¿El futuro para los sistemas de corriente continua?

A principios del siglo XX, feroces debates entre especialistas sobre las ventajas y desventajas del uso de circuitos de corriente continua y alterna para el suministro de energía. Sucedió que se dio preferencia a los circuitos de CA trifásicos. Los industriales, habiendo calculado el volumen de gastos de capital para la creación de sistemas de suministro de energía, eligieron, al parecer, la opción más óptima.

El papel decisivo en la distribución generalizada de las redes de CA trifásicas fue jugado por la simplicidad de obtener el par con un número mínimo de fases. Contra la corriente continua, tales argumentos se presentaron como el alto costo y la baja confiabilidad de los motores, la complejidad de la conversión de energía. Pero eso fue entonces. Que ahora La experiencia práctica adquirida durante muchos años del desarrollo de la industria de la energía eléctrica da, en mi opinión, resultados devastadores.

El primero Del curso fundamentos teóricos de la ingeniería eléctrica Se sabe que para transferir la potencia máxima a una carga en circuitos de corriente alterna, se debe cumplir la condición de resistencia de fuente igual a resistencia de línea y resistencia de carga. De ello se deduce que la eficiencia teóricamente alcanzable para los circuitos de CA es del 33%.

Los esquemas de energía prácticos para reducir las pérdidas de transmisión de energía implican un cierto número de conversiones de voltaje. Al menos no son menos de cinco transformaciones, cada una de las cuales usa su propio transformador. Si tomamos la eficiencia de cada transformador con carga óptima igual a 0.9, entonces la eficiencia de transformación total será 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 = 0.59049, y la eficiencia de la fuente de alimentación - 0.33 0.59049 = 0. 1.948.617.

Dado que la potencia de los transformadores se selecciona teniendo en cuenta los máximos de las cargas de la mañana y de la tarde, su eficiencia ponderada promedio real de los transformadores es inferior a 0.9, por lo tanto, la eficiencia real de la fuente de alimentación es inferior a 0.195. Y esto sin tener en cuenta las corrientes de fuga, corrientes reactivasarmónicos y otras delicias.

Los estudios realizados por K.V. Yalovega en plantas metalúrgicas han demostrado que en el eje de la máquina de trabajo tenemos en forma de energía útil solo alrededor del 2.4% de la energía suministrada al eje del generador en la planta de energía. No es casualidad que la eficiencia de las turbinas eólicas domésticas cuando trabajan en una sola red eléctrica apenas alcance el 11%.

El segundo El mismo N.V. Yalovega sugirió instalar devanados combinados ortogonales en motores de CA asíncronos trifásicos, en los cuales el ángulo de cambio entre las fases tiene dos valores: 120 y 90 grados. Él demostró que si se adoptara una fuente de alimentación de cuatro fases, la generación de electricidad podría reducirse de tres a cuatro veces con el mismo robot útil.

El uso generalizado de motores de inducción con bobinados ortogonales reduciría la generación de electricidad en un promedio de tres veces. Esto se debe al hecho de que aproximadamente el 70% de la electricidad es consumida precisamente por motores de inducción. Por lo tanto, la elección de un sistema de corriente trifásico fue, por decirlo suavemente, no óptimo.

El tercero En la época soviética, se construyó un sistema de transmisión de energía de corriente continua reversible, que conectaba la estación hidroeléctrica Volga y la subestación Mikhailovsky (Donbass) con un voltaje de 750 kV. La práctica de operar el sistema ha demostrado su alta eficiencia. Se ha demostrado que el uso de corriente continua para transmitir electricidad a largas distancias tiene claras ventajas sobre un sistema de corriente alterna. La eficiencia en los circuitos de corriente continua puede alcanzar el 90% o más. No es en vano que las compañías energéticas de Japón y Estados Unidos hayan intentado repetidamente comprar equipos para subestaciones de CC.

Por lo tanto, todos nos convertimos en rehenes de la situación actual en el sector energético. Nos vemos obligados a pagar todos los costos de transporte y distribución de energía con un suministro de energía centralizado. La situación es diferente cuando se crean sistemas de suministro de energía autónomos. El consumidor mismo es libre de elegir lo que es mejor para él, corriente alterna o continua. La única limitación está impuesta por las cargas finales que no pueden funcionar en los circuitos de CC. Pero esto no es un problema hoy.

Durante casi cien años, la tecnología de conversión ha experimentado cambios significativos, y si hace 25 años, los inversores y los convertidores de semiconductores eran una prerrogativa de la industria de defensa, hoy en día son ampliamente utilizados en la industria y la vida cotidiana. Muchos electrodomésticos tienen fuentes de alimentación conmutadas que pueden funcionar en circuitos de CA y CC.

Por lo tanto, al crear fuentes autónomas de electricidad, es mejor dar preferencia a la corriente continua. Sin embargo, en este caso, no sin problemas.

Si dibujamos un esquema completo de fuente de alimentación autónoma utilizando un inversor, queda claro que al menos tres uniones pn se conectarán secuencialmente en el circuito entre la fuente y el consumidor. En cada transición, la caída de voltaje será de aproximadamente 1.5 V, la caída de voltaje total será de al menos 4.5 V. Además de las pérdidas restantes.

Por lo tanto, cuando se crean fuentes de energía autónomas usando inversores, el uso de generadores de bajo voltaje 14, 28 V no es práctico. Se debe dar preferencia a los generadores con un voltaje de salida de 230 V, que es estándar para las redes domésticas, y si es posible transferir la energía del equipo a corriente continua, es mejor no descuidarlo.

Llegamos a esta conclusión mientras desarrollamos fuentes autónomas de suministro de energía. Sería interesante aprender otras opiniones. Es posible que cambien radicalmente no solo nuestras opiniones sobre el problema existente.

SÍ Duyunov. A.B. Pajankov S.I. Levachkov