Tasavirtajärjestelmien tulevaisuus?

1900-luvun alussa asiantuntijoiden välillä käytiin kiihkeitä keskusteluja tasa- ja vaihtovirtapiirien käytön virransyötön eduista ja haitoista. Niin tapahtui, että etusija annettiin kolmivaiheisille vaihtovirtapiireille. Teollistajat, laskiessaan virtalähdejärjestelmien luomiseen liittyviä pääomakustannuksia, ovat valinneet optimaalisen vaihtoehdon.

Ratkaisevaa roolia kolmivaiheisten vaihtovirtaverkkojen yleisyydessä pelasi yksinkertaisuus saada vääntömomentti minimimäärällä vaiheita. Tasavirtaan verrattuna esitettiin sellaisia ​​argumentteja kuin moottorien korkeat kustannukset ja alhainen luotettavuus, energian muuntamisen monimutkaisuus. Mutta se oli silloin. Mitä nyt? Monien vuosien aikana saatu käytännön kokemus sähköntuotannon kehittämisestä antaa mielestäni tuhoisia tuloksia.

Ensimmäinen. Kurssilta sähkötekniikan teoreettiset perusteet On tunnettua, että maksimitehon siirtämiseksi kuormalle vaihtovirtapiireissä on täytettävä ehto, että lähteen resistanssi on yhtä suuri kuin linjan vastus ja kuormitusvastus. Tästä seuraa, että vaihtovirtapiirien teoreettisesti saavutettavissa oleva hyötysuhde on 33%.

Käytännölliset virrankulutusmenetelmät energian kuljetushäviöiden vähentämiseksi edellyttävät tiettyä määrää jännitteen muunnoksia. Ainakin se on vähintään viisi muunnosta, joista kukin käyttää omaa muuntajaansa. Jos otamme kunkin optimaalisesti ladatun muuntajan hyötysuhteen yhtä suureksi kuin 0,9, niin muunnoksen kokonaistehokkuus on 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 = 0,59049 ja virransyötön hyötysuhde - 0,33 0,59049 = 0. 1948617.

Koska muuntajan teho valitaan ottaen huomioon kuormitukset aamulla ja illalla, niiden muuntajan todellinen keskimääräinen painotettu hyötysuhde on pienempi kuin 0,9, joten todellinen virransyötön hyötysuhde on alempi kuin 0,195. Ja tämä tapahtuu ottamatta huomioon vuotovirtoja, reaktiiviset virratharmoniset ja muut herkut.

K. V. Yalovegan metallurgialaitoksilla suorittamat tutkimukset ovat osoittaneet, että koneen akselilla meillä on hyödyllisen energian muodossa vain noin 2,4% energiasta, joka syötetään generaattorin akseliin voimalaitoksessa. Ei ole sattumaa, että kotimaisten tuuliturbiinien hyötysuhde tietyllä sähköverkolla työskennellessä saavuttaa tuskin 11%.

Toinen. Sama N.V. Yalovega ehdotti ortogonaalisten yhdistettyjen käämien asentamista kolmivaiheisiin asynkronisiin vaihtovirtamoottoreihin, joissa vaiheiden välisellä siirtokulmalla on kaksi arvoa - 120 ja 90 astetta. Hän osoitti, että jos nelivaiheinen virransyöttö hyväksyttäisiin, sähköntuottoa voitaisiin vähentää kolmesta neljään kerralla samalla hyödyllisellä robotilla.

Ortogonaalisilla käämillä varustettujen induktiomoottorien laaja käyttö vähentäisi sähköntuotantoa keskimäärin kolme kertaa. Tämä johtuu tosiasiasta, että noin 70% sähköstä kuluu juuri induktiomoottorien toimesta. Siksi kolmivaiheisen virtajärjestelmän valinta ei ollut lievästi sanottuna optimaalinen.

Kolmas. Neuvostoliiton aikoina rakennettiin palautuva tasavirran voimansiirtojärjestelmä, joka yhdisti Volgan vesivoimalan ja Mihhailovskin sähköaseman (Donbass) jännitteellä 750 kV. Järjestelmän käyttötapa on osoittanut sen korkean tehokkuuden. On osoitettu, että tasavirran käytöllä sähkön siirtämiseen pitkillä etäisyyksillä on selviä etuja vaihtovirtajärjestelmään nähden. Tasavirtapiirien hyötysuhde voi olla vähintään 90%. Ei ole turhaa, että Japanin ja Yhdysvaltojen energiayhtiöt ovat toistuvasti yrittäneet ostaa laitteita tasavirta-asemille.

Siten meistä kaikista tuli energia-alan nykyisen tilanteen panttivankeja. Olemme pakko maksaa kaikki energian kuljetus- ja jakelukustannukset keskitetyllä virtalähteellä. Tilanne on erilainen itsenäisiä virtalähdejärjestelmiä luotaessa. Kuluttaja voi itse valita, mikä on hänelle paras, vaihto- tai tasavirta. Ainoa rajoitus asetetaan lopullisilla kuormituksilla, jotka eivät pysty toimimaan tasavirtapiireissä. Mutta tämä ei ole ongelma tänään.

Muuntamistekniikka on lähes sadan vuoden ajan muuttunut merkittävästi, ja jos 25 vuotta sitten invertterit ja puolijohdemuuntimet olivat puolustusteollisuuden etuoikeus, nykyään niitä käytetään laajalti teollisuudessa ja jokapäiväisessä elämässä. Monissa kodinkoneissa on kytkentävirtalähteet, jotka voivat toimia sekä vaihtovirta- että tasavirtapiireissä.

Siksi itsenäisiä sähkönlähteitä luotaessa on parempi antaa etusija tasavirralle. Tässä tapauksessa ei kuitenkaan ilman ongelmia.

Jos piirrämme täydellinen kaavio itsenäisestä virransyötöstä invertterillä, käy selväksi, että ainakin kolme pn-liitosta on kytketty peräkkäin lähteen ja kuluttajan väliseen piiriin. Jokaisessa muutoksessa jännitehäviö on noin 1,5 V, kokonaisjännitteen pudotus on vähintään 4,5 V. Plussaa jäljellä olevat häviöt.

Siksi, kun luot itsenäisiä energialähteitä vaihtosuuntaajia käyttämällä, matalajännitegeneraattoreiden 14, 28 V käyttö on epäkäytännöllistä. Etusijalle tulisi antaa generaattorit, joiden lähtöjännite on 230 V, mikä on vakio kotitalousverkoissa .Jos jos on mahdollista siirtää laitteen teho tasavirtaan, on parempi olla unohtamatta sitä.

Tulimme tähän johtopäätökseen kehitettäessä itsenäisiä virtalähteitä. Olisi mielenkiintoista oppia muita mielipiteitä. On mahdollista, että ne muuttavat radikaalisti paitsi näkemyksiämme olemassa olevasta ongelmasta.

KYLLÄ. Duyunov. A.B. Pizhankov. SI Levachkov