Die Zukunft für Gleichstromversorgungssysteme?

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts gab es heftige Debatten zwischen Fachleuten über die Vor- und Nachteile der Verwendung von Gleich- und Wechselstromkreisen für die Stromversorgung. Es kam vor, dass dreiphasige Wechselstromkreise bevorzugt wurden. Industrielle, die das Volumen der Kapitalkosten für die Schaffung von Stromversorgungssystemen berechnen, haben anscheinend die optimalste Option gewählt.

Die entscheidende Rolle bei der weit verbreiteten Verteilung von dreiphasigen Wechselstromnetzen spielte die Einfachheit, ein Drehmoment mit einer minimalen Anzahl von Phasen zu erhalten. Gegen Gleichstrom wurden Argumente wie die hohen Kosten und die geringe Zuverlässigkeit der Motoren sowie die Komplexität der Energieumwandlung vorgebracht. Aber das war es dann. Was jetzt? Die langjährigen praktischen Erfahrungen mit der Entwicklung der Elektrizitätswirtschaft führen meiner Meinung nach zu verheerenden Ergebnissen.

Der erste. Aus dem Kurs theoretische Grundlagen der Elektrotechnik Es ist bekannt, dass zur Übertragung der maximalen Leistung an eine Last in Wechselstromkreisen die Bedingung des gleichen Quellenwiderstands gegenüber Leitungswiderstand und Lastwiderstand erfüllt sein muss. Daraus folgt, dass der theoretisch erreichbare Wirkungsgrad für Wechselstromkreise 33% beträgt.

Praktische Stromversorgungsschemata zur Reduzierung von Energietransportverlusten beinhalten eine bestimmte Anzahl von Spannungsumwandlungen. Zumindest sind es nicht weniger als fünf Transformationen, von denen jede ihren eigenen Transformator verwendet. Wenn wir den Wirkungsgrad jedes optimal belasteten Transformators gleich 0,9 nehmen, beträgt der Gesamtwirkungsgrad der Transformation 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 = 0,59049 und der Wirkungsgrad der Stromversorgung 0,33 0,59049 = 0. 1,948,617.

Da die Leistung der Transformatoren unter Berücksichtigung der morgendlichen und abendlichen Höchstwerte der Lasten ausgewählt wird, liegt ihr realer durchschnittlicher gewichteter Wirkungsgrad der Transformatoren unter 0,9, daher liegt der tatsächliche Wirkungsgrad der Stromversorgung unter 0,195. Und dies ohne Berücksichtigung von Leckströmen, BlindströmeHarmonische und andere Freuden.

Studien, die von K. V. Yalovega in metallurgischen Anlagen durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass auf der Welle der Arbeitsmaschine nur etwa 2,4% der Energie in Form von Nutzenergie vorhanden sind, die der Welle des Generators im Kraftwerk zugeführt wird. Es ist kein Zufall, dass der Wirkungsgrad von inländischen Windkraftanlagen bei Arbeiten an einem einzigen Stromnetz kaum 11% erreicht.

Der zweite. Die gleiche N.V. Yalovega schlug vor, orthogonale kombinierte Wicklungen in dreiphasigen asynchronen Wechselstrommotoren zu installieren, bei denen der Verschiebungswinkel zwischen den Phasen zwei Werte hat - 120 und 90 Grad. Er bewies, dass bei einer vierphasigen Stromversorgung die Stromerzeugung mit demselben nützlichen Roboter um das Drei- bis Vierfache reduziert werden könnte.

Die weit verbreitete Verwendung von Induktionsmotoren mit orthogonalen Wicklungen würde die Stromerzeugung um durchschnittlich das Dreifache reduzieren. Dies liegt daran, dass etwa 70% des Stroms genau von Induktionsmotoren verbraucht werden. Daher war die Wahl eines Dreiphasenstromsystems, gelinde gesagt, nicht optimal.

Der dritte. Zu Sowjetzeiten wurde ein reversibles Gleichstromnetz gebaut, das das Wasserkraftwerk Wolga und das Umspannwerk Mikhailovsky (Donbass) mit einer Spannung von 750 kV verbindet. Die Praxis des Betriebs des Systems hat seine hohe Effizienz gezeigt. Es ist erwiesen, dass die Verwendung von Gleichstrom zur Übertragung von Elektrizität über große Entfernungen klare Vorteile gegenüber einem Wechselstromsystem hat. Der Wirkungsgrad in Gleichstromkreisen kann 90% oder mehr erreichen. Es ist nicht umsonst, dass die Energieunternehmen Japans und der USA wiederholt versucht haben, Geräte für Umspannwerke zu kaufen.

So wurden wir alle zu Geiseln der aktuellen Situation im Energiesektor. Wir sind gezwungen, alle Kosten für Transport und Verteilung von Energie mit einer zentralen Stromversorgung zu bezahlen. Bei der Schaffung autonomer Stromversorgungssysteme ist die Situation anders. Der Verbraucher kann selbst wählen, was für ihn am besten ist, Wechsel- oder Gleichstrom. Die einzige Einschränkung besteht in Endlasten, die in Gleichstromkreisen nicht funktionieren können. Dies ist heute jedoch kein Problem.

Seit fast hundert Jahren hat sich die Umwandlungstechnologie erheblich verändert, und wenn vor 25 Jahren Wechselrichter und Halbleiterwandler das Vorrecht der Verteidigungsindustrie waren, sind sie heute in der Industrie und im Alltag weit verbreitet. Viele Haushaltsgeräte verfügen über Schaltnetzteile, die sowohl in Wechselstrom- als auch in Gleichstromkreisen betrieben werden können.

Daher ist es bei der Schaffung autonomer Stromquellen besser, Gleichstrom vorzuziehen. In diesem Fall jedoch nicht ohne Probleme.

Wenn wir ein vollständiges Schema der autonomen Stromversorgung unter Verwendung eines Wechselrichters zeichnen, wird klar, dass mindestens drei pn-Übergänge in der Schaltung zwischen der Quelle und dem Verbraucher nacheinander verbunden werden. Bei jedem Übergang beträgt der Spannungsabfall etwa 1,5 V, der gesamte Spannungsabfall mindestens 4,5 V. Zuzüglich der verbleibenden Verluste.

Daher ist bei der Erzeugung autonomer Energiequellen unter Verwendung von Wechselrichtern die Verwendung von Niederspannungsgeneratoren 14, 28 V unpraktisch. Generatoren mit einer Standardausgangsspannung von 230 V sollten bevorzugt werden.

Wir sind zu diesem Schluss gekommen, als wir autonome Stromversorgungsquellen entwickelt haben. Es wäre interessant, andere Meinungen zu erfahren. Es ist möglich, dass sie nicht nur unsere Ansichten zum bestehenden Problem radikal verändern werden.

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