De toekomst voor gelijkstroomvoedingssystemen?

In het begin van de twintigste eeuw zijn er felle discussies tussen specialisten over de voor- en nadelen van het gebruik van gelijkstroom- en wisselstroomcircuits voor stroomvoorziening. Het gebeurde zo dat de voorkeur werd gegeven aan driefasige AC-circuits. Industriëlen, die het volume van de kapitaalkosten berekenen voor het creëren van voedingssystemen, hebben gekozen voor de meest optimale optie.

De beslissende rol in de wijdverspreide distributie van driefasige AC-netwerken werd gespeeld door de eenvoud van het verkrijgen van koppel met een minimum aantal fasen. Tegen de gelijkstroom in werden dergelijke argumenten aangevoerd als de hoge kosten en lage betrouwbaarheid van motoren, de complexiteit van energieconversie. Maar dat was toen. Wat nu? De praktische ervaring die gedurende vele jaren met de ontwikkeling van de elektriciteitsindustrie is opgedaan, levert naar mijn mening verwoestende resultaten op.

De eerste. Van de cursus theoretische grondslagen van elektrotechniek Het is bekend dat om maximaal vermogen over te dragen naar de belasting in wisselstroomcircuits, moet worden voldaan aan de voorwaarde van gelijke bronweerstand aan lijnweerstand en belastingsweerstand. Hieruit volgt dat het theoretisch haalbare rendement voor AC-circuits 33% is.

Praktische stroomschema's om verliezen in energietransport te verminderen, omvatten een bepaald aantal spanningsconversies. Het zijn tenminste niet minder dan vijf transformaties, die elk hun eigen transformator gebruiken. Als we de efficiëntie van elke optimaal geladen transformator gelijk nemen aan 0,9, dan is de totale transformatie-efficiëntie 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 = 0,59049 en de stroomvoorzieningsefficiëntie - 0,33 0,59049 = 0. 1.948.617.

Gezien het vermogen van de transformatoren wordt gekozen rekening houdend met de ochtend- en avondmaxima van de belastingen, is hun werkelijke gemiddelde gewogen efficiëntie van de transformatoren lager dan 0,9, daarom is de werkelijke stroomvoorzieningefficiëntie lager dan 0,195. En dit zonder rekening te houden met lekstromen, reactieve stromingenharmonischen en andere geneugten.

Studies uitgevoerd door K.V. Yalovega bij metallurgische fabrieken hebben aangetoond dat we op de as van de werkende machine slechts ongeveer 2,4% van de energie geleverd aan de as van de generator in de energiecentrale hebben. Het is geen toeval dat de efficiëntie van huishoudelijke windturbines bij het werken op één stroomnet amper 11% bereikt.

De tweede. Dezelfde N.V. Yalovega stelde voor om orthogonale gecombineerde wikkelingen te installeren in asynchrone AC-motoren met drie fasen, waarbij de verschuivingshoek tussen de fasen twee waarden heeft - 120 en 90 graden. Hij bewees dat als een stroomvoorziening met vier fasen zou worden gebruikt, de opwekking van elektriciteit drie tot vier keer kon worden verminderd met dezelfde nuttige robot.

Het wijdverbreide gebruik van inductiemotoren met orthogonale wikkelingen zou de opwekking van elektriciteit met gemiddeld drie keer verminderen. Dit komt omdat ongeveer 70% van de elektriciteit precies door inductiemotoren wordt verbruikt. De keuze voor een driefasig huidige systeem was dus, op zijn zachtst gezegd, niet optimaal.

De derde. In de Sovjettijd werd een omkeerbaar gelijkstroom-transmissiesysteem gebouwd dat het Wolga-elektriciteitsstation en het Mikhailovsky-onderstation (Donbass) met een spanning van 750 kV verbond. De praktijk van het bedienen van het systeem heeft zijn hoge efficiëntie aangetoond. Het is bewezen dat het gebruik van gelijkstroom om elektriciteit over lange afstanden te verzenden duidelijke voordelen heeft ten opzichte van een wisselstroomsysteem. De efficiëntie in gelijkstroomcircuits kan 90% of meer bereiken. Het is niet tevergeefs dat de energiebedrijven van Japan en de Verenigde Staten herhaaldelijk pogingen hebben ondernomen om apparatuur voor DC-onderstations te kopen.

Zo werden we allemaal gijzelaars van de huidige situatie in de energiesector. We zijn verplicht om alle kosten van transport en distributie van energie te betalen met een gecentraliseerde stroomvoorziening. De situatie is anders bij het creëren van autonome voedingssystemen. De consument is zelf vrij om te kiezen wat het beste voor hem is, wisselstroom of gelijkstroom. De enige beperking wordt opgelegd door eindbelastingen die niet kunnen werken in DC-circuits. Maar dit is vandaag geen probleem.

Al bijna honderd jaar heeft de conversietechnologie belangrijke veranderingen ondergaan en als 25 jaar geleden omvormers en halfgeleideromzetters het voorrecht van de defensie-industrie waren, worden ze tegenwoordig veel gebruikt in de industrie en het dagelijks leven. Veel huishoudelijke apparaten hebben schakelende voedingen die kunnen werken in zowel AC- als DC-circuits.

Daarom is het beter om bij het creëren van autonome elektriciteitsbronnen de voorkeur te geven aan gelijkstroom. In dit geval echter niet zonder problemen.

Als we een volledig schema van autonome stroomvoorziening met behulp van een omvormer tekenen, wordt het duidelijk dat ten minste drie pn-knooppunten opeenvolgend in het circuit tussen de bron en de consument worden verbonden. Bij elke overgang zal de spanningsval ongeveer 1,5 V zijn, de totale spanningsval ten minste 4,5 V. Plus de resterende verliezen.

Daarom is het gebruik van laagspanningsgeneratoren 14, 28 V bij het creëren van autonome energiebronnen met behulp van omvormers onpraktisch. De voorkeur dient te worden gegeven aan generatoren met een uitgangsspanning van 230 V. Dit is standaard voor huishoudelijke netwerken.

We kwamen tot deze conclusie bij het ontwikkelen van autonome energiebronnen. Het zou interessant zijn om andere meningen te leren. Het is mogelijk dat ze niet alleen onze kijk op het bestaande probleem ingrijpend veranderen.

YES. Duyunov. A.B. Pizhankov. SI Levachkov