Hvorfor er det vekselstrøm i stikkontakten min?

Fra Wiki :

Overføringstap

Fordelen med AC for å distribuere kraft over en avstand skyldes at det er enkelt å bytte spenninger ved hjelp av en transformator. Tilgjengelig elektrisk kraft er produktet av strøm × volt alder ved belastningen. For en gitt mengde kraft krever en lav spenning en høyere strøm og en høyere spenning krever en lavere strøm. Siden ledninger i metall har en nesten fast elektrisk motstand, vil noe kraft bli bortkastet som varme i ledningene. Dette strømtapet er gitt av Joules første lov og er proporsjonal med kvadratet til strømmen. Hvis den samlede overførte effekten er den samme, og gitt begrensningene for praktiske lederstørrelser, vil høyspent, lavspent overføring lider mye større strømtap enn lavstrøm med høyspenning. Dette gjelder om DC eller AC brukes.

Konvertering av likestrøm fra en spenning til en annen krever en stor roterende rotasjonsomformer eller motorgenerator sett, som var vanskelig, dyrt, ineffektivt og krevde vedlikehold, mens med vekselstrøm kan spenningen endres med enkle og effektive transformatorer som ikke har noen bevegelige deler og krever svært lite vedlikehold. Dette var nøkkelen til AC-systemets suksess. Moderne overføringsnett bruker jevnlig vekselstrøm på opptil 765 000 volt.

Kommentarer

• AC forhindrer også korrosjon av de forskjellige metaller. Ikke sikker på om det var en kjærkommen tilfeldighet eller et smart designkrav i gamle dager.
• @jippie: Vel bemerket. Å holde en konstant polaritet kan bidra til ionisering, siden ioner fra omgivelsene vil strømme til det som er ladet omvendt. Jeg ‘ d sier at ‘ en fin bonus med tanke på de enorme fordelene ved å bruke transformatorer.
• » Konvertering av likestrøm fra en spenning til en annen krever en stor roterende omformer eller et motorgeneratorsett » – men det er solid-state DC-til-DC-omformere . Er disse rett og slett ubrukelige for veldig store mengder strøm?
• @thomasrutter Husk, den gang hadde du ikke ‘ t en gang en transistor og vakuumrør var relativt nye. DC til DC-omformere som de som eksisterer i dag var ‘ t gjennomførbar den gang.

Effektstap i et hvilket som helst resistivt element er $$ P = I ^ 2 * R1 $$

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

Vi kan tenke på R1 som vår overføringstråd og R2 som enheten som får strøm (OK, i virkeligheten oppfører de fleste enhetene seg ikke som motstander, men historien forblir den samme)

1: Så, tapet (bortkastet kraft) øker med kvadratet av strømmen, men kraften som leveres til lasten, gjør ikke det. Dette betyr at for å levere den samme kraften, er det bedre å bruke en lav strøm i en overføring ledning med høy spenning enn ved bruk av lav spenning med høy strøm.

2: Det er veldig enkelt og effektivt å bruke en transformator til å konvertere vekselstrøm fra en spenning til en annen. Konvertere likestrøm fra en spenning til en annen er kostbart og komplisert.

Legg alt dette sammen, og det er mer fornuftig å overføre strøm ved hjelp av vekselstrøm enn DC. Mindre strøm er bortkastet, bortkastet kraft betyr bortkastet penger.

Også fordi strømmen er mindre, er ledningens størrelse mindre og lettere, dette betyr at infrastrukturkostnadene er lavere.

Den største fordelen er at det er mye lettere å konvertere AC til forskjellige kombinasjoner av spenning og strøm. Dette var nesten umulig med DC tilbake da standarden dukket opp. Også store maskiner som motorer og generatorer som driver nettet, produserer naturlig nok AC. Dette kan rettes opp med dioder eller noen typer kommunikasjon, men resultatet vil fortsatt være krusende DC i beste fall.

DC har fordel i kraftoverføring siden det ikke er noe kapasitivt og strålende tap, og lederne ikke lider av hudeffekt. Det faktum at de fleste overføringer, selv hovedstrømledninger med høy effekt, er AC i dag er bevis på vanskeligheter med å konvertere til DC og tilbake til AC igjen i den andre enden. DC-overføring brukes noen få steder i dag, begrenset til lange avstander og / eller for å overføre kraft mellom to kraftnett som ikke er faselåst. Jo større effektivitet over lang avstand utgjør kostnadene ved å gjøre konverteringen i hver ende.

Et eksempel på en slik likestrøm er hydro-Quebec-materen til New England-kraftnettet. Dette løper for noe sånt 1000 miles fra store demninger i Nord-Quebec ned til en kraftstasjon i Ayer Massachusetts ikke langt fra huset mitt. Anlegget for å motta likestrøm og konvertere det for tilkobling til lokalnettet er ikke trivielt. Ta en titt på 42.5705 N, 71.5242W hvis du vil se skalaen er fortsatt tilsynelatende billigere totalt sett enn å betale for strømtap og dyrere kabel over 1000 miles overføringsledning.