Dlaczego standardem dostarczania energii do naszych domów jest prąd przemienny, a nie bezpośredni? O ile wiem, prawie każde urządzenie elektroniczne ma konwerter AC »DC, ponieważ ich elementy wewnętrzne wykorzystują prąd stały.
Komentarze
- Ponieważ Edison pomylił się i Tesla dobrze to zrozumiał 🙂
- Powiązane
- Z prądem przemiennym firma energetyczna może Cię sprzedać coś, a potem wyssać w następnej połowie cyklu 😉 Co za biznes!
- @OlinLathrop Przypomina mi inną, dużo starszą firmę z podobną mechaniką: p Więc chyba to ' uczciwy.
Odpowiedź
Od Wiki :
Utrata transmisji
Zaletą prądu przemiennego przy rozprowadzaniu mocy na odległość jest łatwość zmiany napięcia za pomocą transformatora. Dostępna moc elektryczna jest iloczynem prądu × wolt wiek przy obciążeniu. Dla danej ilości mocy niskie napięcie wymaga wyższego prądu, a wyższe napięcie – mniejszego prądu. Ponieważ metalowe przewody przewodzące mają prawie stałą rezystancję elektryczną, część energii zostanie zmarnowana w postaci ciepła w przewodach. Ta strata mocy jest określona przez pierwsze prawo Joulea i jest proporcjonalna do kwadratu prądu. Tak więc, jeśli całkowita przesyłana moc jest taka sama i biorąc pod uwagę ograniczenia praktycznych rozmiarów przewodników, transmisje wysokoprądowe o niskim napięciu będą cierpią na znacznie większe straty mocy niż niskoprądowe, wysokonapięciowe. Dotyczy to niezależnie od tego, czy używany jest prąd stały, czy prąd przemienny.
Przetwarzanie prądu stałego z jednego napięcia na drugie wymaga dużej wirującej przetwornicy obrotowej lub silnika-generatora zestaw, który był trudny, drogi, nieefektywny i wymagał konserwacji, , podczas gdy przy AC napięcie można zmieniać za pomocą prostych i wydajnych transformatorów, które nie mają ruchomych części i wymagają bardzo niewielkiej konserwacji. To był klucz do sukcesu systemu prądu przemiennego. Nowoczesne sieci przesyłowe regularnie wykorzystują napięcie prądu przemiennego do 765 000 woltów.
Komentarze
- AC zapobiega również korozji różnych metali. Nie pewnie, czy w dawnych czasach był to mile widziany zbieg okoliczności lub wymóg inteligentnego projektu.
- @jippie: Dobrze zauważone. Utrzymanie stałej polaryzacji może przyczynić się do jonizacji, ponieważ jony z otoczenia będą gromadzić się w tym, co jest naładowane odwrotnie. Powiem ' d mówię, że ' to miła premia, biorąc pod uwagę ogromne zalety używania transformatorów.
- ” Konwersja prądu stałego z jednego napięcia na inne wymaga dużego obracającego się przetwornika obrotowego lub zespołu silnikowo-prądnicowego ” – ale są półprzewodnikowe Konwertery DC-DC . Czy są one po prostu bezużyteczne przy bardzo dużych ilościach prądu?
- @thomasrutter Pamiętaj, że wtedy nie ' nie miałeś nawet tranzystora, a lampy próżniowe były stosunkowo nowe. Konwertery DC na DC, takie jak te, które istnieją dzisiaj, nie były wtedy ' niewykonalne.
Odpowiedź
Strata mocy dowolnego elementu rezystancyjnego wynosi $$ P = I ^ 2 * R1 $$
Moc dostarczana do obciążenia wynosi $$ P = I * R2 $$
Możemy myśleć o R1 jako o naszym przewodzie transmisyjnym, a R2 jako o zasilanym urządzeniu (OK, w rzeczywistości większość urządzeń nie zachowuje się jak rezystory, ale historia pozostaje taka sama)
1: Zatem strata (moc strat) rośnie wraz z kwadratem prądu, ale moc dostarczana do obciążenia nie. Oznacza to, że aby dostarczyć taką samą moc, lepiej jest użyć niskiego prądu w transmisji pod wysokim napięciem niż przy niskim napięciu przy dużym prądzie.
2: Bardzo proste i wydajne jest użycie transformatora do konwersji prądu przemiennego z jednego napięcia na drugie. Przekształcanie prądu stałego z jednego napięcia na drugie jest kosztowne i skomplikowane.
Dodaj to wszystko razem i bardziej sensowne jest przesyłanie mocy przy użyciu prądu przemiennego niż DC. Marnuje się mniej energii, marnuje się moc oznacza marnowanie pieniędzy.
Również dlatego, że prądy są mniejsze, rozmiar przewodu jest mniejszy i lżejszy, co oznacza, że koszt infrastruktury jest niższy.
Odpowiedź
Główną zaletą jest to, że znacznie łatwiej jest zamienić prąd zmienny na różne kombinacje napięcia i prądu. To było prawie niemożliwe z DC, kiedy pojawił się standard. Również duże maszyny, takie jak silniki i generatory, które zasilają sieć, z natury wytwarzają prąd przemienny. Można to naprawić za pomocą diod lub niektórych rodzajów komunikacji, ale w najlepszym przypadku nadal będzie pulsować prąd stały.
Prąd stały ma przewagę w przesyłaniu mocy, ponieważ nie ma strat pojemnościowych i radiacyjnych, a przewodniki nie cierpią z powodu efektu naskórkowania. Fakt, że większość transmisji, nawet główne linie dużej mocy, to obecnie prąd zmienny dowody na trudności z przejściem na prąd stały iz powrotem na prąd przemienny na drugim końcu. Transmisja prądu stałego jest obecnie stosowana w kilku miejscach, ograniczona do dużych odległości i / lub do przesyłania mocy między dwiema sieciami elektroenergetycznymi, które nie są zsynchronizowane w fazie. wydajność na dużych odległościach rekompensuje koszt wykonania konwersji na każdym końcu.
Jednym z przykładów takiej linii prądu stałego jest zasilacz hydro-Quebec do sieci energetycznej Nowej Anglii. 1000 mil od dużych zapór w północnym Quebecu aż do podstacji energetycznej w Ayer Massachusetts niedaleko mojego domu. Możliwość odbioru prądu stałego i konwersji go na podłączenie do lokalnej sieci nie jest trywialna. Spójrz na 42.5705 N, 71,5242W, jeśli chcesz zobaczyć skalę jest nadal najwyraźniej tańszy niż płacenie za straty mocy i droższy kabel na 1000 mil linii przesyłowej.