Jeśli adaptery DC są tak powszechne, dlaczego AC jest używane domyślnie w budownictwie?

Nie jestem pewien, czy jest lepsze miejsce, by o to zapytać, czy nie.

Dlaczego, przynajmniej tutaj, w Ameryce, skonfigurowano standardowy system elektryczny dla prądu przemiennego (AC) zamiast prądu stałego (DC)? Właśnie kończę ruch na odległość i zdaję sobie sprawę, ile posiadam adapterów prądu stałego i ile moich urządzeń wymaga zasilania prądem stałym:

• Wszystkie moje pedały gitarowe.
• Mój budzik.
• Moje zewnętrzne dyski twarde.
• Moja samochodowa stacja dokująca do dysku twardego USB.

... a lista jest długa. Jeśli prawie stale musimy używać adapterów prądu stałego do konwersji prądu przemiennego na prąd stały, dlaczego nie jest to standardowy prąd stały, ponieważ ludzie nie są odporni na zmiany?

Przesłanie / powody funkcjonalne:

1. AC jest tańszy - Strata mocy od generatora do użytkownika końcowego jest mniejsza.
2. Wysokie napięcie jest tańsze w transporcie - Strata mocy wynosi I ^ 2 * R. R jest stałą na dowolnej linii. Dla tej samej mocy (watów) P = IV. Możemy więc zmniejszyć straty mocy, zwiększając napięcie. - To prowadzi nas do zdolności do transformacji. Mogę z łatwością poprowadzić prąd przemienny przez transformator, aby podskoczyć napięcie w górę lub w dół (z odpowiednią zmianą prądu). Robienie tego z DC wymaga kilku dodatkowych kroków.
3. . Jednak wiele rzeczy w naszych domach korzysta z silników, a silniki prądu przemiennego są tańsze i działają znacznie dłużej niż silniki prądu stałego. Jednak kiedy po raz pierwszy instalowaliśmy okablowanie, nie miało to znaczenia.

Aby dalej badać transformacje napięcia:

• Aby zmienić napięcie w AC, wymagany jest transformator . Zasadniczo dwie cewki drutu i kawałek metalu.

• Aby zwiększyć napięcie w DC, najpierw odwróć na prąd przemienny, a następnie poprowadź go przez transformator , a następnie przekształć na prąd stały. Powstały prąd stały nie będzie gładki, chyba że dodasz więcej elektroniki. Każdy krok ma trochę marnotrawstwa jak ciepło.

• Rozmiar przewodnika jest proporcjonalny do prądu, zwanego potocznie „ amp amp ”. Większy prąd wymaga grubszych drutów. Spadek napięcia jest czynnikiem zarówno prądu, jak i odległości. Dlatego dłuższe druty muszą być grubsze. Grubsze druty są trudniejsze w obróbce i droższe, więc wyższe napięcie / niższe natężenie jest bardzo korzystne.

(Izolacja jest proporcjonalna do napięcia, podobnie jak niebezpieczeństwo, więc wysokie napięcie nie jest zatrzaśnięciem.)

• AC nadaje się do dystrybucji wielofazowej . Zmniejsza to całkowity rozmiar przewodu (tańszy, łatwiejszy w obsłudze).

Wielofazowy jest dobry dla silników elektrycznych.

Domy amerykańskie zazwyczaj otrzymują 240 V fazę dzieloną + zero z transformatora ulicznego. Ciężkie urządzenia (np. Piekarnik) mogą pracować na obu gorących prądach o napięciu 240 V. Urządzenia lekkie (mój laptop) mogą pracować na jednym gorącym + neutralnym. Ładnie to działa. Zobacz także: Wieloprzewodowe obwody rozgałęzione.

Studium przypadku: Mój RV ma system zasilania 12VDC. Przewody muszą być grube, ponieważ wzmacniacze są wysokie. Jeśli zwięrzę obrączkę, stopi się. Chcemy zasilać duże obciążenia, takie jak dmuchawy piecowe. RV skorzystałyby z napięcia 24 VDC lub wyższego, ale najpierw musimy włączyć samochody głównego nurtu; Nadejdą RV.

Studium przypadku:

Instalacje fotowoltaiczne (panele słoneczne) na dachach cierpią, ponieważ wytwarzają prąd stały o stosunkowo niskim napięciu. Jeśli z panelu fotowoltaicznego do szeregu akumulatorów lub falownika występuje długi przewód, traci on dużo energii w postaci ciepła. Niektórzy zmierzają w kierunku „mikroinwerterów”, gdzie każdy panel ma swój własny falownik na dachu. Zmniejsza to straty transmisyjne.

Na bok:

Słyszałem, że wystąpiłyby problemy z pętlami uziemienia, gdybyśmy rozdzieliły prąd stały do ​​naszego sprzętu stereo, ale nie udało mi się go owinąć.

Wszystkie odpowiedzi na pytanie są prawidłowe. Zasadniczo, gdy Edison po raz pierwszy opracowywał generatory elektryczne na skalę sieci energetycznej, zatrudnił Nikolę Teslę jako protegowanego, a Tesla, jak twierdzi się, zastosował zasady prądu przemiennego i mocy wielofazowej, aby znacznie zwiększyć wydajność generatorów elektrycznych, które według oryginalnych projektów Edisona wyprodukowanych DC.

Zasadniczo najważniejsze jest to, że prąd przemienny wymaga mniej pracy, aby uzyskać więcej mocy (tj. Jest bardziej wydajny w wytwarzaniu). Pomyśl o prądzie elektrycznym w kategoriach zamkniętej pętli wodnej pod ciśnieniem; woda jest poddawana ciśnieniu przez pewne źródło zasilania, co powoduje przepływ przez węże do jakiegoś urządzenia, które może wykorzystać przepływ wody do wykonywania prac mechanicznych. Woda, zużyta energia, jest następnie pobierana z powrotem do źródła zasilania.

Prąd stały byłby równoważny z wywieraniem ciśnienia na wodę tylko w jednym kierunku, albo poprzez podawanie jej ze zbiornika (podobnie jak działałby akumulator) lub za pomocą wirnika lub innej pompy obrotowej (podobnej do generatora). Taka pompa poruszałaby wodę nieefektywnie, ponieważ mechanizm pompujący nie może być wodoszczelny. Jednokierunkowa pompa tłokowa byłaby wodoszczelna, ale nie poruszałaby wody w sposób ciągły, co można by pokonać (jak w przetwornicach prądu przemiennego na prąd stały) za pomocą zbiornika, który będzie utrzymywał dodatkowe ciśnienie, a następnie doprowadzałby go do układu, gdy pompa jest na swoim „styl grzbietowy”. Jakkolwiek go pokroisz, z wyjątkiem zbiornika (baterii), marnujesz wysiłek na wytwarzanie prądu.

Natomiast prąd przemienny byłby równoważny z użyciem prostej pompy tłokowej do wymuszania przepływu wody w jedną stronę, a następnie w drugą stronę. Tak długo, jak urządzenia oczekują odwrócenia przepływu wody (lub nie przejmują się), konstrukcja generatora może być znacznie prostsza i bardziej wydajna. Przyczyny wzrostu wydajności są nieco inne, gdy wyeliminujesz analogię, ale sama analogia jest całkiem dobra.

AC ma również kilka sztuczek w rękawie, których DC po prostu nie jest w stanie powielić, co czyni go lepszym niż DC w zastosowaniach na dużą skalę. Być może najważniejsza jest możliwość „zwiększenia”, a także „obniżenia” za pomocą transformatora. DC można „obniżyć” tylko za pomocą rezystorów, które zasadniczo przekształcają energię elektryczną w ciepło, a tym samym powodują marnowanie dużej ilości energii. Energia wielofazowa, postrzegana w USA jako moc 3-fazowa, jest bardziej rozwiązaniem problemu prądu przemiennego niż korzyścią (prąd trójfazowy pozwala sieci energetycznej mieć prawie stałe całkowite napięcie, pokonując niestałe napięcie prądu przemiennego pojedynczy przebieg prądu przemiennego, przy użyciu mniejszej ilości drutu niż byłoby to wymagane do skutecznego przeniesienia tej samej ogólnej mocy w jednym przebiegu), ale zapewnia korzystny efekt uboczny możliwości „dodania” fazuje względem siebie dla tego samego dostępnego prądu. W fazie podzielonej napięcie jest podwojone, natomiast w fazie 3-fazowej napięcie jest mnożone przez √3. Dlatego rezystancja jest 120 / 240V (120 * 2), a komercyjna 120/208 (120 * √3).

Masz rację. A jeśli Cię to interesuje, zachęcam do wprowadzania innowacji w tej dziedzinie .

Wszystkie wymienione rzeczy to wyjątkowo małe obciążenia , mniejsze niż 10 watów. Wielu z nich chce bezpośrednio 12 woltów prądu stałego. Nie pomyliłbyś się, instalując w domu drugi układ elektryczny 12 V, który obsługuje te małe obciążenia.

Obejmują one następujące kwestie, a także uwzględniają to: zaskakująco łatwo i tanio jest zapewnić podtrzymanie bateryjne dla tego systemu 12 V, uzupełnione energią słoneczną. Teraz te części twojego domu są odporne na zaciemnienie.

• Oświetlenie - oświetlenie LED ułatwia to.

• Zamrażarka skrzyniowa - nowoczesne zamrażarki Energy Star są tak wydajne, że większość osób pracujących poza siecią nie martwi się już specjalnymi zamrażarkami 12V i uruchamia wspólną (ale dobrze dobraną) zamrażarkę z falownika.

• Lodówki Ditto, ale zwykle są znacznie większym obciążeniem, ponieważ ich izolacja jest cieńsza, a drzwi są otwierane znacznie częściej. Może to wymagać znacznej rozbudowy systemu.

• Pompa miski olejowej

• Centrala wentylacyjna Radon

• Routery internetowe - większość z nich ma już napięcie 12VDC. Infrastruktura firmy telefonicznej ma ogromne podtrzymanie bateryjne; telewizja kablowa nie może powiedzieć tego samego.

• Ładowanie telefonu / tabletu: korzystaj z ładowarek samochodowych sprzedawanych na każdej stacji benzynowej.

• TV - wiele telewizorów pozwala na wejście 12V.

• Naładuj narzędzia warsztatowe zasilane bateryjnie.

• Termostaty i przekaźniki, które kontrolują.

• Ciepło: dodaj dodatkowy piec ścienny lub podłogowy , który nie wymaga prądu (nawet w przypadku zdalnego termostatu).

• Gorąca woda: Gazowe podgrzewacze ciepłej wody wymagają bardzo mało (lub nie wymagają) prądu. Grzejniki gazowe na żądanie zużywają niewielką ilość, ale tylko wtedy, gdy ich używasz.

Widzisz, dokąd to zmierza: w zaciemnieniu możesz być przytulny, ciepły i oglądać Netflix.

Oto niektóre obciążenia, których nie można z łatwością uruchomić z systemu 12 V, ponieważ zapotrzebowanie na energię jest zbyt duże.

• Klimatyzacja i osuszanie

• Piece z wymuszonym obiegiem powietrza, które paradoksalnie stanowią praktycznie każdy system w pasie śnieżnym. Dlatego tak trudno jest ludziom chronić się w ten sposób przed zaciemnieniem, ponieważ ten grubas znajduje się na szczycie listy „obciążenia krytycznego”. Te piece bez prądu nie są nawet sprzedawane w oborze śnieżnej!

• Wykorzystanie energii elektrycznej do wytworzenia ciepła (ogrzewanie domu, ogrzewanie wody, suszenie lub gotowanie)

• Pranie i suszenie gazu (obciążenia silnika są znaczne)

• Zmywanie naczyń (w szczególności części podgrzewające i suszące wodę)

• Elektronarzędzia

Większe systemy 12V mogą sobie z tym poradzić: okablowanie nie może i oto dlaczego: Moc (waty) to wolty x wzmacniacze. Wolty spadają, a wzmacniacze rosną. Wzmacniacze decydują o rozmiarze drutu, który szybko uderza w niepraktyczne liczby. Twój 240V / 30A klimatyzator staje 12V / 600A . Podłączyłem usługę elektryczną 600A, przewody są OGROMNE i bardzo drogie (60 USD / stopę). Nie działa Nawet 1500 W suszarka do włosów (teraz 12V / 125A) wymaga zasadniczo kabla spawalniczego.

Większy system 12 V zamieni się na 120/240 V bezpośrednio przy akumulatorze i rozprowadzi po całym domu z normalnym okablowaniem.