Nếu bộ điều hợp DC rất phổ biến, tại sao AC được sử dụng trong xây dựng theo mặc định?

Tôi không chắc có nơi nào tốt hơn để hỏi điều này hay không.

Tại sao, ít nhất là ở Mỹ, là hệ thống điện tiêu chuẩn được thiết lập cho dòng điện xoay chiều (AC) chứ không phải dòng điện một chiều (DC)? Tôi vừa hoàn thành việc di chuyển đường dài và nhận ra tôi có bao nhiêu bộ điều hợp DC và bao nhiêu thiết bị của tôi cần nguồn DC:

• Tất cả bàn đạp guitar của tôi.
• Đồng hồ báo thức của tôi.
• Đĩa cứng ngoài của tôi.
• Ổ USB của tôi.

... Và danh sách được tiếp tục. Nếu chúng ta gần như liên tục phải sử dụng bộ điều hợp DC để chuyển đổi AC thành DC, tại sao không phải là DC tiêu chuẩn, ngoài việc mọi người chống lại sự thay đổi?

Lý do truyền / chức năng:

1. AC rẻ hơn - Mất ít điện năng hơn từ máy phát đến người dùng cuối.
2. Điện áp cao rẻ hơn để vận chuyển - Mất điện là I ^ 2 * R. R là hằng số trên bất kỳ dòng nào. Với cùng một công suất (watts) P ​​= IV. Vì vậy, chúng ta có thể giảm tổn thất điện năng bằng cách tăng điện áp. - Điều này dẫn chúng ta đến khả năng biến đổi. Tôi có thể dễ dàng chạy AC thông qua một máy biến áp để nhảy điện áp lên hoặc xuống (với sự thay đổi tương ứng trong dòng điện). Làm như vậy với DC đòi hỏi một vài bước nữa.
3. [phụ lục] Nếu chúng ta chỉ chiếu sáng và sưởi ấm bằng điện, chúng ta sẽ không quan tâm đến AC / DC từ quan điểm chức năng. Tuy nhiên, rất nhiều thứ trong nhà của chúng tôi sử dụng động cơ, và động cơ AC rẻ hơn và tồn tại lâu hơn nhiều so với động cơ DC. Tuy nhiên, khi chúng tôi lần đầu tiên ở các khu vực lân cận, đây không phải là một yếu tố.

Để khám phá các biến đổi điện áp hơn nữa:

• Để thay đổi điện áp trong AC cần một máy biến áp . Về cơ bản, hai cuộn dây và một miếng kim loại.

• Để tăng điện áp lên DC, đầu tiên đảo ngược sang AC, sau đó chạy qua máy biến áp , sau đó chuyển đổi thành DC. Kết quả DC sẽ không được trơn tru trừ khi bạn thêm nhiều thiết bị điện tử. Mỗi bước có một số chất thải như nhiệt.

• Kích thước dây dẫn tỷ lệ thuận với hiện tại, thường được gọi là " ampacity ". Nhiều dòng điện yêu cầu dây dày hơn. Sụt áp là một yếu tố của cả hiện tại và khoảng cách. Vì vậy, dây dài hơn phải dày hơn. Dây dày hơn khó làm việc hơn và đắt tiền hơn, vì vậy điện áp cao hơn / cường độ thấp hơn là lợi thế rất lớn.

(Cách điện tỷ lệ thuận với điện áp, vì nó nguy hiểm, vì vậy điện áp cao không phải là một cú hích.)

• AC cho vay để phân phối nhiều pha . Điều này làm giảm tổng kích thước dây dẫn (rẻ hơn, dễ làm việc hơn).

Multiphase tốt cho động cơ điện.

Các ngôi nhà ở Mỹ thường có pha phân chia 240V + trung tính từ máy biến áp đường phố. Các thiết bị nặng (ví dụ như lò nướng) có thể hoạt động trên cả hai mức nóng, trong 240V. Các thiết bị nhẹ (máy tính xách tay của tôi) có thể hoạt động ở chế độ nóng + trung tính. Nó hoạt động độc đáo. Xem thêm: Mạch nhánh nhiều dây.

Nghiên cứu điển hình: RV của tôi có hệ thống điện 12VDC. Dây phải dày vì ampe cao. Nếu tôi rút ngắn nhẫn cưới của tôi, nó sẽ tan chảy. Chúng tôi muốn cung cấp năng lượng lớn, như máy thổi lò. RV sẽ được hưởng lợi từ 24VDC trở lên, nhưng chúng ta cần những chiếc xe chính thống để chuyển đổi trước; RV sẽ làm theo.

Nghiên cứu điển hình:

Việc cài đặt photo-voltaic (bảng điều khiển năng lượng mặt trời) trên nóc nhà phải chịu vì chúng tạo ra điện áp DC tương đối thấp. Nếu có một dây dài chạy từ mảng PV đến ngân hàng pin hoặc biến tần, nó sẽ mất rất nhiều năng lượng dưới dạng nhiệt. Một số người đang tiến tới "microinverters" nơi mỗi bảng điều khiển có biến tần riêng trên mái nhà. Điều này làm giảm tổn thất truyền tải.

Qua một bên:

Tôi đã nghe nói sẽ có vấn đề với các vòng lặp trên mặt đất nếu phân phối DC cho thiết bị âm thanh nổi của chúng tôi, nhưng tôi đã không thể xoay quanh nó.

Tất cả các câu trả lời cho câu hỏi là chính xác. Về cơ bản, khi Edison lần đầu tiên phát triển máy phát điện ở quy mô lưới điện, ông đã thuê Nikola Tesla làm người bảo hộ, và Tesla, người ta tuyên bố, đã sử dụng các nguyên tắc của dòng điện xen kẽ và polyphase để tăng hiệu quả của máy phát điện, điều này làm tăng đáng kể hiệu quả của máy phát điện. bởi thiết kế ban đầu của Edison được sản xuất DC.

Về cơ bản, vấn đề lớn là AC đòi hỏi ít công sức hơn để có nhiều năng lượng hơn (tức là nó hiệu quả hơn để tạo ra). Hãy nghĩ về một dòng điện trong điều kiện của một vòng nước kín, áp lực; nước bị áp lực bởi một số nguồn năng lượng, khiến nó chảy qua các ống đến một số thiết bị có thể sử dụng dòng nước để làm công việc cơ khí. Nước, năng lượng của nó đã tiêu tốn, sau đó được đưa trở lại nguồn năng lượng.

DC sẽ tương đương với việc chỉ gây áp lực lên nước theo một hướng, bằng cách cho nó vào bể (tương tự như cách thức hoạt động của pin) hoặc bằng cách sử dụng một bánh công tác hoặc bơm quay khác (tương tự như máy phát điện). Một máy bơm như vậy sẽ di chuyển nước không hiệu quả, vì cơ chế bơm không thể kín nước. Máy bơm pittông một chiều sẽ kín nước nhưng không di chuyển nước liên tục, điều này có thể được khắc phục (như trong bộ chuyển đổi AC sang DC) bằng cách sử dụng một bể chứa sẽ lưu trữ áp lực bổ sung và sau đó đưa nó vào hệ thống trong khi máy bơm đang hoạt động "ngửa". Bất kỳ cách nào bạn cắt nó, ngoại trừ trong trường hợp của một chiếc xe tăng (pin), sẽ lãng phí công sức trong việc sản xuất dòng điện.

Ngược lại, AC sẽ tương đương với việc sử dụng bơm pittông đơn giản để ép nước theo cách này, sau đó theo cách khác. Miễn là các thiết bị mong đợi dòng nước tự đảo ngược (hoặc không quan tâm), thiết kế của máy phát có thể đơn giản hơn và hiệu quả hơn nhiều. Những lý do cho sự tăng hiệu quả có một chút khác biệt khi bạn loại bỏ sự tương tự, nhưng bản thân sự tương tự giữ khá tốt.

AC cũng có một vài thủ thuật mà DC đơn giản là không thể sao chép, điều này khiến DC thích hợp hơn cho các ứng dụng quy mô lớn. Có lẽ quan trọng nhất là khả năng "bước lên" cũng như "bước xuống" bằng máy biến áp. DC chỉ có thể được "từ chức" bằng cách sử dụng điện trở, về cơ bản biến đổi năng lượng điện thành nhiệt và do đó khiến bạn lãng phí rất nhiều năng lượng. Công suất polyphase, được xem ở Mỹ là công suất 3 pha, là giải pháp cho vấn đề AC hơn là lợi ích (AC ba pha cho phép lưới điện có điện áp tổng thể gần như không đổi, vượt qua điện áp không đổi của a dạng sóng AC đơn, trong khi sử dụng ít dây hơn mức cần thiết để truyền hiệu quả cùng một công suất tổng thể trong một dạng sóng đơn), nhưng nó mang lại hiệu quả phụ có lợi là có thể "thêm" các pha với nhau cho cùng một dòng có sẵn. Trong pha phân chia, điện áp được nhân đôi trong khi ở pha 3, điện áp được nhân với √3. Đây là lý do tại sao dân cư là 120 / 240V (120 * 2) và thương mại 120/208 (120 * √3).

Bạn nói đúng. Và nếu điều đó làm bạn hứng thú, tôi khuyến khích bạn đổi mới trong lĩnh vực đó .

Tất cả những điều bạn liệt kê là tải cực nhỏ , nhỏ hơn 10 watt. Nhiều người trong số họ muốn trực tiếp 12 volt DC. Bạn sẽ không sai khi đặt một hệ thống điện 12V thứ hai trong nhà chạy những tải nhỏ đó.

Những điều này sẽ bao gồm những điều sau đây, và cũng xem xét điều này: thật dễ dàng và rẻ để cung cấp pin dự phòng cho hệ thống 12V đó, đứng đầu là năng lượng mặt trời. Bây giờ những phần của ngôi nhà của bạn là bằng chứng mất điện.

• Ánh sáng - Ánh sáng LED làm cho điều này dễ dàng.

• Tủ đông ngực - hiện đại Energy Star rất hiệu quả đến nỗi hầu hết các máy ngoài lưới không còn bận tâm với máy làm lạnh đặc biệt 12V nữa và chạy một tủ đông thông thường (nhưng được chọn tốt) từ một biến tần.

• Tủ lạnh Ditto, nhưng chúng có xu hướng tải lớn hơn nhiều vì lớp cách nhiệt của chúng mỏng hơn và cửa của chúng được mở thường xuyên hơn rất nhiều. Điều đó có thể yêu cầu tăng kích thước hệ thống đáng kể.

• Bơm bể phốt

• Xử lý không khí radon

• Bộ định tuyến Internet - hầu hết trong số họ đã là 12VDC. Cơ sở hạ tầng của công ty điện thoại có pin dự phòng lớn; truyền hình cáp không thể nói như vậy.

• Sạc điện thoại / máy tính bảng: sử dụng bộ sạc xe hơi, được bán tại mỗi trạm xăng.

• TV - nhiều TV cho phép đầu vào 12V.

• Sạc công cụ hội thảo chạy bằng pin.

• Bộ điều nhiệt và rơle họ điều khiển.

• Nhiệt: thêm tường phụ hoặc lò sàn không cần điện (thậm chí không dùng cho bộ điều nhiệt từ xa).

• Nước nóng: Máy nước nóng gas cần rất ít điện (hoặc không). Máy sưởi gas theo yêu cầu sử dụng một lượng nhỏ, nhưng chỉ khi bạn sử dụng chúng.

Bạn thấy nơi này sẽ diễn ra: trong một màn đen, bạn có thể ấm cúng, ấm áp và xem Netflix.

Dưới đây là một số tải bạn không thể dễ dàng chạy khỏi hệ thống 12V vì yêu cầu năng lượng quá lớn.

• Điều hòa không khí và hút ẩm

• Các lò không khí cưỡng bức, nghịch lý thay, hầu hết mọi hệ thống trong vành đai tuyết. Đây là lý do tại sao mọi người ở đó rất khó thực hiện bảo vệ mất điện theo cách này, bởi vì fattie này đứng đầu danh sách "tải trọng". Những lò không có điện này thậm chí không được bán trong tuyết!

• Sử dụng điện để tạo nhiệt (sưởi ấm nhà, sưởi ấm nước, sấy khô hoặc nấu ăn)

• Giặt quần áo và sấy khí (tải trọng động cơ là đáng kể)

• Nước rửa chén (đáng chú ý là các bộ phận làm nóng nước và làm nóng)

• Dụng cụ điện

Các hệ thống 12V lớn hơn có thể xử lý nó: Hệ thống dây không thể và đây là lý do: Công suất (watts) là volt x amps. Volts đi xuống, amps đi lên. Amps quyết định kích thước dây, nhanh chóng đạt con số không thực tế. Máy điều hòa 240V / 30A của bạn trở thành 12V / 600A . Tôi đã kết nối dịch vụ điện 600A, dây điện rất LỚN và rất đắt ($ 60 / foot). Không hoạt động. Ngay cả một máy sấy tóc 1500W (bây giờ là 12V / 125A) yêu cầu cáp hàn.

Một hệ thống 12V lớn hơn sẽ đảo ngược thành 120 / 240V ngay tại pin và phân phối xung quanh nhà với hệ thống dây điện bình thường.