Hvorfor er der vekselstrøm i min stikkontakt?

Fra Wiki :

Transmissionstab

Fordelen ved vekselstrøm til distribution af effekt over en afstand skyldes den lette ændring af spændinger ved hjælp af en transformer. Tilgængelig elektrisk strøm er produktet af strøm × volt alder ved belastningen. For en given mængde strøm kræver en lav spænding en højere strøm og en højere spænding kræver en lavere strøm. Da metalledende ledninger har en næsten fast elektrisk modstand, vil noget strøm blive spildt som varme i ledningerne. Dette effekttab er givet ved Joules første lov og er proportional med kvadratet af strømmen. Hvis den samlede transmitterede effekt således er den samme, og i betragtning af begrænsningerne i praktiske lederstørrelser, vil højstrøm, lavspændingstransmissioner lider et meget større effekttab end lavstrøm med højspænding. Dette gælder om DC eller AC anvendes.

Konvertering af DC-effekt fra en spænding til en anden kræver en stor roterende roterende konverter eller motorgenerator sæt, som var vanskeligt, dyrt, ineffektivt og krævede vedligeholdelse, mens spænding med AC kan ændres med enkle og effektive transformatorer, der ikke har nogen bevægelige dele og kræver meget lidt vedligeholdelse. Dette var nøglen til AC-systemets succes. Moderne transmissionsnet bruger regelmæssigt vekselspændinger op til 765.000 volt.

Kommentarer

• AC forhindrer også korrosion af de forskellige metaller. Ikke sikker på, om det var et velkomment sammenfald eller et smart designkrav i gamle dage.
• @jippie: Godt bemærket. At holde en konstant polaritet kan bidrage til ionisering, da ioner fra omgivelserne strømmer til det, der er ladet omvendt. Jeg ‘ siger at ‘ er en god bonus i betragtning af de enorme fordele ved at bruge transformere.
• ” Konvertering af jævnstrøm fra en spænding til en anden kræver en stor roterende roterende konverter eller et motorgeneratorsæt ” – men der er solid state DC-til-DC-konverter . Er disse simpelthen ubrugelige til meget store mængder strøm?
• @thomasrutter Husk, dengang havde du ikke ‘ ikke engang en transistor, og vakuumrør var relativt nye. DC til DC-konvertere som dem, der findes i dag, var ‘ t gennemførligt dengang.

Strømtab i ethvert resistivt element er $$ P = I ^ 2 * R1 $$

Effekt leveret til en belastning er $$ P = I * R2 $$

Vi kan tænke på R1 som vores transmissionstråd og R2 som den enhed, der får strøm (OK, i virkeligheden opfører de fleste enheder sig ikke som modstande, men historien forbliver den samme)

1: Så tabet (spildt strøm) stiger med strømens firkant, men den leverede effekt til belastningen gør det ikke. Det betyder, at det er bedre at bruge en lav strøm i en transmission for at levere den samme effekt ledning ved høj spænding end ved brug af lav spænding ved høj strøm.

2: Det er meget simpelt og effektivt at bruge en transformer til at konvertere vekselstrøm fra en spænding til en anden. Konvertering af jævnstrøm fra en spænding til en anden er dyrt og komplekst.

Tilføj alt dette sammen, og det giver mere mening at transmittere strøm ved hjælp af vekselstrøm end DC. Mindre strøm spildes, spildt magt betyder spildte penge.

Da strømmen er mindre, er ledningens størrelse mindre og lettere, betyder det, at infrastrukturomkostningerne er lavere.

Den største fordel er, at det er meget lettere at konvertere AC til forskellige kombinationer af spænding og strøm. Dette var næsten umuligt med DC tilbage, da standarden dukkede op. Også store maskiner som motorer og generatorer, der driver nettet, producerer i sig selv AC. Dette kan afhjælpes med dioder eller nogle former for kommunikation, men resultatet vil stadig være krusende DC i bedste fald.

DC har fordel i kraftoverførsel, da der ikke er noget kapacitivt og strålende tab, og lederne ikke lider af hudeffekt. Det faktum, at de fleste transmissioner, selv de højeffektive hovedledninger, er vekselstrøm i dag er bevis for vanskelighederne med at konvertere til DC og tilbage til AC igen i den anden ende. DC-transmission anvendes nogle få steder i dag, begrænset til lange afstande og / eller til at overføre effekt mellem to strømnet, der ikke er faselåst. Jo større effektivitet over lang afstand kompenserer for omkostningerne ved at foretage konverteringen i hver ende.

Et eksempel på en sådan jævnstrømsledning er hydro-Quebec-føderen til New England elnettet. Dette kører for noget som 1000 miles fra store dæmninger i det nordlige Quebec ned til en kraftstation i Ayer Massachusetts ikke langt fra mit hus. Anlægget til at modtage DC-strøm og konvertere det til forbindelse til det lokale net er ikke trivielt. Se på 42.5705 N, 71.5242W, hvis du vil se skalaen er stadig tilsyneladende billigere generelt end at betale for strømtab og dyrere kabel over 1000 miles transmissionslinje.