Varför är standarden för att leverera el till våra hem via växelström och inte direkt? Så vitt jag vet har nästan alla elektroniska enheter en AC »DC-omvandlare eftersom deras interna enheter använder likström.
Kommentarer
- Eftersom Edison gjorde fel och Tesla fattade rätt 🙂
- Relaterat
- Med växelström får kraftföretaget sälja dig något, suga sedan tillbaka det i nästa halvcykel 😉 Vilket företag!
- @OlinLathrop Påminner mig om en annan, mycket äldre verksamhet med liknande mekanik: p Så jag antar att det ’ en rättvis typ.
Svar
Från Wiki :
Överföringsförlust
Fördelen med växelström för att fördela effekt över ett avstånd beror på att det är enkelt att byta spänningar med en transformator. Tillgänglig elkraft är produkten av ström × volt ålder vid belastningen. För en given mängd effekt kräver en låg spänning en högre ström och en högre spänning kräver en lägre ström. Eftersom metallledande trådar har ett nästan fast elektriskt motstånd kommer en del kraft att slösas bort som värme i ledningarna. Denna effektförlust ges av Joules första lag och är proportionell mot strömens kvadrat. Således, om den totala överförda effekten är densamma, och med tanke på begränsningarna av praktiska ledarstorlekar, kommer högströmssändningar med låg spänning att drabbas av mycket större strömförlust än lågströmsspänningar med hög spänning. Detta gäller om DC eller AC används.
Omvandling av likström från en spänning till en annan kräver en stor roterande omvandlare eller motorgenerator set, vilket var svårt, dyrt, ineffektivt och krävde underhåll, medan med växelström kan spänningen ändras med enkla och effektiva transformatorer som inte har några rörliga delar och kräver mycket lite underhåll. Detta var nyckeln till AC-systemets framgång. Moderna överföringsnät använder regelbundet växelspänningar upp till 765 000 volt.
Kommentarer
- AC förhindrar också korrosion av de olika metallerna. Inte säker på om det var ett välkommet tillfälle eller ett smart designkrav förr.
- @jippie: Väl noterat. Att hålla en konstant polaritet kan bidra till jonisering, eftersom joner från omgivningen strömmar till vad som laddas i omvänd riktning. Jag ’ säger att ’ är en bra bonus med tanke på de stora fördelarna med att använda transformatorer.
- ” Omvandling av likström från en spänning till en annan kräver en stor roterande roterande omvandlare eller motorgeneratoruppsättning ” – men det finns solid state DC-till-DC-omvandlare . Är dessa helt enkelt oanvändbara för mycket stora mängder ström?
- @thomasrutter Kom ihåg att du då inte ’ inte ens hade en transistor och vakuumrör var relativt nya. DC till DC-omvandlare som de som finns idag var ’ t genomförbara då.
Svar
Effektförlust i något resistivt element är $$ P = I ^ 2 * R1 $$
Effekt som levereras till en belastning är $$ P = I * R2 $$
Vi kan tänka oss att R1 är vår överföringstråd och R2 som den enhet som drivs (OK, i själva verket fungerar de flesta enheter inte som motstånd, men historien förblir densamma)
1: Så, förlusten (bortkastad effekt) ökar med kvadratet av strömmen, men kraften som levereras till lasten gör det inte. Detta innebär att för att leverera samma effekt är det bättre att använda en låg ström i en transmission kabel med hög spänning än med låg spänning vid hög ström.
2: Det är väldigt enkelt och effektivt att använda en transformator för att omvandla växelström från en spänning till en annan. Omvandla likström från en spänning till en annan är kostsamt och komplext.
Lägg till allt detta tillsammans och det är vettigare att överföra kraft med växelström än DC. Mindre makt slösas bort, slösad makt betyder bortkastade pengar.
Eftersom strömmarna är mindre är trådens storlek mindre och lättare, vilket innebär att infrastrukturens kostnad är lägre.
Svar
Den största fördelen är att det är mycket lättare att omvandla växelström till olika kombinationer av spänning och ström. Detta var nästan omöjligt med DC tillbaka när standarden uppstod. Även stora maskiner som motorer och generatorer som driver nätet producerar i sig växelström. Detta kan åtgärdas med dioder eller vissa typer av kommunicering, men resultatet kommer fortfarande att bli krusande DC i bästa fall.
DC har fördel i kraftöverföring eftersom det inte finns någon kapacitiv och strålningsförlust, och ledarna lider inte av hudeffekt. Det faktum att de flesta överföringar, även de höga kraftledningarna, är AC idag är bevis på svårigheten att konvertera till DC och tillbaka till AC igen i andra änden. DC-transmission används idag på ett fåtal ställen, begränsad till långa sträckor och / eller för att överföra kraft mellan två kraftnät som inte är faslåsta. effektivitet över långa sträckor kompenserar kostnaden för att göra omvandlingen i vardera änden.
Ett exempel på en sådan likströmsledning är hydro-Quebec-mataren till New England kraftnät. 1000 miles från stora dammar i norra Quebec ner till en kraftstation i Ayer Massachusetts inte långt från mitt hus. Anläggningen att ta emot likström och konvertera den för anslutning till det lokala nätet är inte trivial. Ta en titt på 42.5705 N, 71.5242W om du vill se skalan. Men det är fortfarande uppenbarligen billigare totalt sett än att betala för strömförluster och dyrare kabel över 1000 mil överföringsledning.