Бъдещето на системите за постоянен ток?

В началото на ХХ век ожесточени дебати между специалисти относно предимствата и недостатъците на използването на вериги за постоянен и променлив ток за захранване. Така се случи, че предпочитание беше дадено на трифазни променливотокови вериги. Индустриалистите, като изчислиха обема на капиталовите разходи за създаването на системи за електрозахранване, избраха, изглежда, най-оптималния вариант.

Решаващата роля в широкото разпространение на трифазни променливи мрежи се играе от простотата на получаване на въртящ момент с минимален брой фази. Срещу постоянен ток бяха изложени такива аргументи като високата цена и ниската надеждност на двигателите, сложността на преобразуването на енергия. Но това беше тогава. Какво сега? Практическият опит, натрупан през годините в развитието на електроенергийната индустрия, дава, по мое мнение, пагубни резултати.

Първият. От курса теоретични основи на електротехниката Известно е, че за да се прехвърли максимална мощност към товар в вериги с променлив ток, трябва да се изпълни условието за равно съпротивление на източника на съпротивлението на линията и съпротивлението на товара. От това следва, че теоретично постижимата ефективност за променливотокови вериги е 33%.

Практическите схеми на захранване за намаляване на загубите при транспортиране на енергия включват определен брой преобразувания на напрежението. Поне това не е по-малко от пет трансформации, всяка от които използва собствен трансформатор. Ако вземем ефективността на всеки оптимално натоварен трансформатор, равна на 0,9, тогава общата ефективност на трансформацията ще бъде 0,9 0,9 0,9 0,9 = 0,59049, а ефективността на захранването - 0,33 0,59049 = 0. 1,948,617.

Като се има предвид, че мощността на трансформаторите се избира, като се вземат предвид сутрешните и вечерните максимуми на натоварванията, тяхната реална средно претеглена ефективност на трансформаторите е по-ниска от 0,9, следователно реалната ефективност на захранването е по-ниска от 0,195. И това е без да се вземат предвид течовете на течовете, реактивни токовехармоници и други изкушения.

Проучвания, проведени от К. В. Яловега в металургични предприятия, показват, че върху вала на работещата машина имаме под формата на полезна енергия само около 2,4% от енергията, подавана в вала на генератора в електроцентралата. Не е случайно, че ефективността на домашните вятърни турбини при работа на една електропреносна мрежа едва достига 11%.

Втората. Същият Н.В. Yalovega предложи да се инсталират ортогонални комбинирани намотки в трифазни асинхронни двигатели с променлив ток, в които ъгълът на изместване между фазите има две стойности - 120 и 90 градуса. Той доказа, че ако се приеме четирифазно захранване, тогава производството на електроенергия може да бъде намалено с три до четири пъти със същия полезен робот.

Широкото използване на индукционни двигатели с ортогонални намотки би намалило производството на електричество средно три пъти. Това се дължи на факта, че около 70% от електроенергията се консумира именно от индукционни двигатели. По този начин изборът на трифазна токова система беше, меко казано, не оптимален.

Третата. В съветско време е изградена обратима система за предаване на ток с постоянен ток, свързваща волската станция Волга и подстанцията Михайловски (Донбас) с напрежение 750 kV. Практиката на работа на системата показа високата си ефективност. Доказано е, че използването на постоянен ток за предаване на електричество на дълги разстояния има ясни предимства пред система с променлив ток. Ефективността в веригите за постоянен ток може да достигне 90% или повече. Не напразно енергийните компании на Япония и САЩ многократно правят опити за закупуване на оборудване за постоянни подстанции.

Така всички станахме заложници на настоящата ситуация в енергийния сектор. Принудени сме да плащаме всички разходи за транспорт и разпределение на енергия с централизирано захранване. Ситуацията е различна при създаването на автономни системи за захранване. Самият потребител е свободен да избере кое е най-доброто за него, променлив или постоянен ток. Единственото ограничение се налага от крайни натоварвания, които не могат да работят в постояннотокови вериги. Но това не е проблем днес.

За почти сто години технологията за преобразуване претърпя значителни промени и ако преди 25 години инверторите и полупроводниковите преобразуватели бяха прерогатив на отбранителната промишленост, днес те се използват широко в промишлеността и ежедневието. Много домакински уреди имат комутационни захранващи устройства, които могат да работят както в променливотокови, така и в постояннотокови вериги.

Ето защо, когато създавате автономни източници на електроенергия, е по-добре да се даде предпочитание на постоянен ток. Въпреки това, в този случай, не без проблеми.

Ако нарисуваме пълна схема на автономно захранване с помощта на инвертор, става ясно, че поне три pn кръстовища ще бъдат последователно свързани във веригата между източника и потребителя. При всеки преход спадът на напрежението ще бъде около 1,5 V, общият спад на напрежението ще бъде най-малко 4,5 V. Плюс останалите загуби.

Следователно, когато създавате автономни източници на енергия с помощта на инвертори, използването на генератори с ниско напрежение 14, 28 V е непрактично. Предпочитание трябва да се дава на генератори с изходно напрежение 230 V, което е стандартно за домакински мрежи. И ако е възможно да се прехвърли мощността на оборудването към постоянен ток, по-добре е да не го пренебрегвате.

Стигнахме до това заключение, докато развивахме автономни източници на електрозахранване. Би било интересно да научите други мнения. Възможно е те да променят коренно не само нашите възгледи за съществуващия проблем.

YES. Duyunov. А.В. Pizhankov. SI Levachkov