Мечтания о сетях постоянного тока

[m-lifshits.livejournal.com]

Весь мир гудит на частоте 50 Герц (или около того). В огромных городах и на далеких островах слышен этот всеобщий тон. Так «поют» трансформаторы, преобразующие напряжение переменного тока, например, от линии 10 000 вольт до 380/220 вольт, подводимых к дачным домикам.

Для электроприборов переменный ток частоты 50 Гц обычно не нужен. Лампы накаливания и утюги одинаково работают от постоянного и от переменного тока. Частоту 50-60 Гц как раз и выбрали, чтобы лампочка не мигала, чтобы глазу были незаметны изменения яркости. Для других приборов нужен постоянный ток или переменный ток другой частоты, например, 400 Гц, поэтому электрическую энергию, полученную «из розетки 220 вольт 50 Гц» приходится преобразовывать применительно к электроприбору, чаще всего, превращать в энергию постоянного тока, т.е. «выпрямлять».

Когда-то переменный ток частоты 50 Гц придумали как раз потому, что его удобно преобразовывать, им можно управлять. И привыкли к тем неудобствам, которые приносят ненужные потребителю 50 Гц.

Но сети постоянного тока существуют, например, для обслуживания электротранспорта. И работы по управлению сетями постоянного тока ведутся. Вот изобрели новое устройство: гибридное реле - решена задача, 100 лет мучившая инженеров.



Может быть, найдут способ управлять постоянным током также эффективно как переменным, и частота 50 Герц уйдет в прошлое, как ушли ламповые радиоприемники, черные грампластинки, пяти- и трехдюймовые дискеты.

Comments

[denywoo.livejournal.com]

С современной электроникой постоянный ток легко поддается изменениям. Большинство БП в электронной технике сейчас импульсные. Знаете как они работают? Первым делом выпрямляют переменный ток без трансформации в постоянный, потом преобразуют постоянный вновь в высокочастотный (килогерцы) переменный с широтно-импульсной модуляцией и конвертируют его в любое нужное напряжение. Компактней трансформторов и КПД гораздо выше. В принципе, любой компьютер, телевизор или зарядник для телефона сейчас будет работать от постоянного тока без модификаций, причем в широком диапазоне входных напряжений, вроде 90-260 В. Мало того, переменный ток создает изрядные проблемы для работы импульсных БП, т.к. они потребляют ток узкими пиками, а неравномерно по синусоиде, в результате требуются схемы компенсации коэффициента мощности.

Что касается двигателей. Асинхронные двигатели переменного тока простые и мощные, это да. Но чтобы ими управлять часто применяют преобразователи частоты (хотя это далеко не единственный вариант). Знаете как он работает? Выпрямляет переменный ток и инвертором формирует переменный нужной частоты. Тем временем существуют весьма эффективные бесколлекторные (brushless) двигатели постоянного тока.

Кстати, 60 Гц в сети помимо мелкой Японии еще и в США используется.

[chaotic-sys.livejournal.com]

60 Гц:

Американское Самоа
Ангилья
Антигуа
Аруба
Багамские острова
Белиз
Бермудские острова
Бразилия
Венесуэла
Виргинские острова
Гаити
Гайана
Гватемала
Гондурас
Гуам
Доминиканская Республика
Каймановы острова
Канада
Колумбия
Коста Рика
Куба
Мексика
Микронезия
Монтсеррат
Никарагуа
Окинава
Панама
Перу
Пуэрто-Рико
Сальвадор
Саудовская Аравия
Сент-Китс и Невис
Суринам
Таити
Тайвань
Тринидад и Тобаго
Филиппины
Эквадор
Южная Корея
Япония

[sadhu-skill.livejournal.com]

Похоже это с Америки и пошло! Недаром ведь частоту 50 гц называют европейским стандартом!

Но тут еще вот что важно! Остается нерешенным вопрос - что же делать с выработкой и транспортировкой энергии? Тут без переменного тока никак!
Про то как изменяется частота вращения асинхронного двигателя я знаю. Как и то, что она признана достаточно неэффективной. по иному и быть не может, так как конструкция стандартного асинхронника рассчитана на 50 гц и изменение частоты ведет к излишнему нагреву обмоток.
Поэтому-то двигатели постоянного тока и нашли свою экологическую нишу и преспокойно там живут!
Тут еще вопрос в том, что реальные схемы преобразования напряжения постоянного тока появились только в последнее время.
Раньше ведь как в трамвае получали нужные для управления 28 Вольт?
Устанавливался отдельный двигатель постоянного тока напряжением в 550 Вольт, который крутил генератор, вырабатывающий ПЕРЕМЕННЫЙ! ток, который потом снова выпрямлялся, а уж потом шел в бортовую сеть.
Вот такая совершенно неудобная система! А уж про потери энергии я и не говорю!
Сейчас, с развитием электроники, ту же задачу, что решало пара сотен килограмм железа и меди, решает пара выкрашенных в серое ящиков.
И потери стали меньше, и система надежнее!
НО!!!
Переменный ток используется как стандарт слишком уж давно.
А теперь попробуйте посчитать затраты на замену всего и вся!
Если учесть, что вся бытовая техника в которой стоят двигатели, рассчитана именно на 220 Вольт переменного тока. Причем это только малая часть проблемы.
Переменные 220 Вольт - это просто выработанный стандарт, не более того!
Ну, переменили стандарт, сделали ток постоянным - и что?
Вы от блоков питания все равно не избавитесь - если уж в этом закавыка - ведь стандарт будет один, а напряжений нужно очень много.
От 1,5 вольт на блоки питания мобильников, до...
То есть преобразователи напряжения все равно будут и никуда вы от них не уйдете!
А вот энергия явно подорожает!
Хотя бы за счет затрат на установку выпрямителей и неизбежных потерь при выпрямлении тока.
Ведь от главного вы все равно не уйдете - генераторы вырабатывают переменный ток!

[denywoo.livejournal.com]

Да, все правильно, менять стандарты трудно, а в данном случае наверное и не нужно, явного профита в этом не видно. Генераторы бывают и постоянного тока, кстати. А вообще на эту тему есть статья в Википедии: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B9%D0%BD%D0%B0_%D1%82%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D0%B2 (Блин, тут еще и ссылки нельзя вставлять. Гипертекст без ссылок, гениально.)

[sadhu-skill.livejournal.com]

В генераторах постоянного тока стоят диодные мосты.

[denywoo.livejournal.com]

Нет. Т.е. такой вариант тоже применяется, но вообще в генераторе постоянного тока выпрямление происходит за счет переключения множества обмоток на коллекторе. Таким образом можно существенно уменьшить частоту пульсаций, а диоды становятся не нужны.

[sadhu-skill.livejournal.com]

Угу! Я таки до Вики добрался и статью прочитал.
Тут, видимо, вопрос технологический, ведь даже в трамваях и троллейбусах очень долго стояли генераторы переменного тока с выпрямителями, хотя уж там переменка не нужна была вовсе.