kategória: Zaujímavé fakty, Kontroverzné otázky
Počet zobrazení: 36356
Komentáre k článku: 5
Budúcnosť DC napájacích systémov?
Na začiatku dvadsiateho storočia prudké diskusie medzi odborníkmi o výhodách a nevýhodách použitia obvodov jednosmerného a striedavého prúdu na napájanie. Stalo sa tak, že sa uprednostnili trojfázové striedavé obvody. Zdá sa, že priemyselníci, ktorí počítajú objem investičných nákladov na vytvorenie systémov dodávky energie, sú najoptimálnejšou možnosťou.
Rozhodujúcu úlohu v všadeprítomnosti trojfázových sietí striedavého prúdu zohrala jednoduchosť získavania krútiaceho momentu s minimálnym počtom fáz. Proti jednosmernému prúdu boli predložené také argumenty, ako sú vysoké náklady a nízka spoľahlivosť motorov, zložitosť premeny energie. Ale to bolo vtedy. Čo teraz? Praktické skúsenosti získané počas mnohých rokov vývoja v energetickom priemysle podľa môjho názoru vedú k vražedným výsledkom.
Prvý z nich. Z kurzu teoretické základy elektrotechniky Je známe, že na prenos maximálneho výkonu na záťaž v obvodoch so striedavým prúdom musí byť splnená podmienka rovnakého odporu zdroja voči odporu vedenia a záťaži. Z toho vyplýva, že teoreticky dosiahnuteľná účinnosť pre striedavé obvody je 33%.
Praktické schémy napájania na zníženie strát pri prenose energie zahŕňajú určitý počet prevodov napätia. Prinajmenšom to nie je menej ako päť transformácií, z ktorých každá používa svoj vlastný transformátor. Ak vezmeme účinnosť každého optimálne zaťaženého transformátora rovnú 0,9, potom bude celková účinnosť transformácie 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 = 0,59049 a účinnosť napájania - 0,33 0,59049 = 0. 1948617.
Vzhľadom na to, že výkon transformátorov je vybraný s prihliadnutím na ranné a večerné maximá zaťaženia, je ich skutočná priemerná vážená účinnosť transformátorov nižšia ako 0,9, preto skutočná účinnosť dodávky energie je nižšia ako 0,195. A to bez ohľadu na únikové prúdy, reaktívne prúdyharmonické a iné potešenie.
Štúdie K. V. Yalovega v metalurgických prevádzkach ukázali, že na hriadeli pracovného stroja máme vo forme užitočnej energie len asi 2,4% energie dodávanej do hriadeľa generátora v elektrárni. Nie je náhoda, že účinnosť domácich veterných turbín pri práci na jedinej rozvodnej sieti dosahuje sotva 11%.
Druhý. Rovnaké N.V. Yalovega navrhol inštaláciu ortogonálnych kombinovaných vinutí v trojfázových asynchrónnych striedavých motoroch, v ktorých uhol posunu medzi fázami má dve hodnoty - 120 a 90 stupňov. Dokázal, že ak by sa prijalo štvorfázové napájanie, mohla by sa výroba elektriny zredukovať trikrát až štyrikrát pomocou toho istého užitočného robota.
Rozšírené použitie indukčných motorov s ortogonálnymi vinutiami by znížilo výrobu elektriny v priemere trikrát. Dôvodom je skutočnosť, že asi 70% elektriny je presne spotrebovaných indukčnými motormi. Voľba trojfázového súčasného systému teda, mierne povedané, nebola optimálna.
Tretí. V sovietskych časoch bol vybudovaný reverzibilný systém prenosu jednosmerného prúdu, ktorý spájal vodnú elektráreň Volga a stanicu Mikhailovsky (Donbass) s napätím 750 kV. Prax prevádzky systému preukázala svoju vysokú účinnosť. Bolo dokázané, že použitie jednosmerného prúdu na prenos elektriny na veľké vzdialenosti má jasné výhody oproti systému so striedavým prúdom. Účinnosť v jednosmerných obvodoch môže dosiahnuť 90% alebo viac. Nie je zbytočné, aby sa energetické spoločnosti Japonska a Spojených štátov opakovane pokúšali kúpiť zariadenie pre jednosmerné rozvodne.
Preto sme sa všetci stali rukojemníkmi súčasnej situácie v energetickom sektore. Sme nútení platiť všetky náklady na dopravu a distribúciu energie centralizovaným dodávaním energie. Pri vytváraní autonómnych systémov napájania je situácia iná. Samotný spotrebiteľ si môže slobodne zvoliť, čo je pre neho najlepšie, striedavý alebo jednosmerný prúd. Jediným obmedzením je konečné zaťaženie, ktoré nemôže pracovať v obvodoch jednosmerného prúdu. Dnes to však nie je problém.
Technológia konverzie prešla takmer sto rokov významnými zmenami, a ak pred 25 rokmi boli invertory a polovodičové konvertory výsadou obranného priemyslu, dnes sa v priemysle a každodennom živote bežne používajú. Mnoho domácich spotrebičov má spínané napájacie zdroje, ktoré môžu pracovať v obvodoch striedavého aj jednosmerného prúdu.
Preto pri vytváraní autonómnych zdrojov elektrickej energie je lepšie uprednostňovať jednosmerný prúd. V tomto prípade však nie bez problémov.
Ak nakreslíme úplnú schému autonómneho napájania pomocou invertora, je zrejmé, že v obvode medzi zdrojom a spotrebiteľom budú postupne spojené najmenej tri križovatky pn. Pri každom prechode bude pokles napätia asi 1,5 V, celkový pokles napätia bude najmenej 4,5 V. plus zostávajúce straty.
Preto pri vytváraní autonómnych zdrojov energie pomocou invertorov je použitie nízkonapäťových generátorov 14, 28 V nepraktické. Uprednostňované by mali byť generátory s výstupným napätím 230 V, ktoré je štandardom pre domáce siete, a ak je možné preniesť energiu zariadenia na jednosmerný prúd, je lepšie nezanedbávať ho.
K tomuto záveru sme dospeli pri vývoji autonómnych zdrojov napájania. Bolo by zaujímavé dozvedieť sa ďalšie názory. Je možné, že radikálne zmenia nielen naše názory na existujúci problém.
ÁNO. Duyunov. A.B. Pizhankov. SI Levachkov
Pozri tiež na electro-sk.tomathouse.com
: