波数は、特に巻き上げ、破砕、圧延用途の電気モーターや、鉄道などの用途の整流子型牽引モーターの設計を容易にします。ただし、低周波数は、アークランプや白熱電球に目立つちらつきを引き起こします。低周波数の使用は、周波数に比例する伝送損失が低いという利点もあります。

オリジナルのナイアガラフォールズ発電機は、牽引用の低周波と重い誘導モーターの間の妥協案として、25 Hz 電力を生成するように構築されましたが、白熱灯を点灯することはできました (ただし、顕著なちらつきがありました)。ナイアガラフォールズ電力の 25 Hz 住宅および商業顧客のほとんどは、1950 年代後半までに 60 Hz に切り替えられましたが、21 世紀初頭の時点でも一部^{[どの? ] 25 Hz 産業顧客がまだ存在していました。16.7 Hz 電力 (以前は 16 2/3 Hz) は、}オーストリア、ドイツ、ノルウェー、スウェーデン、スイスなどの一部のヨーロッパの鉄道システムで今でも使用されています。

オフショア、軍事、繊維産業、海洋、航空機、宇宙船のアプリケーションでは、装置の軽量化やモーターの高速化のメリットから 400 Hz が使用されることがあります。コンピューターのメインフレームシステムは、リップルの低減と小型の内部 AC から DC への変換ユニットの使用というメリットから、400 Hz または 415 Hz で駆動されることがよくありました。^{[引用が必要]}

直流電流は、均質な導電性ワイヤの断面全体に均一に流れます。あらゆる周波数の交流電流は、ワイヤの中心から外表面に向かって押し出されます。これは、交流電流 (電荷の加速の結果) が電磁波(電磁放射と呼ばれる現象) を生成するためです。電気導体は電磁波を伝導しません (完全な電気導体は、その境界内のすべての電磁波を禁止します)。そのため、非完全な導体 (無限ではなく有限の電気伝導性を持つ導体) で作られたワイヤは、交流電流とそれに関連する電磁場をワイヤの中心から押し出します。交流電流が導体の中心から押し出される現象は表皮効果と呼ばれ、直流電流は電磁波を生成しないため、この効果は示されません。

非常に高い周波数では、電流はもはや電線内を流れず、数表皮深さの厚さ以内で電線の表面を効果的に流れます。表皮深さとは、電流密度が 63% 減少する厚さです。電力伝送に使用される比較的低い周波数 (50 Hz – 60 Hz) でも、十分に厚い導体では電流の不均一な分布が依然として発生します。たとえば、銅導体の表皮深さは 60 Hz で約 8.57 mm であるため、高電流導体は通常、質量とコストを削減するために中空になっています。交流電流が主に導体の周辺を流れるこの傾向により、導体の有効断面積が減少します。抵抗は断面積に反比例するため、これにより導体の有効 AC抵抗が増加します。導体の AC 抵抗は DC 抵抗よりも高いため、オーム加熱によるエネルギー損失(I ² R 損失とも呼ばれる) が大きくなります。

低周波から中周波の場合、導体は互いに絶縁された撚線に分割され、個々の撚線の相対位置は導体束内で特別に配置されます。この技術を使用して構築されたワイヤはリッツ線と呼ばれます。この対策により、撚線導体の全断面積にわたってより均等な電流を流すことで、表皮効果が部分的に緩和されます。リッツ線は、高Q インダクタの作成に使用され、低周波で非常に高い電流を流すフレキシブル導体の損失や、スイッチモード電源や無線周波数トランスフォーマーなどのより高い無線周波数電流（最大数百キロヘルツ）を流すデバイスの巻線の損失を減らします。

交流電流は、前述のように、周期的な加速を受ける電荷によって作られ、電磁波の放射を引き起こします。放射されるエネルギーは失われます。周波数に応じて、放射による損失を最小限に抑えるためのさまざまな技術が使用されます。

約 1 GHz までの周波数では、一対のワイヤがケーブル内で撚り合わされてツイストペアを形成します。これにより、電磁放射と誘導結合による損失が低減されます。ツイストペアは、2 本のワイヤが等しいが逆の電流を流すように、バランスのとれた信号システムで使用する必要があります。ツイストペアの各ワイヤは信号を放射しますが、他のワイヤからの放射によって効果的に打ち消されるため、放射損失はほとんど発生しません。

同軸ケーブルは、利便性のため、オーディオ周波数以上でよく使用されます。同軸ケーブルは、導電性チューブ内に導電線があり、誘電体層で分離されています。内側の導体の表面を流れる電流は、外側のチューブの内側の表面を流れる電流と等しく、反対向きです。したがって、電磁場はチューブ内に完全に閉じ込められ、（理想的には）チューブの外側の放射や結合によってエネルギーが失われることはありません。同軸ケーブルは、約 5 GHz までの周波数では、許容できるほど小さな損失しかありません。5 GHz を超えるマイクロ波周波数では、損失（主に内側のチューブと外側のチューブを分離する誘電体が非理想的な絶縁体であるため）が大きくなりすぎるため、導波管の方がエネルギーを伝送する効率的な媒体になります。同軸ケーブルでは、誘電体によって消費される電力を最小限に抑えるために、穴あき誘電体層を使用して内側の導体と外側の導体を分離することがよくあります。

導波管は同軸ケーブルに似ており、どちらもチューブで構成されていますが、最大の違いは導波管には内部導体がないことです。導波管の断面は任意にできますが、長方形の断面が最も一般的です。導波管には戻り電流を運ぶ内部導体がないため、導波管は電流ではなく誘導 電磁場によってエネルギーを伝送します。表面電流は導波管の内壁を流れますが、それらの表面電流は電力を運びません。電力は誘導電磁場によって伝送されます。表面電流は誘導電磁場によって設定され、導波管内にフィールドを保持し、導波管の外部の空間へのフィールドの漏洩を防ぐ効果があります。導波管の寸法は伝送される交流電流の波長に匹敵するため、マイクロ波周波数でのみ実現可能です。この機械的な実現可能性に加えて、導波管の壁を形成する非理想的な金属の電気抵抗によって電力が消費されます (損失のある導体を流れる表面電流は電力を消費します)。周波数が高くなると、この消費によって失われる電力は許容できないほど大きくなります。

200 GHz を超える周波数では、導波管の寸法が非現実的なほど小さくなり、導波管壁の抵抗損失が大きくなります。代わりに、誘電体導波管の一種である光ファイバーを使用できます。このような周波数では、電圧と電流の概念は使用されなくなります。^{[引用が必要]}

交流電流は交流電圧を伴います（または交流電圧によって引き起こされます）。AC 電圧v は、次の式によって時間の 関数として数学的に表すことができます。

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

どこ

• ${\displaystyle V_{\text{peak}}}$はピーク電圧（単位：ボルト）である。
• ${\displaystyle \omega }$角周波数（単位：ラジアン/秒）です。
  角周波数は、1 秒あたりのサイクル数を表す物理周波数(単位:ヘルツ) と次の式で関連しています。${\displaystyle f}$${\displaystyle \omega =2\pi f}$
• ${\displaystyle t}$時間（単位：秒）です。

AC 電圧のピークツーピーク値は、正のピークと負のピークの差として定義されます。 の最大値は+1 で、最小値は -1 なので、AC 電圧はと の間で変動します。したがって、通常またはと表記されるピークツーピーク電圧は です。 ${\displaystyle \sin(x)}$${\displaystyle +V_{\text{peak}}}$${\displaystyle -V_{\text{peak}}}$${\displaystyle V_{\text{pp}}}$${\displaystyle V_{\text{P-P}}}$${\displaystyle V_{\text{peak}}-(-V_{\text{peak}})=2V_{\text{peak}}}$

以下ではAC波形（ DC成分なし）を想定しています。

RMS 電圧は、瞬間電圧の二乗の 1 サイクルの 平均の平方根です。

電圧と供給される電力の関係は次のとおりです。

${\displaystyle p(t)={\frac {v^{2}(t)}{R}}}$、

ここで負荷抵抗を表します。 ${\displaystyle R}$

瞬時電力 を使用するよりも、時間平均電力（平均化は任意の整数サイクルで実行される）を使用する方が実用的です。したがって、AC電圧は、と表記される二乗平均平方根（RMS）値として表現されることが 多いです。${\displaystyle p(t)}$${\displaystyle V_{\text{rms}}}$

${\displaystyle P_{\text{average}}={\frac {{V_{\text{rms}}}^{2}}{R}}.}$

電力振動

${\displaystyle {\begin{aligned}v(t)&=V_{\text{peak}}\sin(\omega t)\\i(t)&={\frac {v(t)}{R}}={\frac {V_{\text{peak}}}{R}}\sin(\omega t)\\p(t)&=v(t)i(t)={\frac {(V_{\text{peak}})^{2}}{R}}\sin ^{2}(\omega t)={\frac {(V_{\text{peak}})^{2}}{2R}}\ (1-\cos(2\omega t))\end{aligned}}}$

このため、交流電源の波形は全波整流正弦波となり、その基本周波数は電圧の 2 倍になります。

これらの概念を説明するために、世界中の多くの国で使用されている 230 V AC 主電源を考えてみましょう。この電源は、その実効値が 230 V であるため、このように呼ばれています。つまり、供給される時間平均電力は、230 V の DC 電圧によって供給される電力と同等です。ピーク電圧 (振幅) を決定するには、上記の式を次のように変形します。 ${\displaystyle P_{\text{average}}}$

${\displaystyle V_{\text{peak}}={\sqrt {2}}\ V_{\text{rms}}}$

${\displaystyle P_{\text{peak}}={\frac {(V_{\text{rms}})^{2}}{R}}{\frac {(V_{\text{peak}})^{2}}{(V_{\text{rms}})^{2}}}={\text{P}}_{\text{average}}{\sqrt {2}}^{2}={\text{2}}P_{\text{average}}.}$

したがって、230 V AC の場合、ピーク電圧はで約 325 V、ピーク電力はで 460 RW です。1 サイクル (電力としては 2 サイクル) の間に、電圧はゼロから 325 V に上昇し、電力はゼロから 460 RW に上昇し、両方ともゼロを下回ります。次に、電圧は逆方向に -325 V に下降しますが、電力は再び 460 RW に上昇し、両方ともゼロに戻ります。 ${\displaystyle V_{\text{peak}}}$${\displaystyle 230{\text{ V}}\times {\sqrt {2}}}$${\displaystyle P_{\text{peak}}}$${\displaystyle 230\times R\times W\times 2}$

電話やケーブルテレビの場合のように、交流は情報の送信に使用されます。情報信号は広範囲の AC 周波数で搬送されます。POTS電話信号の周波数は約 3 kHz で、ベースバンドオーディオ周波数に近いです。ケーブルテレビやその他のケーブルで送信される情報電流は、数十から数千メガヘルツの周波数で交互に変化することがあります。これらの周波数は、同じ種類の情報を空中で送信するためによく使用される電磁波周波数に似ています。

交流電流を生成する最初のオルタネーターは、マイケル・ファラデーの原理に基づいてフランスの機器メーカー、イポリット・ピクシーが1832年に構築した発電機でした。 ^[3]ピクシーは後に、当時より一般的に使用されていた直流電流を生成するために、彼の装置に整流子を追加しました。交流電流の最も古い記録された実用化は、電気療法の発明者であり開発者であるギヨーム・デュシェンヌによるものです。1855年に彼は、筋肉の収縮の電気療法の誘発には交流が直流よりも優れていると発表しました。 ^{[4]交流電流技術は、ハンガリーの}ガンツワークス社（1870年代）によってさらに開発され、1880年代にはセバスチャン・ジアーニ・デ・フェランティ、リュシアン・ゴラール、ガリレオ・フェラーリスによって開発されました。

1876年、ロシアの技術者パベル・ヤブロチコフは、高電圧交流線に沿って誘導コイルのセットを設置する照明システムを発明した。電圧を変更する代わりに、一次巻線は、彼が独自に設計した1つまたは複数の電気キャンドル（アークランプ）に接続された二次巻線に電力を転送し、 ^{[5] [6]} 1つのランプが故障しても回路全体が機能しなくなるのを防ぐために使用された。^[5] 1878年、ハンガリーのブダペストにあるガンツ工場は、電気照明用の機器の製造を開始し、1883年までにオーストリア=ハンガリー帝国に50を超えるシステムを設置した。彼らの交流システムでは、アークランプ、白熱灯、発電機、その他の機器が使用されました。^[7]

交流システムでは、変圧器を使用して電圧を低レベルから高レベルへ、また高レベルから低レベルへ変更できるため、発電と消費は低電圧で行い、長距離の伝送は高電圧で行うことが可能となり、導体のコストとエネルギー損失を節約できます。ルシアン・ゴラールとジョン・ディクソン・ギブスが開発した双極オープンコア電力変圧器は、 1881 年にロンドンで実演され、ウェスティングハウス社の関心を集めました。彼らは 1884 年にトリノでもこの発明を展示しました。しかし、これらの初期の開磁気回路を備えた誘導コイルは、負荷への電力伝送には効率が悪かったです。 1880 年頃まで、高電圧電源から低電圧負荷への AC 電力伝送のパラダイムは直列回路でした。比率が 1:1 に近いオープンコア変圧器は、一次側が直列に接続され、伝送には高電圧を使用し、ランプには低電圧を供給できるようにしていました。この方法の本質的な欠陥は、1 つのランプ (または他の電気デバイス) をオフにすると、同じ回路上の他のすべてのランプに供給される電圧に影響が及ぶことでした。直列回路のこの問題を補うために、コアを調整したり、コイルの一部の周りの磁束をバイパスする方法を採用した多くの調整可能な変圧器の設計が導入されました。^[8]直流システムにはこれらの欠点がなく、初期の交流システムに比べて大きな利点がありました。

英国では、1882年からロンドンで交流発電機と変圧器の開発に携わっていたセバスチャン・デ・フェランティが、1886年にロンドン電力供給会社（LESCo）のためにグロブナーギャラリー発電所の交流システムを再設計し、独自に設計した交流発電機や、ガウラードやギブスと同様の直列接続のオープンコア変圧器設計を採用した。^[9] 1890年にはデプトフォードの発電所を設計し^[10]、テムズ川の対岸にあるグロブナーギャラリー発電所を変電所に改造し、古い発電所をユニバーサルな交流供給システムに統合する方法を示した。^[11]

1884 年の秋^[不明瞭]に、ブダペストのガンツ工場に所属する 3 人の技術者、カーロイ・ツィペルノフスキー、オットー・ブラティ、ミクサ・デーリ(ZBD) は、オープンコア デバイスは電圧を確実に調整できないため実用的ではないと判断しました。^[12]ブラティはクローズド コアの使用を提案し、ツィペルノフスキーは並列シャント接続の使用を提案し、デーリは実験を行いました。^[13] 1885 年に共同で新しい変圧器 (後に ZBD 変圧器と呼ばれる) の特許を申請した際に、彼らは銅巻線を鉄線のリング コアの周りに巻くか、鉄線のコアで囲むという閉磁気回路の 2 つの設計について説明しました。^[8]両方の設計において、一次巻線と二次巻線を結ぶ磁束は、空気を意図的に介することなく、ほぼ完全に鉄心の境界内を移動しました (トロイダル コアを参照)。新しい変圧器は、ゴーラールとギブスのオープンコアバイポーラデバイスよりも3.4倍効率的でした。^[14]ガンツ工場は1884年に世界初の高効率AC変圧器5台を出荷しました。^[15]この最初のユニットは、次の仕様で製造されました：1,400W、40Hz、120：72V、11.6：19.4A、比率1.67：1、単相、シェル形式。^[15]

ZBDの特許には、相互に関連する2つの主要なイノベーションが含まれていました。1つは直列接続ではなく並列接続の使用負荷に関するもので、もう1つは、高巻数比の変圧器を使用して、供給ネットワークの電圧を使用負荷の電圧（当初は100 Vが推奨されていました）よりもはるかに高く（当初は140〜2000 V）できる機能に関するものでした。^{[16] [17]}並列接続の配電システムに使用すると、閉コア変圧器により、最終的に、家庭、企業、公共スペースの照明に電力を供給することが技術的かつ経済的に実現可能になりました。^{[18] [19]}もう1つの重要なマイルストーンは、1885年の定電圧発電機の発明による 「電圧源、電圧集約型」（VSVI）システム^{[20]の導入でした。 [21]} 1885年の初めに、3人のエンジニアは、電磁コアの積層を発明して、渦電流損失の問題も解消しました。^[22] Otto Bláthy は最初の AC電力メーターも発明しました。^{[23] [24] [25] [26]}

交流電力システムは、直流システムの限界を克服し、長距離にわたって効率的に電力を配電できるため、1886年以降急速に開発され、採用されました。1886年、ZBDのエンジニアは、並列接続された共通電力網に交流発電機を使用して電力を供給する世界初の発電所、蒸気動力のローマ・チェルキ発電所を設計しました。^[27]交流技術の信頼性は、 1886年にガンツ工場がヨーロッパの大都市ローマに電化をもたらした後、勢いを増しました。 ^[27]

ヨーロッパでの交流技術の進歩を基にして、^[28] ジョージ・ウェスティングハウスは1886年1月8日、ペンシルベニア州ピッツバーグにウェスティングハウス・エレクトリック社を設立した。 ^[29]この新会社は、米国全土で交流（AC）電力インフラの開発に積極的に取り組むようになった。エジソン電灯会社はガンツZBD変圧器の米国における権利に対するオプションを保有していたため、ウェスティングハウスは同じ原理に基づく代替設計を追求する必要があった。ジョージ・ウェスティングハウスは1886年2月にゴーラードとギブスの特許を5万ドルで買収していた。^[30]彼はウィリアム・スタンレーに、ゴーラードとギブスの変圧器を米国での商用利用のために再設計する任務を与えた。^[31] 1886年3月20日、スタンレーはグレート・バリントンで実証実験を行った。シーメンス社製の発電機の500ボルトの電圧を3000ボルトに変換し、ウェスティングハウス社製の変圧器6台で500ボルトに下げた。この装置で、ウェスティングハウス社はグレート・バリントンのメインストリート沿いの20軒の店で100ボルトの白熱電球30個に電力を供給することに成功した。^{[32]ウェスティングハウス社や他の交流システムの普及は、1887年後半に}トーマス・エジソン（直流の支持者）による反発を引き起こした。エジソンは「電流戦争」と呼ばれる公的なキャンペーンで交流は危険すぎるとして信用を失墜させようとした。1888年、交流システムは、それまでこれらのシステムに欠けていた機能的な交流モーターの導入により、さらに実現可能性を高めた。この設計は、ガリレオ・フェラーリスとニコラ・テスラによって独立して発明された誘導電動機である（テスラの設計は米国のウェスティングハウスによってライセンス供与された）。この設計は、ドイツのミハイル・ドリヴォ＝ドブロボルスキーとチャールズ・ユージン・ランスロット・ブラウンによって独立して現代の実用的な三相形式にさらに発展させられたが、^{[33]スウェーデンの}ヨナス・ウェンストロームは、ブラウンが二相システムを好んだ。

長距離交流送電は1883年にロンドンのメトロポリタン鉄道駅の照明に使用され、イタリアのトリノで1884年に導入された単相システムは世界初の複数ユーザー向け交流配電システムとなった。^[34] 1890年に建設されたエイムズ水力発電所は、初の水力交流発電所の一つであった。オレゴン州ウィラメットフォールズの水力発電所から単相電力の長距離送電により、1890年に川下14マイルのポートランドのダウンタウンまで電力が送られ、街路照明に使用された。 ^[35] 1891年にはコロラド州テルライドに別の送電システムが設置された。^[36]最初の三相システムは1891年にドイツのフランクフルトで確立された。ティボリ–ローマ送電は1892年に完成した。 ^[37]サンアントニオキャニオンジェネレーターは、米国で3番目に長距離電力を供給した商用単相水力交流発電所であった。 1892年12月31日、アルマリアン・ウィリアム・デッカーによって完成し、14マイル離れたカリフォルニア州ポモナ市に電力を供給した。一方、スウェーデンのグレンゲスベルク鉱山では、滝から遠く離れた場所に電力を送る可能性が検討された。スメジェバッケンス郡のハルスヨンにある45 メートルの落差の小さな鉄工所があった場所が選ばれた。1893年に三相9.5kv システムは400馬力を100mの距離に伝達するために使用されました。1893年、ウェスティングハウスはシカゴ万国博覧会のために交流システムを構築した。^{[ 37]} 1893年、デッカーは交流を使用するアメリカ初の商用三相発電所、カリフォルニア州レッドランズ近郊のミルクリーク第1水力発電所を設計し た。デッカーの設計には10kVの三相送電が組み込まれ、今日アメリカで使用されている発電、送電、モーターの完全なシステムの標準を確立した。元々ナイアガラフォールズアダムス発電所は 3台の2相発電機を備え、1895年8月に稼働を開始したが、遠隔送電システムに接続されたのは1896年になってからだった。クロアチアのヤルガ水力発電所は2日後の1895年8月28日に稼働を開始した。その発電機（42Hz、240kW）はハンガリーの会社ガンツによって製造・設置され、発電所からシベニク市までの送電線は11.5キロメートル（7.1マイル）の長さで、市の配電網3000V/110Vには6つの変電所が含まれていた。^[37]

交流回路理論は19世紀後半から20世紀初頭にかけて急速に発展した。交流計算の理論的基礎に貢献した著名な人物には、チャールズ・スタインメッツ、オリバー・ヘヴィサイドなどがいる。^{[39] [40]}不平衡三相システムの計算は、 1918年にチャールズ・ルゲイト・フォルテスキューが議論した対称成分法によって簡素化された。

ウィキメディア・コモンズには、交流に関連するメディアがあります。

• 「AC/DC: 違いは何か?」 エジソンの光の奇跡、アメリカの経験。( PBS )
• 「AC/DC: AC 発電機の内部」は 2014 年 12 月 28 日にWayback Machineにアーカイブされました。エジソンの光の奇跡、アメリカの経験。(PBS)
• マーク・チェル教授による25Hzランキン発電所の見学
• ブラロック、トーマス J.、「周波数チェンジャー時代: さまざまなサイクルの相互接続システム」。20 世紀初頭の米国におけるさまざまな周波数と相互変換方式の歴史
• AC電源の歴史とタイムライン