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

[Владимир @ (from livejournal.com)]

С переменным а лучше 3х фазным есть полезный плюс - дуговая защита. Это один важный и жирный момент.
График постоянного I не зря обозначается как ------- , линия, обычное напряжение подразумевает SIN, или меандр (квазисинусоида), то есть переход через ноль, что при COS Ф = 1 позволит быстрее и качественнее разомкнуть цепь, воспользовавшись моментом что при переходе напряжения через ноль не происходит подпитка электронами и атомно - молекулярным мусором горящую дугу, что при использовании дугогогасительных камер, направленных на деионизацию среды, погасить ее сможет без проблем, в случае с постоянным током больших значений при одинаковой толщине контакта приходиться снижать коммутирующие значения так как эффективность гашения дуги падает и соответственно для коммутации одинаковой мощности требуется больше меди, что нерационально. В случае с высоковольтными устройствами, там есть понятие "разъединитель", который из за отсутствия системы дугогашения запрещено трогать под напряжением (тупо - два куска шины, входящие друг в друга, как бытовой выключатель, только большой) и выключатели (ну да, весом в 200 кг и размером с 2 хорошие тумбочки как минимум, это выключатель), оснащенные системами сред на основе масла, вакуума и инертных газов, это обусловлено большими коммутируемыми токами и напряжениями, воздуха для предотвращения и гашения уже не достаточно, аналогичные среды применяются и при низком напряжении (<1kV), но опять же большими токами. А если его отбросить? Легко, вот только медь и особый жаропрочный металл испаряется в пар и намертво сваривается с керамикой опорных изоляторов, которые от полученной энергии раскалываются, температура под ~3000 С). Так вот, обычные распред устройства в подвале девятиэтажного дома как имеют в качестве диэлектрика воздух, а вот коммутации постоянного тока про воздух придется скорее всего забыть, что чревато удорожанием и так не дешевых коммутационных устройств.
Почему вся микроэлектроника питается в основном не больше 12В постоянного тока? Все просто - дуга образуется после 12В и достаточного большого тока, поэтому негативных моментов с толщиной меди нет, да и зачем больше?
Второй момент - сами генераторы постоянного тока очень сложны в производстве, имеют сложную магнитную систему, поэтому в автотранспорте пошли по на первый момент нелогичному пути сначала получить ~14V и из них, пропустить через диодный мост и стабилизатор получить 12 VDC. А ведь один небольшой склад на работу офиса и свет и так, по мелочи тратит 2 МВТ энергии, это 2 000 000 ватт. Вот и выпрямить это как то надо, передать, и во сколько оно станет?
Дальше. Первичные цепи, вроде понятно, есть еще вторичные Это то что управляет большим и сильным железом, оно без него кусок стали и пластика. Эта сложная, изощренная механика, электроника, электротехника, настроена или на переменку или на постояннку. Выкинуть и забыть? Хорошо, только оплатите модернизацию. Стоимость одного мозга, управляющего ячейкой на 6000 В и порядка 10 МВт (мегаватт) не надежные русские по ценам 2008 года - порядка 1000 - 1500 долларов США, Немецко - французкий Шнайдер Электрик - Мерлин Джерин - 2000 - 2500 долларов США. То есть самое простое. Среднее количество ячеек небольшого предприятия в районе 30, а в горсетях измеряться может и сотнями. А еще работа асов монтажников - релейщиков. А еще простой на модернизацию. Лучше плюнуть и забыть, что и сделали в Японии, разделив страну на 50 и 60 Гц - последнее лучше, поэтому у нас и 50 Гц - проще и выгоднее работать с тем что есть.

Поэтому наиболее перспективно заведение трехфазных сетей, объедение их в однофазные перед частью потребителей, что позволит и избежать перекоса фаз и как следствие скачков и просадки напряжения, выдача части потребителей 3х фазного напряжения - это полезно для моторов, например, и части потребителей - уже постояннку, поскольку диодные мосты и системы фильтрации для токов до 25А и до 1КВ стоят действительно копейки.
Информация вроде известна любому электрику, проработавшему в отрасли года 2...