Warum erfolgt die Stromversorgung unserer Häuser standardmäßig über Wechselstrom und nicht direkt? Soweit ich weiß, hat fast jedes elektronische Gerät einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, weil seine Interna Gleichstrom verwenden.
Kommentare
- Weil Edison es falsch verstanden hat und Tesla hat es richtig gemacht 🙂
- Verwandte
- Mit Wechselstrom darf das Energieversorgungsunternehmen Sie verkaufen etwas, dann saugen Sie es im nächsten halben Zyklus zurück 😉 Was für ein Geschäft!
- @OlinLathrop Erinnert mich an ein anderes, viel älteres Geschäft mit ähnlichen Mechaniken: p Also ich denke es ‚ ist eine faire Art.
Antwort
Von Wiki :
Übertragungsverlust
Der Vorteil von Wechselstrom für die Verteilung der Leistung über eine Entfernung liegt in der einfachen Änderung der Spannungen mithilfe eines Transformators. Die verfügbare elektrische Leistung ist das Produkt aus Strom × Volt Alter an der Last. Für eine gegebene Leistungsmenge erfordert eine niedrige Spannung einen höheren Strom und eine höhere Spannung einen niedrigeren Strom. Da metallleitende Drähte einen nahezu festen elektrischen Widerstand haben, wird etwas Energie als Wärme in den Drähten verschwendet. Dieser Leistungsverlust ist durch Joules erstes Gesetz gegeben und proportional zum Quadrat des Stroms. Wenn also die gesamte übertragene Leistung gleich ist und die Einschränkungen der praktischen Leitergrößen gegeben sind, werden Hochstrom- und Niederspannungsübertragungen durchgeführt Sie haben einen viel größeren Leistungsverlust als Niederstrom- und Hochspannungsverluste. Dies gilt unabhängig davon, ob Gleichstrom oder Wechselstrom verwendet werden.
Die Umwandlung von Gleichstrom von einer Spannung in eine andere erfordert einen großen rotierenden Wandler oder Motorgenerator Set, das schwierig, teuer, ineffizient und wartungsbedürftig war, , während mit Wechselstrom die Spannung mit einfachen und effizienten Transformatoren geändert werden kann, die keine beweglichen Teile haben und nur sehr wenig Wartung erfordern. Dies war der Schlüssel zum Erfolg des Wechselstromsystems. Moderne Übertragungsnetze verwenden regelmäßig Wechselspannungen bis zu 765.000 Volt.
Kommentare
- AC verhindert auch die Korrosion der verschiedenen Metalle. Nicht Sicher, ob das früher ein willkommener Zufall oder eine intelligente Designanforderung war.
- @jippie: Gut bemerkt. Das Aufrechterhalten einer konstanten Polarität kann zur Ionisierung beitragen, da Ionen aus der Umgebung zu dem strömen, was umgekehrt geladen wird. Ich ‚ würde sagen, dass ‚ ein schöner Bonus ist, wenn man die enormen Vorteile der Verwendung von Transformatoren berücksichtigt.
- “ Die Umwandlung von Gleichstrom von einer Spannung in eine andere erfordert einen großen rotierenden Wandler oder Motorgenerator “ – es gibt jedoch Festkörper DC / DC-Wandler . Sind diese für sehr hohe Strommengen einfach unbrauchbar?
- @thomasrutter Denken Sie daran, dass Sie damals ‚ nicht einmal einen Transistor hatten und Vakuumröhren relativ neu waren. DC / DC-Wandler wie die heute existierenden waren damals nicht ‚ machbar.
Antwort
Der Leistungsverlust in einem Widerstandselement beträgt $$ P = I ^ 2 * R1 $$
Die an eine Last gelieferte Leistung beträgt $$ P = I * R2 $$
Wir können uns R1 als unser Übertragungskabel und R2 als das Gerät vorstellen, das mit Strom versorgt wird (OK, in Wirklichkeit verhalten sich die meisten Geräte nicht wie Widerstände, aber die Geschichte bleibt dieselbe)
1: Der Verlust (verschwendete Leistung) nimmt also mit dem Quadrat des Stroms zu, die an die Last gelieferte Leistung jedoch nicht. Um dieselbe Leistung zu liefern, ist es besser, einen niedrigen Strom in einer Übertragung zu verwenden Draht mit einer hohen Spannung als mit einer niedrigen Spannung mit einem hohen Strom.
2: Es ist sehr einfach und effizient, einen Transformator zu verwenden, um Wechselstrom von einer Spannung in eine andere umzuwandeln. Gleichstrom von einer Spannung in eine andere umzuwandeln ist teuer und komplex.
Addieren Sie all dies und es ist sinnvoller, Strom mit Wechselstrom zu übertragen als DC. Weniger Strom wird verschwendet, verschwendete Energie bedeutet Geldverschwendung.
Auch weil die Ströme geringer sind, ist die Größe des Kabels kleiner und leichter, was bedeutet, dass die Kosten für die Infrastruktur niedriger sind.
Antwort
Der Hauptvorteil besteht darin, dass es viel einfacher ist, Wechselstrom in verschiedene Kombinationen von Spannung und Strom umzuwandeln. Dies war mit DC fast unmöglich, als der Standard auftauchte. Auch große Maschinen wie Motoren und Generatoren, die das Netz mit Strom versorgen, erzeugen von Natur aus Wechselstrom. Dies kann mit Dioden oder einigen Kommunikationsarten behoben werden, aber das Ergebnis ist bestenfalls eine Welligkeit des Gleichstroms.
Gleichstrom hat einen Vorteil bei der Energieübertragung, da es keinen kapazitiven und Strahlungsverlust gibt und die Leiter nicht unter Hauteffekten leiden. Die Tatsache, dass die meisten Übertragungen, selbst die Hochleistungshauptleitungen, heute Wechselstrom sind, ist Ein Beweis für die Schwierigkeit, am anderen Ende wieder in Gleichstrom und wieder wieder in Wechselstrom umzuwandeln. Die Gleichstromübertragung wird heutzutage an einigen Stellen verwendet, die auf große Entfernungen beschränkt sind und / oder zur Übertragung von Strom zwischen zwei nicht phasenverriegelten Stromnetzen. Je größer Der Wirkungsgrad über große Entfernungen gleicht die Kosten für die Umstellung an jedem Ende aus.
Ein Beispiel für eine solche Gleichstromleitung ist die Einspeisung von Hydro-Quebec in das Stromnetz von New England 1000 Meilen von großen Staudämmen im Norden von Quebec bis zu einem Umspannwerk in Ayer, Massachusetts, nicht weit von meinem Haus entfernt. Die Möglichkeit, Gleichstrom zu empfangen und für den Anschluss an das lokale Netz umzuwandeln, ist nicht trivial. Schauen Sie sich 42.5705 an N, 71.5242W, wenn Sie die Skala sehen möchten ist insgesamt anscheinend immer noch billiger als die Kosten für Stromverluste und teurere Kabel über 1000 Meilen Übertragungsleitung zu bezahlen.