Якщо адаптери постійного струму настільки поширені, чому за замовчуванням застосовується зміна?

Я не впевнений, є краще місце запитати це чи ні.

Чому, принаймні тут, в Америці, стандартна електрична система створена для змінного струму (змінного струму), а не постійного струму (постійного струму)? Я просто закінчую міжміський хід і розумію, скільки у мене адаптерів постійного струму і скільки моїх пристроїв потребує живлення постійного струму:

• Всі мої педалі гітари.
• Мій будильник.
• Мої зовнішні жорсткі диски.
• Мій док-диск для жорсткого диска USB.

... і список продовжується. Якщо нам майже постійно доводиться використовувати перетворювачі постійного струму для перетворення змінного струму в постійний струм, чому це не стандартний постійний струм, окрім того, що люди протистоять змінам?

Причини передачі / функції:

1. Змінного струму дешевше - менше втрат електроенергії від генератора до кінцевого споживача.
2. Висока напруга дешевше транспортувати - втрати електроенергії - I ^ 2 * R. R - константа по будь-якій лінії. При однаковій кількості потужності (Вт) P = IV. Таким чином, ми можемо зменшити втрати потужності за рахунок збільшення напруги. - Це призводить нас до здатності до трансформації. Я можу легко запустити змінного струму через трансформатор, щоб стрибнути напругу вгору або вниз (з відповідною зміною струму). Для цього за допомогою DC потрібно ще кілька кроків.
3. [додаток] Якби ми просто освітлювали та опалювали електроенергією, ми б не переймалися зміною та постійним струмом з функціональної точки зору. Однак у наших будинках багато речей використовують двигуни, а двигуни змінного струму дешевші та тривають набагато довше, ніж мотори постійного струму. Однак, коли ми вперше проводили проводку мікрорайонів, це не було фактором.

Для подальшого вивчення перетворень напруги:

• Для зміни напруги в змінного струму потрібен трансформатор . В основному, дві котушки дроту і шматок металу.

• Щоб посилити напругу в постійному струмі, спочатку інвертуйте в змінного струму, потім запустіть його через трансформатор , а потім перетворите на постійний струм. Отриманий постійний струм не буде рівним, якщо ви не додасте більше електроніки. Кожен крок містить відходи як тепло.

• Розмір провідника пропорційний струму, зазвичай його називають " амперактивністю ". Більш струм вимагає товстіших проводів. Падіння напруги є фактором як струму, так і відстані. Отже, довші дроти повинні бути товстішими. З товщими проводами важче працювати і дорожче, тому більш високі напруги / менший струм сильно вигідніші.

(Теплоізоляція пропорційна напрузі, як і небезпека, тому висока напруга не є суцільним зануренням.)

• Змінного струму піддається багатофазному розподілу. Це зменшує загальний розмір провідника (дешевше, легше працювати).

Багатофазна хороша для електродвигунів.

Американські будинки зазвичай отримують 240В спліт-фази + нейтралі від вуличного трансформатора. Важкі пристрої (наприклад, духовка) можуть працювати на обох кривих, на 240 В. Легкі пристрої (мій ноутбук) можуть працювати на одному гарячому + нейтральному. Це гарно виходить. Дивіться також: Багатожильні схеми відгалуження.

Приклад: Мій RV має систему живлення 12В постійного струму. Провід повинен бути товстим, оскільки високі амперні потужності. Якщо я короткий обручку, вона розтане. Ми хочемо живити великі навантаження, як піч-повітродувки. RVs виграли б від 24VDC або вище, але нам потрібні основні автомобілі, щоб перейти першими; РВ будуть слідувати.

Вивчення проблеми:

Фотовольтаїчні (сонячні панелі) установки на дахах страждають через те, що вони виробляють відносно низькі напруги постійного струму. Якщо довгий провід проходить від масиву ПВ до батареї акумулятора або інвертора, він втрачає багато енергії, як тепло. Деякі рухаються в бік "мікроінверторів", де кожна панель отримує свій власний інвертор на даху. Це зменшує втрати при передачі.

Убік:

Я чув, що будуть проблеми з заземленням, якщо розподілити постійний струм на наше стереообладнання, але мені не вдалося обернути його головою.

Усі відповіді на питання правильні. В основному, коли Едісон вперше розробляв електричні генератори за шкалою електромереж, він найняв Нікола Тесла як протеже, а Тесла, як стверджується, використовував принципи змінного струму та багатофазної потужності, щоб значно підвищити ефективність електричних генераторів, що за оригінальними конструкціями Едісона виробництва DC.

В основному, велика справа в тому, що змінного струму потрібно менше роботи для більшої потужності (тобто його ефективніше генерувати). Подумайте про електричний струм з точки зору замкнутого водяного контуру під тиском; вода піддається тиску деяким джерелом живлення, через що вона надходить через шланги до якогось пристосування, яке може використовувати потік води для механічних робіт. Вода, її витрачена енергія, відводиться назад до джерела живлення.

Постійний постійний струм був би еквівалентом тиску на воду лише в одному напрямку, або через подачу її з бака (подібно до того, як працює батарея), або за допомогою крильчатки або іншого обертового насоса (подібного до генератора). Такий насос неефективно переміщатиме воду, оскільки насосний механізм не може бути водонепроникним. Односторонній поршневий насос був би водонепроникним, але не переміщав би воду постійно, що може бути подолано (як у перетворювачах змінного та постійного струму) за допомогою резервуара, який буде зберігати додатковий тиск, а потім подавати його в систему, поки насос не працює "назад". Будь-який спосіб, коли ви його розрізаєте, за винятком бака (акумулятора), витрачаєте марна кількість зусиль на виробництво струму.

Для змінного струму, навпаки, було б еквівалентом використання простого зворотно-поступального насоса для примушування води то в один бік, то в інший. Поки пристрої очікують, що потік води зміниться (або не хвилюватиметься), конструкція генератора може бути набагато простішою та ефективнішою. Причини підвищення ефективності дещо відрізняються, коли ви скасовуєте аналогію, але сама аналогія досить добре тримається.

AC також має декілька хитрощів, які DC просто не можуть повторити, що робить його кращим для постійного струму для широкомасштабних застосувань. Мабуть, найважливіше - це можливість бути «посиленим», а також «відступити» за допомогою трансформатора. Постійний постійний струм можна "відступити" лише за допомогою резисторів, які в основному перетворюють електричну енергію в теплову і тим самим змушують витрачати багато енергії. Поліфазна потужність, розглянута в США як трифазна потужність, є швидше рішенням проблеми змінного струму, ніж користі (трифазна змінна напруга дозволяє енергомережі мати майже постійну загальну напругу, долаючи непостійну напругу одна форма хвилі змінного струму, використовуючи менше дроту, ніж потрібно для ефективної передачі однакової загальної потужності в одній формі сигналу), але це забезпечує корисний побічний ефект від можливості "додати" фази одна для одної наявного струму. У розділеній фазі напруга подвоюється, тоді як у 3-фазній напруга множиться на √3. Ось чому житлові - 120 / 240В (120 * 2), а комерційні - 120/208 (120 * √3).

Ви праві. І якщо це вас цікавить, я закликаю вас до інновацій у цій галузі .

Всі перераховані вами речі - це надзвичайно малі навантаження , менші ніж 10 Вт. Багато з них хочуть 12 вольт постійного струму безпосередньо. Ви б не помилилися поставити у своєму будинку другу 12В електричну систему, яка працює на цих малих навантаженнях.

До них можна віднести наступне, а також врахуйте це: напрочуд легко та дешево забезпечити резервну акумуляторну батарею для цієї 12В системи, доповненої сонячною енергією. Тепер ці частини вашого будинку захищені від затемнення.

• Освітлення - світлодіодне освітлення робить це легко.

• Морозильна камера - сучасні морозильні камери Energy Star настільки ефективні, що більшість позабіржових решіток більше не турбуються спеціальними морозильними камерами 12 В і запускають звичайний (але добре обраний) морозильник від інвертора.

• Холодильники Ditto, але вони, як правило, набагато більші, оскільки їх ізоляція тонша, а їх двері відкриваються набагато частіше. Це може знадобитися значно покращити систему.

• Насосний насос

• Радоновий обробник повітря

• Інтернет-роутери - більшість з них вже є 12В постійного струму. В інфраструктурі телефонної компанії є потужне резервне копіювання акумуляторів; кабельне телебачення не може сказати те саме.

• Зарядка телефону / планшета: користуйтеся автомобільними зарядними пристроями, які продаються на кожній АЗС.

• Телевізор - багато телевізорів дозволяють вводити 12 В.

• Заряджайте майстерні, що працюють від акумулятора.

• Термостати та реле, якими вони керують.

• Тепло: додайте допоміжну настінну або підлогову піч, яка не потребує електрики (навіть не для віддаленого термостата).

• Гаряча вода: Газові водонагрівачі потребують дуже мало (або взагалі) електроенергії. Газові обігрівачі на замовлення використовують невелику кількість, але лише тоді, коли ви їх використовуєте.

Ви бачите, куди це йде: в затемненні ви можете бути затишними, теплими і спостерігати за Netflix.

Ось кілька навантажень, які ви не можете легко випустити з системи 12В, оскільки потреби в енергії занадто великі.

• Кондиціонер та осушення повітря

• Печі з примусовим повітрям, які, як це не парадоксально, є майже всіма системами снігового поясу. Ось чому людям там так важко захищати від затемнення таким чином, оскільки ця салонна горіха знаходиться у верхній частині списку "критичних навантажень". Ці печі без електроенергії навіть не продаються в сніговій смузі!

• Використання електроенергії для отримання тепла (опалення будинку, водяне опалення, сушка або приготування їжі)

• Прання одягу та сушіння газу (моторні навантаження значні)

• Миття посуду (особливо деталі для нагріву води та нагрівання)

• Електроінструменти

Більші 12В системи можуть впоратися з цим: Електропроводка не може, і ось чому: Потужність (Вт) - вольт x ампер. Вольта спадають, а ампер піднімаються вгору. Ампер визначає розмір дроту, який швидко вражає непрактичні цифри. Ваш 240V / 30A кондиціонер стає 12V / 600A . Я підключив електричну службу 600A, дроти ВЕЛИЧЕЗНІ і дуже дорогі ($ 60 за фут). Не працює. Навіть фен на 1500 Вт (зараз 12 В / 125 А) потребує по суті зварювального кабелю.

Більша 12В система перетворюватиме на 120 / 240В прямо біля акумулятора та розподілятиметься по всьому будинку за допомогою звичайної проводки.