Грядущее за системами электропитания постоянного тока?

Система электропитания постоянного тока

Перед началом двадцатого столетия между профессионалами шли ожесточенные споры о недостатках и преимуществах применения для целей электрического снабжения цепей постоянного и переменного токов. Сложилось так, что предпочтение было отдано трехфазным цепям электрического тока.

Промышленники, подсчитав объемы капитальных расходов для создания электрических систем, подобрали, кажется, очень хороший вариант.
Важную роль в повсеместном распространении трёхфазных систем электроснабжения электрического тока сыграла простота получения вращающего момента при минимальном числе фаз.

Против постоянного тока выдвигались такие доводы, как большая цена и небольшая надежность двигателей, сложность изменения энергии. Однако это было тогда. Что же в настоящий момент?

Фактический навык, получившийся за долгие годы развития электроэнергетики, даёт, я так думаю, убийственные результаты.
Первое.

Из курса теоретических основ электробытовой техники известно, что для передачи самой большой мощности в нагрузку в цепях электрического тока должно делаться требование равенства сопротивления источника сопротивлению линии и сопротивлению нагрузки. Это говорит о том, что в теории достижимый КПД для цепей электрического тока составляет 33%.

Практические схемы электрического снабжения для уменьшения потерь на перевозку энергии предполагают определенное число преобразований напряжения. Как минимум это как минимум несколько преобразований, в каждом из которых применяется собственный преобразователь электрической энергии.

Если принять КПД каждого оптимально нагруженного блока питания равным 0,9, то общий КПД трансформации будет составлять 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 = 0,59049, а КПД электрического снабжения — 0,33 0,59049 = 0,1948617.

Система электропитания постоянного тока

Если учесть то, что мощность блоков питания подбирается с учетом утренних и вечерних максимумов нагрузок, их настоящий средневзвешенный КПД блоков питания ниже 0,9, стало быть, и настоящий КПД электрического снабжения ниже 0,195. И это без учета токов утечек, реактивных токов, гармоник и других прелестей.

DC ваттметр 300V 100A, обзор, тестирование и внутренности

Исследования, проведенные К. В. Яловегой на металлургических комбинатах, показали, что на валу рабочей машины мы имеем в виде полезной энергии всего около 2,4% от энергии, подведенной к валу генератора на электростанции.

Не просто так результативность отечественных ВЭУ во время работы на единую энергосеть едва может достигать 11%.
Второе. Тот же Н.В.

Яловега предложил ставить в трехфазных асинхронных электродвигателях электрического тока ортогональные совмещенные обмотки, у которых угол сдвига между фазами имеет два значения — 120 и 90 градусов. Он доказал, что если бы было принято четырехфазное электрическое снабжение, то производство электрической энергии можно было бы уменьшить в три-четыре раза при такой же полезной роботе.

Всеобщее использование асинхронных двигателей с ортогональными обмотками дало возможность бы уменьшить производство электрической энергии в среднем втрое. Это можно объяснить тем, что около 70% электрической энергии потребляется собственно асинхронными двигателями.

Аналогичным образом, выбор трехфазной системы токов был, говоря мягко, не идеальным.

Система электропитания постоянного тока

Третье. В период СССР была выстроена реверсивная система передачи электрической энергии постоянного тока, объединяющая Волжскую ГЭС и Михайловскую подстанцию (Донбасс) напряжением 750 кВ. Практика эксплуатации системы показала ее большую эффективность.

Доказали, что применение постоянного тока для передачи электрической энергии на длинные расстояния имеет очевидные плюсы перед системой электрического тока. КПД в цепях постоянного тока достигает 90% и более.

Не зря энергокомпании Японии и США много раз предпринимали попытки выкупить оборудование подстанций постоянного тока.
Аналогичным образом, мы все стали заложниками сложившейся в энергетике ситуации. Мы вынуждены платить все расходы на перевозку и распределение энергии при централизованном электроснабжении.

По другому дело обстоит при разработке независимых электрических систем. Покупатель сам волен подбирать, что для него лучше, переменный или постоянный ток. Только одно ограничение накладуют конечные нагрузки, которые не как правило будут работать в цепях постоянного тока.

Но и это в наше время не проблема.

Система отопления частного дома Защита от отключения электричества

Практически за сто лет преобразовательная техника претерпела значительные изменения, и если еще 25 лет тому назад преобразователей напряжения и полупроводниковые преобразователи были прерогативой оборонной промышленности, то сейчас они находят всеобщее применение в быту и промышленности. Многие приборы для домашнего применения имеют импульсные блоки питания, которые как правило будут работать как в цепях переменного, так и постоянного тока.

Благодаря этому при разработке независимых источников электрической энергии лучше предпочтение лучше отдавать постоянному току. Впрочем и в данном варианте не без проблем.
Если обозначить полную схему независимого электрического снабжения с применением преобразователя напряжения, то становится понятно, что в цепи между источником и потребителем постепенно будет включено как минимум несколько р-п-переходов.

На каждом переходе падение напряжения будет составлять около 1,5 В, суммарное падение напряжения будет составлять не менее 4,5 В. Плюс другие потери.

Стабилизированный источник питания постоянного тока MCH-K3010DN

Благодаря этому при разработке независимых источников энергии с применением преобразователей напряжения использование низковольтных генераторов 14, 28 В нецелесообразно.

Необходимо отдавать предпочтение генераторам с обычным для домашних сетей анодным напряжением 230 В. И если существует возможность перевести питание оборудования на постоянный ток, лучше ею не пренебрегать.

DC-DC повышающий преобразователь

К такому выводу мы пришли, занимаясь разработкой независимых источников электрического снабжения. Было бы интересно выяснить и остальные мнения.

Может быть так, что они радикально изменят не только наши взгляды на существующую проблематику.

Электрическая Система постоянного тока

Компания «Группа ЭНЭЛТ» поставляет большой спектр систем электроснабжения постоянного тока, которые используются во всех областях телекоммуникации и передачи данных.
Система электроснабжения постоянного тока включает: Выпрямители (несколько выпрямителей как правило будут работать параллельно для оснащения резервной работы (redundant operation)), модуль контроля и управления, модули для распределения постоянного, электрического тока и аккумуляторов, устройств выключения при довольно низком напряжении.
Для облегчения модернизации, все системы электропитания имею возможность «горячего» подсоединения выпрямителей.

Будем искренне рады видеть Вас среди наших частых клиентов!