Таблицы | Допустимые длительные токовые нагрузки на не изолированные провода

Главная Инструкции Информация Таблицы Безопасность Заземление УЗО Стандарты Книги Услуги Контакты Прайс Загрузить Сайты Форум

Допустимые длительные токовые нагрузки на неизолированные провода зависят от условий их эксплуатации, места их прокладки и т.д. Приведенные данные предназначены для медных (М), алюминиевых (А) проводов, а также наиболее широко распространенных сталеалюминиевых проводов марки АС сечением от 10 до 700 кв.мм Неизолированные провода © electro.narod.ru Сечение, кв.мм Марка провода Токовая нагрузка, A Вне помещений Внутри помещений Вне помещений Внутри помещений Марка провода M A M A 10 AC-10/1,8 84 53 95 — 60 — 16 AC-16/2,7 111 79 133 105 102 75 25 AC-25/4,2 142 109 183 136 137 106 35 AC-35/6,2 175 135 223 170 173 130 50 AC-50/8 210 165 275 215 219 165 70 AC-70/11 265 210 337 265 268 210 95 AC-95/16 330 260 422 320 341 255 120 AC-120/19 390 313 485 375 395 300 120 AC-120/27 375 — 485 375 395 300 150 AC-150/19 450 365 570 440 465 355 150 AC-150/24 450 365 570 440 465 355 150 AC-150/34 450 — 570 440 465 355 185 AC-185/24 520 430 650 500 540 410 185 AC-185/29 510 425 650 500 540 410 185 AC-185/43 515 — 650 500 540 410 240 AC-240/32 605 505 760 590 685 490 240 AC-240/39 610 505 760 590 685 490 240 AC-240/56 610 — 760 590 685 490 300 AC-300/39 710 600 880 680 740 570 300 AC-300/48 690 585 880 680 740 570 300 AC-300/66 680 — 880 680 740 570 330 AC-330/27 730 — — — — — 400 AC-400/22 830 713 1050 815 895 690 400 AC-400/51 825 705 1050 815 895 690 400 AC-400/64 860 — 1050 815 895 690 500 AC-500/27 960 830 — 980 — 820 600 AC-600/72 1050 920 — 1100 — 955 700 AC-700/86 1180 1140 — — — — Примечание: Длительные токовые нагрузки одинаковы для проводов марок АС, АСКС, АСК и АСКП. АС120 допустимый ток, провода марки АС допустимый ток, длительно допустимые токи АС, пропускной ток АС50, выбор сечения голого провода ас, сечение кабеля по току, сечение провода по току, сечение кабеля по мощности, выбор сечения кабеля по мощности, расчет сечения кабеля по мощности, сечение провода по мощности, сечение провода и мощность, таблица сечения проводов, расчет сечения кабеля, сечение кабеля от мощности, сечение кабеля и мощность, выбор сечения кабеля по току, выбор кабеля по мощности, сечение провода мощность, расчет сечения провода по мощности, расчет кабеля по мощности, таблица сечения кабеля, сечение провода таблица, расчёт сечения кабеля по мощности, выбор кабеля по току, таблица соотношения ампер киловатт сечение, медь сколько киловатт, допустимый ток АС проводов сечения

Провод АС 300/39

АС 300/39 — провод неизолированный сталеалюминиевый с алюминиевой жилой сечением 300 миллиметров квадратных и стальным несущим сердечником сечением 39 мм2.

Технические характеристики провода АС 300/39

Длительная максимальная температура эксплуатации провода сталеалюминиевого неизолированного АС 300/39 не должна превышать 90 градусов.
Разрывное усилие провода сталеалюминиевого АС 300/39 составляет 90574 Ньютонов.
Расчетная масса провода неизолированного АС 300/39 составляет 1,132 килограмм в метре.
Наружный диаметр сталеалюминиевого провода АС 300/39 равен 24 миллиметрам.
Допустимый ток при эксплуатации провода АС 300/39 не должен превышать 710 Ампер.
Срок службы неизолированного сталеалюминиевого провода АС 300/39 не менее 45 лет.

Конструкция провода АС 300/39

1) Несущий сердечник — из нержавеющей стали.
2) Жила — из алюминиевых проволок, скрученных правильной скруткой с направлением скрутки соседних повивов в противоположные стороны.

Применение провода АС 300/39

Провод неизолированный сталеалюминиевый АС 300/39 предназначен для монтажа на воздушные линии электропередачи.

• Марка?

  Аббревиатура (маркировка), как правило каждая заглавная буква имеет значение свойства или конструкции.

  АС
• Количество жил?

  Силовой кабель имеет от 1 до 5 жил. Кабель с 1 жилой применяется в зависимости от цвета жилы: ж\з — заземление., голубой(синий) — ноль. белый, красный, черный — фазные цвета. Кабель с 2 жилами применяют для ноля и фазы, 3 жилы — ноль, фаза, земля, при токах до 1КВ, при 10КВ — 3 фазы, 4 жилы — ноль и 3 фазы. 5 жил — ноль, земля и 3 фазы. У не силовых кабелей и проводов обозначения индивидуальны.

  1
• Сечение жилы (мм/кв)?

  Сечение или площадь среза, измеряется в квадратных миллиметрах.
  

  От сечения зависит пропускная способность жилы, проще говоря сколько ампер сможет пропустить жила.
  Чем больше сечение тем меньше сопротивление (Ом).
  На напряжение сечение жилы влияем в меньшей степени.
  300
• Материал жилы?

  Медь — первый по значимости материал жил, это обусловлено:
  1)Высокой электрической проводимостью.
  2)Достаточная механическая прочность.
  3)Удовлетворительная устойчивость к коррозии.
  Алюминий — второй по значимости материал жил по следующим причинам:
  

  1)Проводимость в 1.63 раза меньше чем у меди.
  2)Более низкая прочность.
  3)Легко окисляется, оксидная пленка имеет более высокое сопротивление.
  Алюминий
• Максимальный вес (кг/м)?

  Вес является расчетной величиной, реальные показатели могут отличаться.

  1.132
• Максимальный наружный диаметр (мм) 24
• Допустимая токовая нагрузка при прокладке на воздухе (А) 710
• Диапазон температур эксплуатации (°С) от -70 до +90
• Срок службы 45 лет
• Код ОКП 351 151
• Прочность при растяжении жилы (кН) 90,574
• Максимальная мощность при прокладке в воздухе, 220V (кВт) 208. 26
• Максимальная мощность при прокладке в воздухе, 380V (кВт) 467.18
• Вес 1.132
• Срок службы, лет 45
• Наружный диаметр, мм 24
• Расчетная масса(вес), кг\км 1 132
• Максимальная длина в бухте(смотке), м 17
• Электрическое сопротивление жилы, Ом\км 0.0958
• Допустимая температура нагрева жил, С 90
• Разрывное усилие, Н 90 574

Категории нагрузок реле переменного и постоянного тока

Категории нагрузок реле

Цепи переменного тока (AC)

Категория нагрузки	Типичные примеры нагрузок
АС-1	Активные нагрузки или нагрузки с незначительной индуктивностью
АС-2	Коллекторные электродвигатели, включение и выключение
АС-3	Асинхронные электродвигатели с КЗ ротором, включение, выключение при вращающемся роторе
АС-4	Асинхронные электродвигатели с КЗ ротором, включение и выключение при вращающемся роторе
АС-5а	Включение люминесцентных ламп или ламп с электронным управлением разрядом
АС-5б	Включение ламп накаливания
АС-6а	Включение и отключение трансформаторов
АС-6б	Включение батарей конденсаторов
АС-7а	Небольшие индуктивные нагрузки в оборудовании для бытовой электротехники
АС-7б	Включение и отключение электродвигателей бытовой электротехники
АС-8а	Герметичные компрессоры холодильников с ручным сбросом после возникновения перегрузки
АС-8б	Герметичные компрессоры холодильников с автоматическим сбросом и перезапуском после возникновения перегрузки
АС-12	Управление резистивными нагрузками и полупроводниковыми приборами при применении опторазвязок для гальванической изоляции
АС-13	Управление резистивными нагрузками и полупроводниковыми приборами при применении трансформаторов для гальванической изоляции
АС-14	Управление небольшими электромагнитами и контакторами
АС-15	Управление электромагнитами переменного тока
АС-20	Коммутация при отсутствии тока нагрузки
АС-21	Управление резистивными нагрузками с небольшими перегрузками при переходных процессах
АС-22	Управление резистивно-индуктивными нагрузками, включая небольшие перегрузки при переходных процессах
АС-23	Коммутация электродвигателей или других мощных индуктивных нагрузок

 

Цепи переменного и постоянного тока (AC/DC)

Категория нагрузки	Типичные примеры нагрузок
А	Защитные схемы без требований к кратковременному току перегрузки
В	Защитные схемы с нормированным кратковременным током перегрузки

 

Цепи постоянного тока (DC)

Категория нагрузки	Типичные примеры нагрузок
DC-1	Активные нагрузки или нагрузки с незначительной индуктивностью
DC-3	Шунтовые электродвигатели, включение, выключение при вращающемся роторе, динамическое торможение
DC-5	Электродвигатели, включение, выключение при вращающемся роторе, динамическое торможение
DC-6	Включение ламп накаливания
DC-12	Управление резистивными нагрузками и полупроводниковыми приборами при применении опторазвязок для гальванической      изоляции
DC-13	Управление электромагнитами
DC-14	Управление электромагнитными нагрузками со встроенными ограничительными резисторами
DC-20	Коммутация при отсутствии тока нагрузки
DC-21	Управление резистивными нагрузками с небольшими перегрузками при переходных процессах
DC-22	Управление резистивно-индуктивными нагрузками, включая небольшие перегрузки при переходных процессах (например,      шунтовые электродвигатели)
DC-23	Коммутация электродвигателей или других мощных индуктивных нагрузок

У нас вы можете приобрести различные виды реле лучшего качества от проверенных производителей.

Также на нашем сайте есть компенсатор реактивной мощности в Москве в магазине компании АТ-Электросистемы, который отличается высоким качеством и недорогими ценами.

вентиляторы АС (переменный ток)

Каталог товаров AC-DC и DC-AC преобразователи Arduino Bluetooth, WiFi и ВЧ модули DC-DC повышающие DC-DC понижающие Автомобильные Аудио модули Батарейные отсеки Блоки питания Варисторы Вентиляторы Вольтметры, амперметры Датчики Двигатели, драйверы, регуляторы Динамики, микрофоны Диоды. Стабилитроны Дисплеи, индикаторы Изолента Инструмент Кварцевые резонаторы Клеммники Клеммы Кнопки, клавиши, переключатели, тумблеры Конденсаторы Корпуса для РЭА Крокодилы Лампочки Лупы Магниты неодимовые Макетные платы и текстолит Микросхемы и Панельки к ним Модули для аккумуляторов Мультиметры и щупы к ним Оборудование для СВЧ Оптроны Пассики Паяльное оборудование и Химия Пельтье Предохранители, автоматические выключатели Провода Пускатели магнитные (контакторы) Радиатор (охладитель) Различные устройства Разъемы Резисторы Реле. Реле времени Релейные модули Ручки и ножки для радиоаппаратуры Светодиоды и матрицы Стойки для печатных плат Термисторы Термометры, гигрометры Термопредохранители, термостаты Терморегуляторы Термоусадка Тиристоры, симисторы, динисторы Транзисторы Трансформаторы Универсальные тестеры и USB-вольтметры Ферриты; ферритовые фильтры Часы реального времени Шлейфы Шнуры сетевые на 220 В Щетки для электродвигателей Энкодеры

Различия AC и DC ксенона

На сегодняшнее время в продаже существует адаптивный ксенон с лампами и блоками розжига AC и DC. Это один и тот же ксенон, но имеющий некоторые различия, о которых вы, как покупатель и пользователь, обязательно должны знать. Этот материал посвящен ксенону AC и DC, особенностям, отличиям и многому другому, что полезно будет знать.

Вступительная часть о ксеноне AC и DC

На первый взгляд отличить блоки розжига AC и DC невозможно. Главное их различие в том, что AC – это блоки розжига, которые имеют переменный ток, а DC – постоянный. Различие таких двух ксенонов можно заметить при их работе, а точнее во время розжига и поддержания тлеющего разряда. Мерцание ламп выдает блоки розжига DC.

Для того, чтобы конкретно понять различия между ксеноном AC и DC необходимо знать их конструкцию. Разительно отличаются такие комплекты именно по принципу работы, что является наиболее важным для данного устройства в светотехнике для автомобилей. Как уже отмечалось, их принцип работы виден в момент розжига ксеноновой лампы и поддержании горения. Для того, чтобы образовать электрическую дугу между электродами в колбе лампы необходима мощная подача импульса, то есть тока до 25000 В.

После того, как запустилось горение источника, для поддержания функционирования лампы необходима беспрерывная подача тока с напряжением 80-85 В, и следит за этим контроллер, который вмонтирован в балласт игнитора. Это стандартный принцип работы блоков розжига ксеноновых ламп. В AC блоках присутствует игнитор (инвертер) и стабильно работающий стабилизатор, в отличие от комплектов DC.

Комплекты блоков розжига DC: принцип розжига лампы

Адаптивные блоки розжига и ксеноновые лампы с постоянным током DC имеют значительно меньшую стоимость, легкий вес и небольшие габариты. Они обеспечивают единичный и нецикличный разряд, что и приводит, зачастую, к дрожанию электрической дуги и мерцанию света ксенонового источника. Чтобы правильно активизировать работу ксеноновой лампы необходим повторный импульс, что занимает дополнительные несколько секунд на ожидание повторной подачи тока. Отметим, что система DС по качеству намного лучше, чем галоген, но все же уступает комплектам AC c переменным током.

Комплекты блоков розжига AC: принцип розжига лампы

Ксеноновые блоки розжига и лампы с переменным током AC работают намного стабильнее и лучше, поскольку оснащены специальным стабилизатором, выравнивающим напряжение. АС блоки создают импульсы необходимой частоты и мощности, что и позволяет обеспечить бесперебойность и стабильность выдачи света лампами. Для того, чтобы создать амплитуду колебания в блоках и лампах АС используются специальные игниторы (иногда могут называться инверторами), которые обеспечивают преобразование низковольтного тока в высоковольтный импульс и наоборот. Таким образом из напряжения бортовой сети транспортного средства 12 В (иногда 24 В) обеспечивается генерация тока в 25000 В, что в считанные секунды гарантирует розжиг ксенонового излучателя. Стоит отметить, что у блоков АС есть двусторонняя связь с ксеноновыми лампами, таким образом, если свет начинает тухнуть, то блок обеспечивает подачу высоковольтного импульса, чтобы не привести к деактивации излучателя. Таким образом, комплекты адаптивного ксенона АС более стабильно работают, не наблюдается мерцаний ламп и скачков напряжения.

Сравнительная характеристика блоков АС и DC

Параметры	Блоки AC	Блоки DC
Ток	Переменный	Постоянный
Стартовый импульс	Один мощный импульс в 25000 В, что обеспечивает моментальный розжиг ксеноновой лампы. Лампа моментально разжигается, не наблюдается мерцаний и снижения яркости света.	Иногда стартовый импульс полностью не активизирует электрическую дугу, а поэтому приходится ждать повторной реакции, что занимает намного больше времени и свет лампы мерцает.
Вес	Имеют больший вес, чем блоки с постоянным током, благодаря конструктивным особенностям.	Характеризуются максимальной легкостью, а поэтому не создают давление на блок фары.
Габариты	Бывают разные габариты, в зависимости от поколения.	Блоки обладают практически одинаковыми габаритами.
Конструкция	Имеют игнитор (инвертер) и стабилизатор.	Отсутствует инвертер и стабилизатор напряжения.
Форм-фактор	Бывают стандартного размера и слим, для использования в авто с маленьким подкапотным пространством.	Практически все блоки розжига имеют стандартные размеры, но меньшего формата, чем обыкновенные блоки АС.
Звуковой сигнал	Обладают специальным звуковым сигналом, который со временем затухает и оповещает водителя о пригодности ксенона для использования и начала движения авто.	Блоки розжига постоянного тока не обеспечивают подачу звукового сигнала для водителя, а поэтому приходится ждать дольше, чтобы начать движение.
Лампы	Используется исключительно с лампами переменного тока АС. Если подключить блок с лампами DC, то свечение не активизируется, поскольку блок не создает специальную полярность, которая нужна для функционирования ламп с постоянным током.	Необходимо использовать исключительно с лампами DC. Если же подключить блок к лампам с переменным током АС, то увеличивается износ и ламп, и разжигающего изделия. К тому же свет ламп АС будет «дрожать», за счет отсутствия стабильности в дуговом разряде.
Длительность эксплуатации	Использовав лампы и блоки АС комплект прослужит в среднем 2500-3000 часов.	Пользуясь лампами и блоками DC свет фар будет годен в течении 1500-2000 часов.
Процент дефективности	В среднем 2% брака.	В среднем 5% брака.
Надежность	Блоки обладают высокой надежностью и стабильностью работы, не допускают короткого замыкания и гарантируют бесперебойность свечения ксеноновой лампы.	Надежность, по сравнению с блоками розжига АС немного снижена, не говоря о стабильности функционирования и бесперебойности свечения ксенонового излучателя.
Устойчивость к температурным перепадам	Блоки обладают высокой устойчивостью к перепадам температуры, корпус надежно и герметично запаян, а элементы, которые максимально подвержены выходу из строя при попадании влаги — спрятаны.	Стоит отметить, что блоки DC и AC по устойчивости к температуре идентичны. К тому же, благодаря качественному герметику блоки постоянного напряжения не подвержены попаданию влаги.
Стоимость	За счет того, что блоки розжига АC оснащаются дополнительными компонентами, они стоят на порядок дороже, чем устройства постоянного тока.	Стоят намного дешевле, чем блоки розжига с переменным током, поскольку отсутствуют важные компоненты, например, стабилизатор напряжения.

Будьте бдительны!

Зачастую случается так, что приобретая блоки розжига у недобросовестных продавцов, например на базарах, или же магазинах «в подвалах» покупатели наталкиваются на мошенничество. Многие хитрят и монтируют муляж инвертера в блоки розжига DC и выдают их за AC, естественно по стоимости на порядок выше. Именно поэтому, приобретайте адаптивные комплекты ксенона только у проверенных продавцов, которые гарантируют высокое качество продукции и обязательно предоставляют гарантию на любые приобретенные комплекты. 

1. Что такое переменный ток? | 1.

Основы теории переменного тока | Часть2

1. Что такое переменный ток?

Что такое переменный ток?

Основная масса начинающих радиолюбителей начинает изучение электроники с основ постоянного тока (DC), который течет в одном направлении и/или обладает напряжением постоянной полярности. Постоянный ток — это вид электричества, производимого батареями (имеющими положительные и отрицательные клеммы), или вид заряда, производимого трением определенных типов материалов друг о друга.

Однако, постоянный ток не является единственным видом электричества. Некоторые источники электропитания (в первую очередь роторные электромеханические генераторы) производят такое напряжение, полярность которого меняется с течением времени. Такой вид электричества известен как переменный ток (АС):

 

 

Так же как знакомое нам условное обозначение батареи используется для обозначения любого источника постоянного напряжения, кружок с волнистой линией внутри используется для обозначения любого источника переменного напряжения.

Можно было бы подумать, что практическое применение переменного тока ограничено. И действительно, в некоторых случаях переменный ток уступает постоянному по части практического применения. В тех системах, где электричество используется для рассеивания энергии в форме тепла, полярность или направление тока не имеет значения, — вполне достаточно, чтобы напряжения и тока хватало нагрузке для производства необходимого тепла (рассеивания энергии).   Однако, используя переменный ток, можно создавать гораздо более эффективные электрогенераторы, электродвигатели и системы распределения энергии. Благодаря этому, в высокомощных системах преобладает использование именно переменного тока. Чтобы понять, почему это так, нам нужно узнать немного больше о переменном токе как таковом.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, электродвижущая сила, возникающая в замкнутом проводящем контуре пропорциональна скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную этим контуром. Это основополагающий принцип работы генератора переменного тока, или альтернатора.

 

Принцип работы альтернатора

 

Заметьте, как меняется полярность напряжения на катушках, когда при вращении возле них оказываются разные полюсы магнита. При соединении с нагрузкой такое напряжение будет создавать ток, периодически меняющий направление своего движения. Чем быстрее вращается вал альтернатора, тем быстрее будет вращаться магнит, и тем чаще напряжение будет менять полярность, а ток – направление за определённый промежуток времени.

Несмотря на то, что генераторы постоянного тока работают так же по принципу электромагнитной индукции, их устройство гораздо сложнее, чем у их соперников, генераторов переменного тока. У генераторов постоянного тока обмотка находится на валу (у альтернаторах на валу находится магнит), и эта вращающаяся обмотка соприкасается с неподвижными угольными «щётками». Такая конструкция необходима для переключения изменяющейся полярности на выходе катушки во внешнюю схему, чтобы на последней создавалась постоянная полярность: 

 

Принцип работы генератора постоянного тока

 

Генератор, показанный на данном рисунке, производит два импульса напряжения за одно вращение вала. Оба импульса имеют одинаковую полярность. Чтобы генератор постоянного тока производил постоянное напряжение, а не короткие импульсы за каждый полупериод вращения, создаётся набор обмоток, которые периодически входят в контакт с щётками.  Приведенный выше рисунок в упрощенной форме показывает то, что вы увидите на практике.

Проблемы, связанные с возникновением и прерыванием электрического контакта при движении обмотки очевидны (искрение и перегрев), особенно если вал генератора вращается с большой скоростью. Если в среде вокруг генератора содержатся легковоспламеняющиеся или взрывоопасные пары, проблемы, связанные с искрообразованием, усугубляются. Для работы генератора переменного тока (альтернатора) никаких щёток и коммутаторов не требуется,  поэтому он застрахован от проблем, присущих генераторам постоянного тока.

Генераторы переменного тока имеют очевидные преимущества перед генераторами постоянного тока и при использовании их в качестве электродвигателей. В отличие от электродвигателей постоянного тока, двигатели переменного тока не страдают проблемой соприкосновения щёток с подвижной обмоткой.  Электродвигатели постоянного и переменного тока по своему устройству очень похожи на соответствующие электрогенераторы.

Таким образом, становится понятно, что конструкция генераторов и электродвигателей переменного тока гораздо проще конструкции генераторов и электродвигателей постоянного тока. Относительная простота этих устройств на практике выливается в гораздо большую надежность и рентабельность. Для чего же еще используют переменный ток? Наверняка должно быть что-то еще кроме применения его в генераторах и электродвигателях! И действительно, спектр применения переменного тока очень широк. Наверняка вы слышали о таком явлении, как взаимная индукция.  Она возникает при размещении двух или более обмоток таким образом, что переменное магнитное поле, создаваемое одной из обмоток наводит напряжение в другой. Если на одну обмотку мы подадим переменное напряжение, то на другой мы также получим переменное напряжение. Такое устройство известно как трансформатор.

 

 

Главное предназначение трансформатора состоит в его способности повышать и понижать напряжение на вторичной обмотке. Напряжение переменного тока, возникающее во вторичной обмотке равно напряжению переменного тока на первичной обмотке, умноженному на коэффициент отношения числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной. Если же со вторичной обмотки ток подаётся в нагрузку, то изменение тока на вторичной обмотке будет прямо противоположным: ток первичной обмотки умножается на коэффициент отношения числа витков первичной к числу витков вторичной обмотки. Механическим аналогом подобных отношений может служить пример с крутящим моментом и скоростью (вместо напряжения и тока, соответственно): 

 

 

Если соотношение витков обмоток обратное, т.е. первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная, то трансформатор увеличивает напряжение источника до более высокого уровня: 

 

 

Способность трансформатора повышать и понижать переменное напряжение дает переменному току неоспоримое преимущество над постоянным в области распределения энергии (см. рисунок ниже). Гораздо эффективнее передавать электроэнергию на большие расстояния при высоком напряжении и низком токе (провода меньшего диаметра с меньшими потерями на сопротивление), а затем понижать напряжение и усиливать ток при подаче энергии конечным потребителям.

 

 

Благодаря трансформаторам передача электрической энергии на большие расстояния стала гораздо более практичной. Не имея возможности эффективного увеличения и понижения напряжения было бы непомерно дорого создавать системы энергообеспечения для больших расстояний (более нескольких десятков километров).

Для работы трансформаторов необходим только переменный ток. Поскольку явление взаимоиндукции основано на переменных магнитных полях,  трансформаторы просто не будут работать на постоянном токе (постоянный ток способен создавать только постоянные магнитные поля). Конечно, на первичную обмотку трансформатора можно подать постоянный прерывистый (импульсный) ток, чтобы создать переменное магнитное поле (как это делается в автомобильной системе зажигания, для создания искры в свече от низковольтной батареи постоянного тока), но в таком варианте импульсный постоянный ток ничем не отличается от переменного.  Возможно, именно по этой причине переменный ток находит более широкое применение в энергосистемах.

В чем отличие DC станций от AC станций для зарядки электромобиля?

Разбираясь в терминологии, касающейся зарядки электромобилей, вы наверняка столкнетесь с сокращениями AC или DC, также часто в употреблении встречаются более расхожие термины «быстрые» и «медленные» зарядки. Давайте разберемся, что же это и в чем их отличие.

Начнем со школьного курса физики:

• AC (Alternate Current) — это сокращение обозначает переменный ток;
• DC (Direct Current) — постоянный ток.

Домашние и промышленные розетки, которые вы встречаете ежедневно, выдают переменный ток. С постоянным вы встречаетесь в быту, когда речь заходит о персональной бытовой технике, в которой есть батарейки и аккумуляторы форматов ААА и прочих распространенных.

Аккумулятор электромобиля состоит из множества соединенных между собой ячеек, зачастую напоминающих аккумуляторы для бытовой техники, которые заряжаются только постоянным током и, соответственно, отдают обратно постоянный ток. При зарядке используется выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный. Все электромобили имеют «на борту» такое устройство. 

Но ввиду габаритов этих преобразователей (с мощностью размеры и вес устройств растут) пытаться уместить на шасси электромобиля массивное устройство, которое может пропустить и преобразовать мощность, достаточную для зарядки за час или тем более за 10-20 минут, не имеет никакого смысла. Поэтому выпрямители, установленные непосредственно в электромобиле или «бортовые чарджеры», имеют ограниченную пропускную мощность, а мощные и массивные преобразователи остаются «за бортом».

Медленные зарядки АС:

AC или медленные зарядные станции — всего лишь «умные» коммутаторы переменного тока, которые подают имеющийся переменный ток (никак на него не воздействуя и не преобразуя) по кабелю в электромобиль на бортовой чарджер. Они  управляют процессом зарядки по специальным сигнальным проводам и реализуют следующие важные функции:

• Согласование процесса зарядки с электромобилем, лишь после которого включается ток, а по окончании зарядки — отключается;

• Контроль мощности — указывает электромобилю максимально допустимый ток и контролирует его, дабы электромобиль не перегрузил сеть и не «вырубил» автоматы;

• Безопасность — отвечает за экстренное отключение тока, в случае обнаружения его утечек на зарядном кабеле или корпусе станции, а также в самом электромобиле. Отслеживание качества и работоспособности заземления.

Продвинутые АС зарядные станции часто имеют дополнительные функции: счетчики «закачанных» киловатт, таймеры задержки, интеллектуальные функции управления нагрузкой (динамическая балансировка), подключение к облачным системам управления, мониторинга и многие другие.

Быстрые зарядки DC:

Мощные преобразователи переменного тока (40-200 кВт и даже более) остаются стоящими на земле и подключаются напрямую к аккумуляторной батарее через специальные разъемы, в которых есть силовые и сигнальные кабели. За что отвечает DC станция?

• Согласовывает процесс зарядки с электромобилем и лишь после согласования включает ток, по окончании отключает;

• Ограничивает и регулирует ток по командам от BMS (Battery Management System — система управления батареей), дабы без перегрузок и перегревов провести процесс зарядки;

• Следит за безопасностью процесса зарядки — отключает ток при возникновении утечек тока на зарядном кабеле или корпусе станции, в  самом электромобиле, возникновении неполадок в заземлении;

• Отслеживает температуру разъемов, во избежание перегрева.

Все зарядные станции DC имеют счетчики, функции балансировки и подключаются к облачным системам управления, мониторинга, расчётов по общепринятому в мире протоколу OCPP (Open Charge Point Protocol).

В интернете, сопроводительной литературе, статьях и т.д. вы также можете встретить обозначения:

• Mode 2 — это зарядка через небольшую переносную АС станцию;
• Mode 3 — зарядка более мощным током через стационарную;
• Mode 4 — это уже зарядные станции DC.

Надеемся, нам удалось ответить на Ваши вопросы. Спасибо за прочтение. Водите с удовольствием, будьте осторожны на дорогах и оставайтесь с нами.

Что такое переменный ток (AC)?

AC: Электрический ток, который постоянно меняет направление.

AC — это краткая форма от «переменного тока», в которой электрический заряд меняет направление на обратное через равные промежутки времени, создавая чередующиеся положительные и отрицательные значения одинаковой величины.

Переменный ток имеет синусоидальную форму, при которой напряжение постоянно увеличивается от нуля до максимального положительного пикового напряжения. Затем он меняет направление и падает до нуля в отрицательном направлении, пока не достигнет отрицательного пикового значения, которое равно положительному по величине и отличается только полярностью.Напряжение снова меняется на противоположное и поднимается к нулевой точке, чтобы завершить один цикл. Этот процесс повторяется с номинальной частотой 50 или 60 Гц (циклов в секунду).

Скорость изменения направления определяется количеством полных циклов в секунду и называется частотой. Два обычно используемых стандарта частоты для бытовых и промышленных приложений: 50 Гц, который используется в большинстве частей мира, и 60 Гц, используемый в США и некоторых других регионах.

Другая частота — 400 Гц. Она используется в самолетах, космических кораблях, морских, военных и других чувствительных приложениях, где требуется легкое оборудование и более высокие скорости двигателя.

Переменный ток генерируется с помощью гидро-, дизельных, паровых или ветряных турбин. Другие источники — это возобновляемые источники энергии, такие как солнечная; однако некоторые из них производят постоянный ток и должны быть преобразованы в переменный ток перед подачей в сеть.

Переменный ток — это обычная форма выработки и распределения электроэнергии из-за простоты его генерации и распределения.Переменное напряжение легко повышается и понижается для соответствия любому требуемому уровню напряжения. Чтобы минимизировать потери мощности в проводниках, электрическая мощность передается при высоких напряжениях и малых токах. Позже это снижается на уровне распределения и потребителя, чтобы удовлетворить потребности потребителя.

Большая часть электрического и электронного оборудования использует переменный ток напряжением 220–240 В или 110–120 В для бытовых и офисных приложений и 415 В для промышленных. Однако большая часть оборудования и особенно вся электроника используют внешние или внутренние блоки питания для преобразования переменного тока в соответствующий постоянный ток (DC), необходимый для электронных устройств и цепей.

Переменный ток обычно подается на оборудование по трем проводам

• Горячая проволока передает мощность.
• Нейтраль обеспечивает обратный путь для тока в горячем проводе. Он также связан с землей.
• Третий провод — это земля, которая также связана с землей, она подключается к металлическим частям оборудования для обеспечения безопасности и исключения опасности поражения электрическим током.

Глоссарий по источникам питания

12.1 Источники переменного тока — Введение в электричество, магнетизм и электрические цепи

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

---

По окончании раздела вы сможете:

• Объясните разницу между постоянным током (dc) и переменным током (ac)
• Определите характеристики переменного тока и напряжения, такие как амплитуда или пик и частота

Большинство примеров, рассмотренных до сих пор в этой книге, особенно с использованием батарей, имеют источники постоянного напряжения.Таким образом, как только ток установлен, он становится постоянным. Постоянный ток (dc) — это поток электрического заряда только в одном направлении. Это установившееся состояние цепи постоянного напряжения.

Однако в большинстве известных приложений используется источник напряжения, изменяющийся во времени. Переменный ток (ac) — это поток электрического заряда, который периодически меняет направление. Переменный ток создается переменной ЭДС, которая генерируется на электростанции, как описано в разделе «Индуцированные электрические поля».Если источник переменного тока периодически меняется, особенно синусоидально, цепь называется цепью переменного тока. Примеры включают коммерческую и бытовую энергетику, которая обслуживает так много наших потребностей.

Напряжение и частота переменного тока, обычно используемые на предприятиях и дома, различаются по всему миру. В типичном доме разность потенциалов между двумя сторонами электрической розетки чередуется синусоидально с частотой или и амплитудой или в зависимости от того, живете ли вы в Северной Америке или Европе, соответственно.Большинство людей знают, что разность потенциалов для электрических розеток равна либо в Северной Америке, либо в Европе, но, как объясняется далее в этой главе, эти напряжения не являются пиковыми значениями, приведенными здесь, а скорее связаны с обычными напряжениями, которые мы видим в наших электрических розетках. На рисунке 12.1.1 показаны графики зависимости напряжения и тока от времени для типичных источников постоянного и переменного тока в Северной Америке.

(рисунок 12.1.1)

Рисунок 12.1.1 (a) Напряжение и ток постоянного тока постоянны во времени после установления тока.(б) Напряжение и ток в зависимости от времени сильно различаются для переменного тока. В этом примере, который показывает мощность переменного тока 60 Гц и время t в секундах, напряжение и ток синусоидальны и находятся в фазе для простой цепи сопротивления. Частоты и пиковое напряжение источников переменного тока сильно различаются.

Предположим, мы подключаем резистор к источнику переменного напряжения и определяем, как напряжение и ток изменяются во времени на резисторе. На рисунке 12.1.2 показана схема простой схемы с источником переменного напряжения.Напряжение синусоидально колеблется во времени с фиксированной частотой, как показано, либо на клеммах батареи, либо на резисторе. Следовательно, переменное напряжение , или «напряжение на вилке», может быть выражено как

.

(12.1.1)

где — напряжение в момент времени, — пиковое напряжение, а — угловая частота в радианах в секунду. Для типичного дома в Северной Америке и тогда как в Европе

Для этой простой цепи сопротивления, поэтому переменного тока , то есть ток, который синусоидально колеблется во времени с фиксированной частотой, равен

.

(12.1.2)

, где — текущий момент, а — пиковый ток, равный. В этом примере напряжение и ток считаются синфазными, что означает, что их синусоидальные функциональные формы имеют пики, впадины и узлы в одном и том же месте. Они колеблются синхронно друг с другом, как показано на рисунке 12.1.1 (b). В этих уравнениях и на протяжении всей главы мы используем строчные буквы (например,) для обозначения мгновенных значений и заглавные буквы (например,) для обозначения максимальных или пиковых значений.

(рисунок 12.1.2)

Рисунок 12.1.2 Разность потенциалов между выводами источника переменного напряжения колеблется, поэтому на источнике и резисторе синусоидальные волны переменного тока накладываются друг на друга. Математическое выражение для дается формулой

Ток в резисторе чередуется взад и вперед, как управляющее напряжение, поскольку, например, если резистор представляет собой люминесцентную лампочку, он становится ярче и тускнеет раз в секунду по мере того, как ток постоянно проходит через ноль.Мерцание слишком быстрое, чтобы его могли заметить глаза, но если вы помашите рукой взад и вперед между лицом и флуоресцентным светом, вы увидите стробоскопический эффект переменного тока.

ПРОВЕРЬТЕ ПОНИМАНИЕ 12.1

Если рассматривать европейский источник переменного напряжения, какова разница во времени между переходами через ноль на графике зависимости переменного напряжения от времени?

Кандела Цитаты

лицензионного содержимого CC, конкретная атрибуция

• Загрузите бесплатно с http: // cnx.org/contents/[email protected]. Получено с : http://cnx.org/contents/[email protected]. Лицензия : CC BY: Attribution

Цепь

переменного тока — напряжение, ток и мощность

В цепи переменного тока — переменный ток генерируется от источника синусоидального напряжения

Напряжение

Токи в цепях с чисто резистивными, емкостными или индуктивными нагрузками.

Мгновенное напряжение в синусоидальной цепи переменного тока может быть выражено в форме во временной области как

u (t) = U _max cos (ω t + θ) (1)

где

u (t) = напряжение в цепи в момент времени t (В)

U _max = максимальное напряжение при амплитуде синусоидальной волны (В)

t = время (с)

ω = 2 π f

= угловая частота синусоидальной волны (рад / с)

f = частота (Гц, 1 / с)

θ = фазовый сдвиг синусоидальной волны (рад)

Мгновенное напряжение альтернативно можно выразить в частотной области (или векторной) форме как

U = U (jω) = U _max e ^jθ (1а)

где

U (jω) = U = комплексное напряжение (В)

Вектор — это комплексное число, выраженное в полярной форме, состоящее из величины, равной максимальной амплитуде синусоидального сигнала, и фазы. угол, равный фазовому сдвигу синусоидального сигнала относительно косинусоидального сигнала.

Обратите внимание, что конкретная угловая частота — ω — явно не используется в выражении вектора.

Ток

Мгновенный ток может быть выражен в временной области формы как

i (t) = I _m cos (ω t + θ) (2)

где

i (t) = ток в момент времени t (A)

I _max = максимальный ток при амплитуде синусоидальной волны (A)

Токи в цепях с чистые резистивные, емкостные или индуктивные нагрузки показаны на рисунке выше.Ток в «реальной» цепи с резистивной, индуктивной и емкостной нагрузкой показан на рисунке ниже.

Мгновенный ток в цепи переменного тока альтернативно можно выразить в частотной (или векторной) форме как

I = I (jω) = I _max e ^jθ (2a)

, где

I = I (jω) = комплексный ток (A)

Частота

Обратите внимание, что частота большинства систем переменного тока является фиксированной — например, 60 Гц в Северной Америке и 50 Гц в большей части остального мира.

Угловая частота для Северной Америки

ω = 2 π 60

= 377 рад / с

Угловая частота для большей части остального мира составляет

ω = 2 π 50

= 314 рад / с

Активная нагрузка

Напряжение на резистивной нагрузке в системе переменного тока можно выразить как

U = RI (4)

, где

R = сопротивление (Ом)

Для резистивной нагрузки в цепи переменного тока напряжение равно в фазе с током.

Индуктивная нагрузка

Напряжение на индуктивной нагрузке в системе переменного тока может быть выражено как

U = j ω LI (5)

, где

L = индуктивность (генри)

Для индуктивной нагрузки ток в цепи переменного тока составляет π / 2 (90 ^o ) фаза после напряжения (или напряжение перед током).

Емкостная нагрузка

Напряжение на индуктивной нагрузке в системе переменного тока можно выразить как

U = 1 / (j ω C) I (6)

где

C = емкость (фарад)

Для емкостной нагрузки ток в цепи переменного тока опережает напряжение на π / 2 (90 ^o ) фаза .

В реальной электрической цепи присутствует смесь резистивных, емкостных и индуктивных нагрузок со сдвигом фазы напряжение / ток в диапазоне — π / 2 <= φ <= π / 2 , как показано на рисунок ниже.

Ток в «реальной» цепи со смесью резистивных, индуктивных и емкостных нагрузок. φ — фазовый угол между током и напряжением.

Импеданс

Закон Ома для сложного переменного тока может быть выражен как

U _z = I _z Z (7)

, где

U _z = падение напряжения на нагрузке (вольт, В)

I _z = ток через нагрузку (ампер, А)

Z = полное сопротивление нагрузки (Ом, Ом)

Полное сопротивление в цепи переменного тока можно рассматривать как комплексное сопротивление.Импеданс действует как частотно-зависимый резистор, где сопротивление является функцией частоты синусоидального возбуждения.

Импедансы в серии

Результирующий импеданс для последовательных сопротивлений может быть выражен как

Z = Z ₁ + Z ₂ (7b)

Сопротивление параллельно

Результирующее полное сопротивление для параллельных сопротивлений может быть выражено как

1 / Z = 1 / Z ₁ + 1 / Z ₂ (7c)

Полная проводимость

Полная проводимость — это инвертированный импеданс

Y = 1 / Z (8)

, где

Y = полная проводимость (1 / Ом)

RMS или эффективное напряжение

RMS-значение — это эффективное значение синусоидального напряжения или тока.

RMS — среднеквадратичное значение — или эффективное напряжение может быть выражено как

U _rms = U _eff

= U _max / (2) ^1/2

= 0,707 U _макс. (9)

где

U _{действ. = максимальное напряжение (амплитуда) источника синусоидального напряжения (В)}

RMS — среднеквадратическое значение — или эффективный ток может быть выражен как

I _rms = I _eff

= I _max / (2) ^1/2

= 0.707 I _max (10)

где

I _rms = I _eff

= RMS ток (A)

I 4 max _{= максимальный ток (амплитуда) источника синусоидального напряжения (A)}

Вольтметры и амперметры переменного тока показывают среднеквадратичное значение напряжения или тока — или 0,707 максимальных пиковых значений. Максимальные пиковые значения равны 1.В 41 раз больше значений вольтметра.

Пример

• для системы 230 В, U _{среднеквадратичное значение} = 230 В и U _макс. = 324 В
• для системы 120 В U _{среднеквадратичное значение} = 120 В и U _max = 169 В

Трехфазное напряжение переменного тока — от линии к линии и от линии к нейтрали

В трехфазной системе переменного тока напряжение может подаваться между линиями и нейтралью (фазный потенциал), или между линиями (линейный потенциал).Результирующие напряжения для двух общих систем — европейской системы 400/230 В и североамериканской системы 208/120 В указаны для одного периода на рисунках ниже.

400/230 В перем. Тока

print 400/230 В Трехфазная диаграмма

• L1, L2 и L3 — это три фазы, соединяющие потенциалы нейтрали — фазовые потенциалы
• L1 к L2, L1 к L3 и L2 — L3 — это трехфазные линейные потенциалы — линейные потенциалы
• L2, L2 и L3 — результирующий потенциал трех фаз в сбалансированной цепи — результирующий потенциал = 0

Величина линейных потенциалов равна 3 ^1/2 (1.73) величина фазового потенциала.

U _{действующее значение, линия} = 1,73 U _{действующее значение, фаза} (11)

208 В / 120 В перем. мощность, которая выполняет фактическую работу в цепи — может быть рассчитана как

P = U _rms I _rms cos φ (12)

, где

P = активная активная мощность (Вт)

φ = фазовый угол между током и напряжением (рад, градусы)

Cos φ также называется коэффициентом мощности.

Реактивная мощность в цепи может быть рассчитана как

Q = U _rms I _rms sin φ (13)

Q = реактивная мощность (VAR)

Текущая война: реальная история Edison, Westinghouse & Tesla

И пока лампочки продолжали гореть, а генераторы гудели, компания, обеспечивающая электроэнергию, одержала победу в войне конкурирующих электрических систем. Гениальные изобретатели и промышленники — с Томасом Эдисоном с одной стороны, против Джорджа Вестингауза и Николы Теслы с другой — боролись за то, чтобы возглавить технологическую революцию, которая с тех пор движет человечеством.Успех на ярмарке, по сути, объявил победителя.

Другие исторические телешоу и фильмы, которые, как мы думаем, вам понравятся…

• Реальная история Змей : Правдивая история Чарльза Собхраджа
• The Irregulars : реальная история сверхъестественного спин-оффа Netflix «Шерлок»
• Реальная история, вдохновившая фильм о Второй мировой войне Борзая

Ознакомьтесь с нашим полным обзором лучших исторических телепрограмм и фильмов, доступных для потоковой передачи прямо сейчас

До Войны течений имя Томаса Эдисона уже было нарицательным.К концу 1870-х годов, когда ему едва исполнилось 30, американец разработал почти волшебное звукозаписывающее устройство, названное фонографом, и основал свою «фабрику изобретений» в Менло-Парке, штат Нью-Джерси.

Затем, после месяцев испытаний, Эдисон продемонстрировал первую в мире практичную лампу накаливания. Это был решающий момент в его карьере, но совершенствование прочного, безопасного и массового производства электрического света без средств для его питания было бы похоже на изобретение автомобиля без топлива и дорог.Эдисону требовалась совершенно новая система и инфраструктура для распределения электроэнергии. Компания Edison Illuminating Company использовала постоянный ток (DC), при котором энергия постоянно течет в одном направлении, как батарея. Это питало его лампочки, и он имел соответствующие патенты, поэтому у Эдисона был практический и серьезный финансовый стимул для того, чтобы сделать DC стандартом для всей территории Соединенных Штатов.

Томас Эдисон собрал изобретателей на своей фабрике изобретений Менло-Парк.(Изображение Bettmann / Getty Images)

Две системы

Первая электростанция открылась на Перл-стрит, Нью-Йорк, в сентябре 1882 года и начала обслуживать 59 клиентов. По мере того как последовали новые заводы, дома и предприятия, и вскоре начали поступать гонорары, Эдисон парировал нападки прессы со стороны находящихся под угрозой газовых компаний, обвинявших электричество в том, что оно слишком опасно. Однако за этими достижениями скрывалась гораздо более серьезная проблема — неизбежная правда о том, что у DC есть недостатки.

Его нельзя было передавать на большие расстояния без потери большого количества энергии, настолько, что заводы должны были находиться в пределах мили от потребителей.Это включало больше заводов, больше генераторов и больше медной проводки. Кроме того, поскольку постоянный ток работал с постоянной скоростью, для подачи разных напряжений потребовались бы отдельно установленные линии, что делало его еще более дорогим.

Переменный ток (AC), при котором поток меняет направление десятки раз в секунду, не имел этих проблем. Трансформатор, который в 1880-х годах перешел от теоретической идеи к функциональному использованию, мог «повышать» напряжение, что позволяло передавать электричество на гораздо большие расстояния, чем постоянный ток, с незначительными потерями.Затем высокое напряжение будет «понижаться» другим трансформатором в конце линии, чтобы сделать его безопасным для использования. Поскольку электричество можно было транспортировать на большие расстояния, электростанции могли быть крупнее — значит, их было бы меньше — и дешевле в эксплуатации. AC также использовал более тонкую медь, что еще больше снизило затраты. Однако она еще не была доведена до совершенства, так как в полностью функциональной системе все еще не было некоторых нововведений и улучшений. Так было до тех пор, пока не появился блестящий сербский математик, инженер и провидец.

Улицы Всемирной выставки 1893 года были освещены ночью — как и звали человека, подавшего энергию. (Изображение Alamy)

Никола Тесла, побывавший в Америке в 1884 году с четырьмя центами в кармане, начал работать на Edison Machine Works, совершенствуя генераторы постоянного тока. У него это хорошо получалось, когда однажды он не спал всю ночь, чтобы починить динамо-машины на океанском лайнере SS Oregon. Как и Эдисон, он работал много часов, мало спал и имел неутолимое стремление к инновациям.Но Тесла всегда считал, что будущее распределения электроэнергии зависит от переменного тока, и оставил работу после того, как Эдисон отверг его идеи как «великолепные», но «совершенно непрактичные».

Неустрашимый Тесла потратил следующие несколько лет на сбор средств для своей лаборатории, в том числе на рытье канав для проводов Эдисона и разработку системы переменного тока. Его асинхронный двигатель использовал многофазный ток, который меняет правила игры (переменный ток течет волнами, поэтому он заполняет «впадины» несколькими напряжениями) для создания вращающегося магнитного поля (что означает меньшее количество механических частей, требующих обслуживания).У Теслы были идеи, но не капитал и ноу-хау в бизнесе.

У промышленника из Питтсбурга по имени Джордж Вестингауз было и то, и другое. В отличие от своего конкурента Эдисона, который наслаждался своей знаменитостью, Вестингауз держался в секрете и не любил фотографироваться. Он был сообразительным бизнесменом, заработав состояние на железной дороге, и сразу осознал важность работы Теслы для своих амбиций в отношении AC. Компания Westinghouse не только предложила Тесле работу консультанта, но и приобрела патенты за 60 000 долларов наличными или акциями и 2 доллара.50 за каждую проданную мощность электроэнергии — сегодня все это стоит миллионы.

Эдисон против Вестингауза: ваш гид

Двое мужчин хотели одного и того же — контролировать распределение энергии, но у них были очень разные способы достижения этого

Перед войной

Эдисон: Томас Эдисон получил всемирную известность в 1887 году благодаря своему фонографу. Он работал над звукозаписывающим устройством, среди прочего, в созданной им промышленной исследовательской лаборатории — первой в своем роде — в Менло-Парке.

Westinghouse: После службы в Гражданской войне в США Джордж Вестингауз заработал состояние на изобретении воздушного тормоза, который значительно повысил безопасность на быстрорастущих железных дорогах. Затем промышленник основал компанию, чтобы обеспечить внедрение его инноваций в области тормозов и сигнализации.

Токи

Edison: Постоянный ток (DC) Электрический заряд течет в одном направлении при постоянном напряжении или токе, как в батарее.

Westinghouse: Переменный ток (AC) Ток меняет направление несколько раз в секунду.На графике AC выглядит как волна пиков и впадин.

Плюсы нынешнего

Эдисон: Когда Эдисон пришел первым, станции постоянного тока стали стандартом (он даже разработал счетчик, чтобы клиенты могли выставлять счета в соответствии с потреблением). Энергия постоянного тока может храниться как резервная и передаваться при более низких и безопасных напряжениях.

Westinghouse: Важно отметить, что переменный ток может передаваться на большие расстояния без больших потерь. Это означало, что нужно было меньше электростанций, чем с постоянным током, и они могли охватывать более отдаленные регионы.Это было проще и дешевле производить.

Минусы нынешнего

Эдисон: DC имел небольшой диапазон передачи до потери значительного количества энергии. Электростанции должны были находиться в пределах мили от своих клиентов — поэтому они были рентабельны только в больших и малых городах — и требовали более тяжелой и более дорогой медной проводки.

Westinghouse: Передача переменного тока на большие расстояния означала повышение его с помощью трансформатора до очень высоких напряжений. Это означало, что плохо изолированные провода были чрезвычайно опасны.

Союзники военного времени

Эдисон: Первоначально Эдисон пользовался поддержкой очень богатых финансистов Дж. П. Моргана и семьи Вандербильтов, а также всеми ресурсами Менло-Парка. В своих попытках продемонстрировать опасность переменного тока он вступил в сговор с инженером-электриком Гарольдом П. Брауном.

Westinghouse: Никола Тесла, сербский математик и инженер, был ценным партнером, обладающим гением заставить работать переменного тока, в то время как Westinghouse имел деловую хватку, чтобы продать его.Тесла продал ему несколько патентов, касающихся его многофазного двигателя, за крупную сумму, акции и гонорары.

Тактика боя

Эдисон: Эдисон начал злобную клеветническую кампанию, чтобы дискредитировать AC. Это включало в себя поражение электрическим током зверинца животных — от бродячих собак до слона по имени Топси в 1903 году — и первого человека на электрическом стуле.

Westinghouse: Его компания на первых порах продала убыточные, чтобы усилить монополию Эдисона и построила станции в районах, не охваченных ограниченным радиусом действия округа Колумбия.Затем Вестингауз обеспечил контракт на освещение Всемирной выставки 1893 года в Чикаго, поставив заниженную цену конкурса.

После войны

Эдисон: Он продолжал изобретать и развивать идеи других (или покупать их). Некоторые из них изменили мир — его кинопроектор, кинетоскоп (на фото) — другие оказались менее успешными, особенно его предприятие по добыче железной руды.

Westinghouse: Его компания на первых порах продала убыточные, чтобы усилить монополию Эдисона и построила станции в районах, не охваченных ограниченным радиусом действия округа Колумбия.Затем Вестингауз обеспечил контракт на освещение Всемирной выставки 1893 года в Чикаго, поставив заниженную цену конкурса.

Их собственными словами

Эдисон: «Гений — это один процент вдохновения и 99 процентов пота».

Westinghouse: «Если когда-нибудь обо мне скажут, что в моей работе я что-то сделал для благополучия и счастья моего ближнего, я буду удовлетворен».

Раздвижной амортизатор

«По моему мнению, Джордж Вестингауз был единственным человеком на этом земном шаре, который мог воспользоваться моей системой переменного тока в сложившихся тогда обстоятельствах и выиграть битву с предрассудками и властью денег», — сказал Тесла позже в жизни.«Он был одним из настоящих дворян мира, которым Америка вполне может гордиться и которому человечество в огромном долгу признательности».

Westinghouse Electric Company, созданная до вмешательства Теслы, представляла угрозу монополии Эдисона. Westinghouse нацелился на сельские районы, которые не могли быть охвачены небольшим диапазоном передачи DC, и сумел подорвать конкурирующий бизнес в городах, продавая в убыток. К концу 1887 года он построил 68 электростанций вместо 121 электростанции Эдисона.Что еще хуже, Эдисон столкнулся с конкуренцией со стороны других компаний постоянного тока, таких как Thomson-Houston. С быстрым увеличением количества поставщиков электроэнергии возникли дорогостоящие судебные процессы по патентам, которые тянулись годами.

Улицы города были сплетены из паутины проводов, но многие из них рвались во время метели. (Изображение Bettmann / Getty Images)

Буквально теряя мощность и все еще пытаясь внести существенные улучшения в свой собственный дистрибутив, «Волшебник из Менло-Парка» отказался признать преимущества AC.Возможно, это произошло из-за гордости или упрямства, или из-за того, что он вложил слишком много, или из-за искренней обеспокоенности тем, что высоковольтные провода его соперников угрожают жизни людей. Или все, что выше. Какой бы ни была причина, Эдисон показал, насколько он может быть беспощадным, запустив устрашающую кампанию по очернительству.

«Точно так же, как смерть, Вестингауз убьет покупателя в течение шести месяцев», — писал он в 1886 году. Несомненно, случайные поражения электрическим током происходили, когда провода были плохо проложены или изолированы, когда через них проходили тысячи вольт, и Эдисон регулярно использовал эти смерти послужили основой для его изобличающих доказательств против А.С.

«Его влияние на мышечную деятельность настолько велико, что даже при чрезвычайно низком напряжении рука, сжимающая проводник, не может освободиться … нервная система человека может быть потрясена в течение достаточного периода времени, чтобы вызвать смерть», — писал он в статья 1889 года «Опасности электрического освещения». Тем не менее, он постоянно утверждал, что его собственный DC остается в полной безопасности. Позже Вестингауз вспоминал, как Эдисон однажды сказал: «Постоянное течение было похоже на реку, мирно текущую к морю, а переменное течение было похоже на поток, стремительно несущийся над пропастью».

Его кампания зашла бы гораздо дальше риторики. Заручившись помощью инженера-электрика Гарольда П. Брауна, он поставил ряд ужасных экспериментов, в которых бездомных собак (купленных за 25 центов у местных мальчиков), телят и лошадей приводили в одну из его лабораторий и убивали электрическим током. Если животные недостаточно ясно выразили свою точку зрения, Эдисон также был втянут в создание первого электрического стула для казни человека.

Хотя он изначально выступал против смертной казни, ему выпала возможность, которую нельзя было упустить.Дантист из Нью-Йорка Альфред Саутвик обратился к нему по поводу своего стремления к более гуманному методу казни, чем повешение, полагая, что электричество может быть ответом. Эдисон ранее язвительно заметил, что лучшим методом было бы «нанять ваших преступников в качестве линейных монтеров в нью-йоркские компании по электрическому освещению», но Саутвику он рекомендовал «чередующиеся машины».

Хотя потрясенный Вестингауз отказался продавать для этой цели какие-либо из своих генераторов, Браун был выбран для разработки стула на основе идей Саутвика, и он позаботился о том, чтобы в нем использовался кондиционер.Эдисон даже придумал термин «Вестингауз», чтобы описать кого-то, кого ударили током. Поэтому, когда осужденный убийца Уильям Кеммлер был приговорен к смерти на электрическом стуле, Вестингауз потратил 100 000 долларов на его апелляцию — напрасно, поскольку Верховный суд отклонил аргумент, что казнь на электрическом стуле является «жестоким и необычным наказанием».

6 августа 1890 года охранники пристегнули Кеммлера к креслу с питанием от переменного тока в тюрьме Оберн и щелкнули выключателем. 17-секундный взрыв в 1000 вольт не убил его, поэтому ему пришлось ударить второй раз после мучительного ожидания, пока генератор заряжался.Когда по его телу прошло двойное напряжение, Кеммлер истек кровью, и его волосы начали опаливаться, а запах горящей плоти вызывал у некоторых свидетелей рвоту. Вестингауз, услышав о неумелой казни, заявил: «Лучше бы они использовали топор».

Смерть Джона Фикса

Серия случайных ударов током, вызванных беспорядочно пересекающимися воздушными проводами, дала много оснований опасаться электричества и подпитала крестовый поход Томаса Эдисона против переменного тока. Самая ужасная смерть наступила 11 октября 1889 года.Линейный игрок Western Union Джон Фикс потерял равновесие, поднимаясь на столб в центре Манхэттена, и схватился за то, что должно было быть телеграфным проводом низкого напряжения, не зная, что он соединился с линией высокого напряжения в нескольких кварталах от него.

Он умер мгновенно, но его тело запуталось в паутине, и его товарищам-линейным игрокам потребовалось больше получаса, чтобы освободить его. Все это время Фикс горел. Видны были синие брызги, вырывающиеся из тела, и кровь капала на улицу, где за обедом собралась многотысячная толпа, с ужасом глядя на жуткую сцену.Одна газета описала Фикса как «медленно сжигаемого». После этого провода в Нью-Йорке были перерезаны и перенесены под землю, в результате чего город остался без электричества зимой.

Война выиграна

И все же после всей дурной огласки и нападок крестовый поход Эдисона не смог предотвратить подъем AC или его прибылей от падения. Его годы поддержки DC закончились, когда он отошел в сторону, чтобы заняться другими проектами, и слияние в 1892 году с Thomson-Houston превратило его компанию в General Electric (GE), более ориентированную на переменный ток.

Когда компания Эдисона стала General Electric, она полностью переоборудовала электростанции, чтобы догнать AC. (Фото музея Скенектади; Фонд истории электротехники / CORBIS / Corbis через Getty Images)

Это не остановило борьбу за власть с Westinghouse Electric, и GE на самом деле не потребовалось много времени, чтобы наверстать упущенное, как только обязательства перед DC исчезнут. Известие о том, что на Всемирной выставке 1893 года в Чикаго, также называемой Колумбийской выставкой, посвященной 400-летию со дня прибытия Колумба в Новый Свет, будет использоваться электричество, вызвали войну торгов.Это был еще один успех для AC, так как Westinghouse выиграл контракт, переставив ставку на GE, предоставив своей компании самый публичный и зрелищный показ.

Помимо сверкающего вида сотен тысяч лампочек снаружи, в здании Электричества демонстрировались генераторы, и у Теслы было место, чтобы продемонстрировать свои работы с его обычным размахом и зрелищностью. Он продемонстрировал теорию своего асинхронного двигателя, поместив медное яйцо во вращающееся магнитное поле, где оно будет вращаться вокруг своей оси по собственной воле.

Ярмарка, являясь монументальным триумфом сама по себе, также принесла Westinghouse репутацию, необходимую для заключения столь желанного контракта на строительство гидроэлектростанции на Ниагарском водопаде. К тому времени, когда 16 ноября 1896 года великая машина начала вырабатывать энергию для города Буффало, находившегося более чем в 20 милях от него, не могло быть никаких сомнений в том, что AC выиграла Войну течений.

Подробнее об изобретениях и истории науки…

Эта статья впервые появилась в мартовском выпуске журнала BBC History Revealed за 2019 год

Tesla AC Electricity

Ссылки на другие Tesla Организации | Тесла и исследование Космоса

тесла указал на неэффективность электрического постоянного тока Эдисона. электростанции, которые были строить вверх и вниз по атлантическому побережью.Он чувствовал, что секрет кроется в использование переменного тока , потому что ему вся энергия были цикличными. Почему бы не построить генераторы, которые посылали бы электрическая энергия по распределительным линиям сначала в одну сторону, затем в другую, в несколько волн, используя принцип многофазности?

Лампы Эдисона были слабыми и неэффективными при питании от постоянного тока. Эта система имела серьезный недостаток в том, что его нельзя было перевезти более чем на две мили из-за к его неспособности перейти на высокий уровень напряжения, необходимый в течение длительного времени. передача на расстояние.Следовательно, электростанция постоянного тока была требуется с интервалом в две мили.

Постоянный ток непрерывно течет в одном направлении; чередование ток меняет направление 50 или 60 раз в секунду и может быть ступенчатым до различных уровней высокого напряжения, сводя к минимуму потери мощности на больших расстояния. Будущее за переменным током.

Никола Тесла разработал многофазную систему переменного тока генераторы, двигатели и трансформаторы и провел 40 основных U.S. патенты на система, которую купил Джордж Вестингауз, решила обеспечить Америка с системой Тесла. Эдисон не хотел терять свой DC империи, и последовала ожесточенная война. Это была война токов между переменным и постоянным током. Тесла-Вестингауз в конечном итоге стал победителем потому что AC был превосходной технологией. Это была война, выигранная за прогресс Америки и мира.

Тесла представил свои двигатели и электрические системы в классическом бумага, Новая система двигателей и трансформаторов переменного тока который он поставил перед Американским институтом инженеров-электриков в 1888 г.Одним из самых впечатляющих был промышленник и изобретатель. Джордж Вестингауз. Однажды он посетил лабораторию Тесласа по номеру и был поражен увиденным. Тесла построил модельную многофазную систему. состоящий из динамо-машины переменного тока, повышающей и понижающей трансформаторы и двигатель переменного тока на другом конце. Идеальное партнерство между Tesla и Westinghouse для общенационального использования электроэнергии в Америка началась.

ДОМ

линий передачи постоянного тока

линий передачи постоянного тока

Райан Хамерли

22 октября 2010 г.

Представлено как курсовая работа по физике 240, Стэнфордский университет, осень 2010 г.

Рис. 1: Спрос на электрическое освещение составлял главный фактор в расширении электрического покрытия в начало 20 века.(Источник: Викимедиа Commons)

В 2008 году население Земли потребляло энергию на средняя мощность 15 тераватт (т.е. 1,5 × 10 ¹³ Вт) общий. В определенный день мы потребляем 40 миллионов энергии, эквивалентных тонн угля, или, что эквивалентно, 30 000 десятикилотонных атомных бомб. А также потому что большинство потребителей не хотят жить рядом с электростанцией или нефтяная вышка, передача этой энергии конечному пользователю является особенно важный вызов.

На протяжении большей части истории энергия собиралась локально, прежде всего в виде дерева. Переход от дерева к угольная энергия была одной из основных причин промышленной революции, и действительно, некоторые ученые утверждали, что обилие дров и угля в Соединенных Штатах и ​​Великобритании сыграли доминирующую роль в росте экономики этих стран в этот период. Но уголь, нефть, газ и древесина — не очень удобный источник энергии. Чтобы преобразовать их в механическую работу нужен двигатель внутреннего сгорания, который вдобавок создавать много шума и избавляться от неприятных запахов, создает очень реальная угроза безопасности дома или на рабочем месте.Чтобы преобразовать их в свет, нужна масляная лампа, что очень неэффективно источник света и печально известная опасность пожара. Действительно, практически для любой энергии применение помимо отопления, топливо — очень обременительный способ потребления энергия.

Электричество хорошо заполняет эту нишу. Изобретение двигатель переменного тока и лампа накаливания позволили электричеству используются для обеспечения как освещения, так и механических работ тысячам конечные пользователи без опасностей и неэффективности, связанных с сжиганием топливо.[1,2] Производство электроэнергии может быть централизовано для выработки электроэнергии. заводах, где эффект масштаба позволяет производить гораздо больше эффективнее, чем в индивидуальном домашнем хозяйстве или на рабочем месте, и передается конечным пользователям по электрическим кабелям.

Трансмиссия переменного тока

Есть два разных подхода к электрическому передача: постоянный ток (DC, предложенный Эдисоном) и переменный Ток (переменный ток, предложенный Tesla). Постоянный ток работает, применяя постоянное электрическое напряжение, от которого большинство устройств будет получать постоянное электрический ток.Батареи — распространенный источник постоянного тока, и большинству современной электроники для работы требуется постоянный ток. В схема переменного тока, напряжение колеблется в зависимости от время — обычно с частотой 50 или 60 Гц.

Рис. 2: Схема электрического линия передачи, разбитая на дискретные сегменты. в предел континуума, L и C заменяются проводимостью и емкость на единицу длины.

Оба типа электричества одинаково способны питание лампочек, электродвигателей и большинства типов приборов. Что делает переменный ток лучше точки передачи электроэнергии зрения заключается в том, что из-за принципа магнитной индукции он очень легко и дешево поднять или понизить напряжение с помощью трансформатор с железным сердечником. Поскольку мощность, рассеиваемая в коробке передач линия масштабируется как квадрат тока, а поскольку увеличение напряжение с помощью трансформатора снижает ток, можно резко снизить потери за счет использования высоковольтной передачи электроэнергии.Принцип магнитной индукции работает только для переменного тока, и это причина того, что в прошлом веке почти вся коммерческая электроэнергия был произведен и передан через переменный ток.

Электрический кабель можно смоделировать как передачу линия, или, что то же самое, бесконечная цепочка конденсаторов и катушек индуктивности, как показано на рисунке, где C и L относятся к емкости, а индуктивность на единицу длины. Уравнения Кирхгофа дают:

Взяв континуальный предел, находим волновые решения переменного тока формы

где

— скорость распространения волны и характеристика сопротивление.(Напряжение и ток являются действительными величинами. система линейна, действительная часть комплексного решения — это решение сам). Мощность, передаваемая по линии в любой заданной точке это

Рис. 3: Основные компоненты постоянного тока система электропередачи. Реалистичные системы также могут включить заземляющий провод, соединяющий выпрямитель и инвертор, что позволяет устройству работать на половинной мощности, если одно из кабели повреждены.

Напряжение ограничено пробивной прочностью диэлектрическая среда (воздух около 3 МВ / м). Это принципиально ограничивает мощность, которая может передаваться по любому проводу. Результат независимый частоты колебаний, из чего можно сделать вывод, что то же ограничение должно ограничивать кабели постоянного тока, а также кабели переменного тока.

Есть еще одно чуть более тонкое ограничение Мощность и эффективность передачи переменного тока — скин-эффект .Этот эффект, уникальный для систем переменного тока, предотвращает протекание тока в внутренность токопроводящих кабелей. Эффект более выражен выше частота, поэтому кабели постоянного тока не страдают от этого ограничения. Как правило, скин-эффект ограничивает практический диаметр кабеля до 3 сантиметры. Более тонкие кабели передают электроэнергию менее эффективно, чем толстые кабели, и, как следствие, скин-эффект отрицательно сказывается на КПД линии электропередачи.

Обзор трансмиссии постоянного тока

Direct Current предлагает альтернативу обычная передача переменного тока, которая устраняет многие дефекты переменного тока.Должно не следует рассматривать как замену для трансмиссии переменного тока, которая в большинство контекстов работает нормально, но скорее как альтернатива для конкретные приложения, в которых линии переменного тока непрактичны или дороги. К таким приложениям относятся:

1. Соединения несинхронизированных электрических сетей,
2. Подземные или подводные соединения на расстоянии более 50 км длина,
Наземные соединения протяженностью более 800 км,

Соединения над регионами, где стоимость земли доминирующий фактор.[3,4]

Система передачи постоянного тока обычно состоит из трех частей. Электроэнергия поступает в систему в виде переменного тока — генерируемого, например, на местной электросети станции, преобразуется с повышением частоты в высоковольтный переменный ток с использованием стандартного переменного тока. трансформаторы и преобразованы в мощность постоянного тока с помощью упомянутой цепи как выпрямитель . Затем электроэнергия передается вниз. силовые кабели постоянного тока и преобразованные обратно в переменный ток посредством инвертора .Стоит отметить, что пока ток, протекающий по проводам, является постоянным, как на входе, так и на выходе система переменного тока, поэтому кабели постоянного тока могут быть легко интегрированы в существующие электрические сети переменного тока. [3]

Системы постоянного тока выгодны для нескольких причины. Во-первых, они могут передавать немного больше мощности по кабелю, так как по сравнению с системами переменного тока эквивалентного напряжения. Во-вторых, контроль над схемы выпрямителя и инвертора позволяют легко синхронизировать ввод и вывод передачи в соответствующие электрические сети.В Кроме того, цепи постоянного тока часто могут работать на частичной мощности, даже если одна из линий не работает. Однако во многих случаях эти преимущества необходимо сопоставить с возросшими затратами на преобразование переменного тока в постоянный. оборудование.

Первая современная линия электропередачи постоянного тока была подводный кабель, соединяющий остров Готланд со Швецией в 1954 году. ток генерировался с помощью ртутных дуговых клапанов, технологии, которая поскольку были в значительной степени заменены твердотельными тиристорами. [5]

Фиг.5: Вверху: три источника переменного напряжения. К срабатывание тиристоров на временах t 1 , t 2 и t 3 выпрямитель производит выход, соответствующий максимальному напряжению всех трех источников. Внизу: упрощенная схема 6-пульсного преобразовательного моста. Устройство преобразует 3-полюсный источник переменного тока в выход постоянного тока. Цвета соответствуют напряжениям, указанным наверху. панель.

Преобразование переменного тока в постоянное

Основным техническим препятствием для передачи постоянного тока является то, что преобразования переменного тока в постоянный и наоборот, чтобы Линия электропередачи может сопрягаться с существующими электрическими сетями.В настоящее время, это осуществляется с помощью схем, называемых выпрямителями , и инверторы , в которых используется высоковольтный триггерный диод, называемый тиристор .

Тиристор состоит из четырех чередующихся слоев Полупроводники N- и P-типа. Работает как диод с триггером; до того, как устройство сработает, оно не будет проводить, но после будет проводить электричество, пока остается тиристор смещен в прямом направлении. Как только прямое смещение будет снято, устройство остановится. проведение и может возобновиться только при последующем срабатывании.

Простейший преобразователь переменного тока в постоянный состоял бы из одиночный тиристор, индуктор и источник переменного тока. Тиристор срабатывает в середине цикла и проводит ток в течение доля периода. Однако, будучи диодом, он перестает проводить, когда напряжение указывает в другую сторону и ждет остатка период перед повторным срабатыванием. Таким образом, тиристор действует в так же, как и типичный диод. Результирующее напряжение далеко от Идеальный источник постоянного тока, представляет собой периодическую серию положительных импульсов.Тем не мение, в отличие от случая переменного тока, все импульсы имеют одинаковую полярность. К правильно комбинируя вместе импульсы от разных источников переменного тока, мы можем сгладить неровный сигнал и создать гораздо более подходящий DC выход.

Это можно сделать с помощью трех синхронизированных источников переменного тока, колеблющиеся на 120 градусов не совпадающие по фазе друг с другом. Вместо один тиристор, в каждом из них задействовано шесть блоков, каждый из которых срабатывает один раз цикл. Возьмите положительный полюс преобразователя, показанного на рис. 5. При время t ₁ , срабатывает первый тиристор и течет ток через первую линию переменного тока.Треть периода спустя, время от времени t ₂ , срабатывает второй тиристор, а так как в этот момент потенциал на второй линии превышает потенциал на первой линии, первый тиристор имеет отрицательное смещение и отключается. Треть периода позже срабатывает третий тиристор, третья линия выдает последний треть мощности постоянного тока для цикла, и цикл повторяется. Похожий шаблон повторения можно проследить для отрицательного полюса. В напряжения на этих полюсах по-прежнему неоднородны, но, тем не менее, это схема, названная мостом 6-пульсного преобразователя , обеспечивает гораздо больше постоянный источник питания постоянного тока по сравнению с однотиристорной моделью, описанной выше.[3]

Коммерческие системы передачи постоянного тока работают еще лучше чем это, используя 12-пульсный мост преобразователя, который сглаживает сигнал даже больше; и устранить любые оставшиеся колебания в линии, выпрямители устанавливают полосовые фильтры на обоих концах переменного и постоянного тока. схема. Применяя аналогичную схему, можно использовать тиристоры для преобразования Питание постоянного тока обратно в переменное, то есть для выполнения функции преобразователя . [3]

Фиг.6: Разработка тиристоров и IGBT Технология. [8]

Ранние линии электропередачи постоянного тока основывались на ртутной дуге клапаны, но к 1970-м тиристоры захватили рынок. [3] За последние 20 лет энергетические компании продвигали состояние искусство тиристорной техники, увеличивающее мощность устройства более чем вдвое пропускной способности и увеличения его напряжения на 50%. Дальнейшие достижения, такие как преобразователи с источником напряжения (VSC) и биполярные устройства с изолированным затвором Транзисторы (IGBT) вскоре могут создавать менее масштабные схемы передачи постоянного тока экономичный.С такими достижениями в базовой технологии будущее передачи электроэнергии постоянного тока.

Экономика

Стоимость схемы высоковольтной передачи зависит от четырех основных факторов: стоимости трансформаторов, стоимость кабелей и опор, стоимость земли, над которой проходят линии ложь, и стоимость потерь из-за омического нагрева в ЛЭП. [6] Что касается первого подсчета, то победа AC безоговорочно. В отличие от дешевого железного сердечника силовые трансформаторы, выпрямители переменного тока в постоянный чрезвычайно дороги.[7] Однако цена трансформаторов не зависит от длина провода, поэтому, если линии постоянного тока окажутся дешевле или дороже эффективнее, чем линии переменного тока, тогда будет некоторая точка безубыточности за пределами которого DC становится лучшим вариантом.

DC: повышенная эффективность для особо крупных Проекты проистекают из того факта, что напряжение на проводе постоянного тока постоянно. Эта константа, V _max , связана с различными инженерными проблемами. а также геометрию конфигурации линии электропередачи и электрического пробивная сила воздуха.Подобные ограничения устанавливают размер проводов переменного тока, и в результате трехпроводная опора на 500 кВ переменного тока примерно в 1,5 раза больше в виде 2-х кабельной опоры постоянного тока 500 кВ. [4] Это дает примерно 30% экономии. в линейных расходах. Но для очень длинных строк стабильность системы ограничения ставят AC в дополнительное неудобство; кроме того, средний коммутационные станции обычно требуются для междугородных линий переменного тока, дальнейшее увеличение затрат. Из этих фактов мы приходим к общему вывод о том, что линия постоянного тока может передавать как минимум в два раза больше энергии, чем линия переменного тока. линия того же напряжения.[8]

Как показано на рис. 7, это означает, что линия питания постоянного тока будет значительно меньше, чем его эквивалент переменного тока, примерно на фактор два. Поскольку для переменного и постоянного тока используются примерно одинаковые типы кабелей, это приводит к снижению производственных затрат и уменьшению затрат на мачту. [6] В Кроме того, значительно уменьшается необходимый дорожный просвет. В регионы, где земля дорогая и правила строгие, получение прилегающая полоса земли может быть такой же сложной задачей, как и возведение сами линии — а DC в этом плане дешевле на 40-50 \%.ОКРУГ КОЛУМБИЯ был выбран в проекте Риханд-Дели (Индия) и Квинсленд проекта (Австралия) отчасти башни были более компактными. [5]

Рис.7: Три конфигурации высокого напряжения мощностью 2 ГВт. Необходимый зазор для линии постоянного тока составляет несколько меньше, чем требуется для эквивалентов переменного тока. [4]

Кроме того, DC получает выгоду от уменьшения линейных потерь за счет омического нагрева.Без сомнения, это частично связано с тем, что что линии постоянного тока не испытывают скин-эффекта, что позволяет изготавливать кабели толще, чтобы уменьшить сопротивление лески. Действительно, высоковольтный постоянный ток линии обычно имеют уровень потерь около 3% по сравнению с 6% ставка для линий переменного тока. Однако, за исключением самых длинных строк, где уровень потерь значительно превышает этот показатель, затраты из-за неэффективность — это лишь второстепенный фактор в экономике линий электропередач. [8]

Надежность будет играть дополнительную роль в дебаты.Возможно (хотя и нежелательно), чтобы система постоянного тока работала при половинной мощности в случае выхода из строя одного из кабелей или трансформаторов. Это достигается путем прокладки заземляющего провода (который не нужно изолировать) вдоль силовые провода и использование земли для передачи энергии от сохранившаяся силовая линия для образования замкнутой цепи на половине исходное напряжение. В качестве альтернативы можно отказаться от этого дополнительного провода. вместе и просто проведите цепь через землю в в случае сбоя.Однако эти преимущества необходимо сбалансировать. на фоне того, что тиристорные трансформаторы обычно меньше надежнее традиционных трансформаторов переменного тока, из-за которых системы постоянного тока менее надежный.

Рис.8: Расстояние безубыточности как функция напряжения. [4,5]

Итого, в то время как фиксированная стоимость передачи постоянного тока к трансформаторным станциям, намного больше, чем фиксированная стоимость для переменного тока передачи, стоимость километра для линий постоянного тока значительно меньше.Следовательно, существует длина линии безубыточности, за которой DC становится более дешевый выбор. Для наземных кабелей длина безубыточности указана на порядка 800 километров. Для подводных кабелей он намного короче — обычно около 50 км, потому что переменный ток быстро рассеивается под водой. [9]

Приложения

Поскольку HVDC не работает даже на очень длинных линиях, он нашел нишу, соединяющую большие электрические сети с изолированной мощностью станции. Многие источники энергии, особенно возобновляемые, являются сосредоточены в регионах, где мало или совсем нет населения.Транспортировка этой энергии в населенные пункты требует длительного, высоковольтные линии часто превышают 1000 км. Оффшорные ветряные электростанции обеспечивают один такой пример, и действительно первый такой объект, построенный в Великобритания была связана с островом высоковольтным кабелем постоянного тока протяженностью 26 км. [9] В гораздо большем масштабе более трети из 22 ГВт, произведенных Плотина Три ущелья в Китае транспортируется в Восточный и Южный Китай по дороге. кабелей постоянного тока 500 кВ. [10]

По тем же причинам высоковольтный постоянный ток может недорогая энергия для изолированных потребителей электроэнергии по всему миру.Для например, острова на юго-востоке Аляски, отдаленные районы на севере Канада и горнодобывающие сообщества в Западной Австралии в настоящее время зависят от местные генераторы, работающие на жидком топливе, для выработки электроэнергии. Высоковольтный постоянный ток линии, особенно разработанные с использованием новой технологии VSC, могут сделать экономичным подключение этих изолированных центров нагрузки к основной сетка. [3]

Рис. 9: Эскимосы на островах Аляски могут однажды положитесь на электричество постоянного тока, чтобы обогреть свои иглу.(Источник: Викимедиа Commons)

И Европа, и Северная Америка объединены числом различных электрических сетей. Не все эти сети работают синхронно, и в частности, в Европе они часто не работают на той же частоте или. Так называемые соединители постоянного тока «спина к спине» — соединители, которые включают в себя выпрямитель и инвертор с умеренным напряжением, но чья передача линия настолько короткая, что ею можно пренебречь — может быть построена для соединения этих сети, позволяющие энергокомпаниям поставлять необходимую электроэнергию в регионы с особенно высоким спросом, для арбитража цены на электроэнергию колебания, а также для предотвращения отключения электроэнергии.Такие бизнес-стратегии невозможно с традиционными подключениями переменного тока, так как подключение двух Несинфазные электрические сети могут легко привести к перегрузкам и отключениям. С другой стороны, соединительный разъем постоянного тока может быть тривиальным синхронизируется с сетями, которые он подключает.

Заключение

В то время как переменный ток преобладал в линии в течение столетия, твердотельные тиристоры сделали постоянный ток жизнеспособная альтернатива при определенных обстоятельствах. Хотя вряд ли заменить переменный ток как доминирующую форму электроэнергии, это стал экономичнее переменного тока для ВЛ протяженностью более 800 км. и подводные или подземные линии протяженностью более 50 км, что делает DC идеальным выбор для особо длинных подключений и подключений к изолированному источнику питания заводы и потребители.Более того, прямые соединения постоянного тока позволяют присоединение асинхронных электрических сетей с повышением цены стабильность и защита от отключений.

© Райан Хамерли. Автор дает разрешение на копировать, распространять и демонстрировать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях. Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] Н. Тесла, «Электродвигатель», Патент №416194 (1889 г.).

[2] Т. Эдисон, Улучшение электрического Фары , Патент № 214636 (1879).

[3] Дж. Кокрейн и Р. Хаут, «HVDC Power Трансмиссия »в энциклопедии электротехники и электроники Wiley . Engineering (Wiley, 2001).

[4] П. Хартли, «HVDC Передача: часть энергетического решения? », Джеймс А. Бейкер III. Институт государственной политики, Университет Райса, май 2003 г.

[5] Р. Рудерваль, Дж. П. Шарпантье и Р.Шарма, «Постоянный ток высокого напряжения (HVDC) Системы передачи, Energy Week 2000, Вашингтон, округ Колумбия, 7-8 марта. 2000.

[6] М. П. Бахрман и Б. К. Джонсон, «Азбука Технологии передачи HVDC, журнал IEEE Power and Energy 5 , № 2 (2007).

[7] М. Рабинович, «Энергетические системы будущего. 4», Мощность англ. Ред. 20 , № 8, 4 (2000).

[8] М. П. Бахрман, «Обзор передачи HVDC», в Proc. Конференция и выставка IEEE Power Systems 2006 (IEEE, 2006), стр.18.

[9] P. Bresesti et al. , «Подключение HVDC Морские ветряные фермы к системе передачи, IEEE Trans. On Energy Преобразование 22 , 37 (2007).

[10] Х. Го, «Опрос электросети трех ущелий (TGPG), Proc. 2000 IEEE Power Eng. Soc. Зимнее собрание 1 , 3 (2000).

Что такое переменный ток (AC)?

Что такое переменный ток?

AC относится к способу протекания тока в цепи, где он периодически меняется взад и вперед.Если вы помните математику в школе, как выглядит синусоидальная диаграмма, вам будет легче визуализировать, что происходит с питанием переменного тока. Изменение направления вперед и назад называется его частотой и выражается в герцах. Посмотрев на герцы, мы можем определить, сколько раз ток меняет свое направление на обратное в секунду. Чтобы помочь вам визуализировать, обратитесь к изображению ниже.

В Австралии напряжение питания для домашних хозяйств составляет 240 вольт переменного тока, 50 герц (Гц). Это означает, что направление тока меняется назад и вперед со скоростью 50 раз в секунду.Переключение происходит настолько быстро, что ваша бытовая техника не перестает работать.

Как работает переменный ток?

Обычно переменный ток генерируется с помощью устройства, известного как генератор переменного тока. Генератор переменного тока — это устройство, которое генерирует переменный ток от источника движения, такого как турбина, приводимая в действие паром, ветряная мельница, турбина или даже проточная вода. Для генерации переменного тока проволочную петлю осторожно скручивают внутри магнитного поля.Магнитное поле индуцирует ток по кабелю. Проволока вращается с помощью паровой или ветряной турбины. Здесь скрученный кабель вращается, таким образом, периодически меняя магнитную полярность, что означает, что напряжение, а также ток будут чередоваться на проводе.

Кто изобрел переменный ток?

Первый генератор переменного тока был построен в 1835 году во Франции человеком по имени Ипполит Пикси. Это было устройство, которое требовалось запускать вручную, чтобы вращать магнит для генерации переменного тока.Только в начале двадцатого века переменный ток стал мировым стандартом для электричества. Первые пионеры переменного тока, в том числе Никола Тесла, Кароли Зиперновски, Отто Блати и Микса Дери, оказали большое влияние на развитие мощности переменного тока в том виде, в каком она есть сейчас.

История переменного тока

В начале 1880-х годов и изобретатели, и предприятия хотели найти наиболее эффективный способ использования электроэнергии для питания своих домов, а также для уличного освещения.Эта потребность, как известно, вызвала битву за превосходство между переменным и постоянным током, известную как война токов. В тот же период Томас Эдисон построил электростанцию ​​постоянного тока в своем городском районе Нью-Йорка. Позже другой врач и инвестор, Вестингауз Джордж, приобрел патенты на силовые двигатели переменного тока и трансформаторы у Теслы Николы, которая была инвестором.

Даже когда Эдисон был занят созданием своей собственной электростанции постоянного тока, Вестингауз и Никола Тесла вместе со своими деловыми партнерами были заняты строительством своей запатентованной электростанции переменного тока в Грейт-Баррингтоне, штат Массачусетс.Westinghouse продолжала пропагандировать преимущества переменного тока перед постоянным, утверждая, что переменный ток потенциально может более эффективно передавать энергию на большие расстояния, в отличие от своего конкурента, постоянного тока.

Обычно система постоянного тока Эдисона требовала, чтобы электростанции располагались в пределах нескольких миль от клиентов. Вестингауз и Тесла, с другой стороны, считали, что система переменного тока может доставлять электроэнергию за сотни миль от заводов.

По мере того, как битва продолжалась, весь мир постепенно начал верить, что переменный ток — лучший вариант. К началу двадцатого века практически все распределение электроэнергии во всем мире осуществлялось за счет переменного тока. Благодаря потенциальным преимуществам, даже сегодня мы передаем энергию через переменный ток.

Почему используется переменный ток?

Мы обычно используем переменную электрическую энергию переменного тока для питания наших светильников, телевизоров, компьютеров и всего остального в наших домах.Это потому, что он оказался более эффективным при подаче электроэнергии, чем постоянный ток. Как мы уже упоминали ранее, напряжения переменного тока могут быть изменены или преобразованы, и это делает его относительно более легким для транспортировки на большие расстояния, чем постоянного тока, преобразование которого может потребовать относительно более сложной электронной схемы. Проще говоря, для преобразования уровней напряжения и транспортировки на большие расстояния требуется только трансформатор. Такое преимущество переменного тока позволяет легко использовать его в электрических генераторах, системах распределения энергии и двигателях.

Опасен ли переменный ток?

Прежде всего, необходимо отметить, что все типы электрического тока, будь то постоянный или переменный ток, опасны. В любом случае, контакт постоянного или переменного тока с вашим телом может быть опасным.

Однако реальный эффект варьируется, поскольку он зависит от ряда факторов, включая продолжительность контакта, величину подаваемого тока, приложенное напряжение, путь тока, а также импеданс пораженного тела.Было проведено несколько экспериментов, чтобы помочь определить наиболее опасный тип тока, и результаты всегда дают один общий ответ; переменный ток.

Считается, что переменный ток в четыре-пять раз опаснее постоянного. Исследования доказали, что в случае поражения электрическим током с использованием переменного тока пострадавший подвергается последовательному сокращению мышц, что приводит к очень серьезным повреждениям мышц. Проще говоря, переменный ток может быть опасным. Это означает только то, что необходимо принимать во внимание разумные меры безопасности при работе устройства, использующего переменный ток.

Если вы хотите узнать больше, прочитайте нашу статью о переменном токе и постоянном токе. В любом случае, не стесняйтесь обращаться к нашему лицензированному электрику от Gordon’s Powers для всех ваших электрических услуг в Сиднее.

.