Viitorul pentru sistemele de curent continuu?

La începutul secolului XX, dezbateri aprinse între specialiști cu privire la avantajele și dezavantajele utilizării circuitelor de curent direct și alternativ pentru alimentarea cu energie electrică. S-a întâmplat așa că preferința a fost acordată circuitelor de curent alternativ trifazate. Industriașii, calculând volumul costurilor de capital pentru crearea sistemelor de alimentare cu energie electrică, au ales, s-ar părea, cea mai optimă opțiune.

Rolul decisiv în ubicuitatea rețelelor trifazate a fost jucat de simplitatea obținerii cuplului cu un număr minim de faze. Față de curentul direct, astfel de argumente au fost prezentate, precum costul ridicat și fiabilitatea scăzută a motoarelor, complexitatea conversiei energetice. Dar atunci a fost. Ce acum? Experiența practică acumulată de-a lungul mai multor ani de dezvoltare a industriei electrice dă, după părerea mea, rezultate devastatoare.

Primul. Din curs fundamentele teoretice ale ingineriei electrice Se știe că, pentru a transfera puterea maximă la sarcină în circuitele de curent alternativ, trebuie să fie îndeplinită condiția de rezistență la sursă egală la rezistența la linie și la sarcină. Rezultă că eficiența realizată teoretic pentru circuitele AC este de 33%.

Schemele de energie practică pentru reducerea pierderilor de transport de energie implică un anumit număr de conversii de tensiune. Cel puțin nu este mai puțin de cinci transformări, fiecare folosind transformatorul propriu. Dacă luăm eficiența fiecărui transformator încărcat optim egală cu 0,9, atunci eficiența totală a transformării va fi de 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 = 0,59049, iar eficiența de alimentare - 0,33 0,59049 = 0. 1948617.

Având în vedere că puterea transformatoarelor este selectată ținând cont de maximele de dimineață și de seară ale sarcinilor, eficiența medie ponderată reală a transformatoarelor este mai mică de 0,9, prin urmare, eficiența reală a alimentării cu energie este mai mică de 0,195. Și acest lucru nu se ține cont de curenții de scurgere, curenți reactiviarmonicele și alte delicii.

Studiile efectuate de K.V. Yalovega la fabricile metalurgice au arătat că pe arborele mașinii de lucru avem sub formă de energie utilă doar aproximativ 2,4% din energia furnizată arborelui generatorului de la centrala electrică. Nu este o coincidență că eficiența turbinelor eoliene interne atunci când lucrează pe o rețea unică de energie abia atinge 11%.

Al doilea. Același N.V. Yalovega a sugerat instalarea înfășurărilor ortogonale combinate în motoarele asincrone trifazate, în care unghiul de deplasare între faze are două valori - 120 și 90 de grade. El a dovedit că, dacă s-ar adopta o sursă de alimentare cu patru faze, atunci generarea de electricitate ar putea fi redusă de trei până la patru ori cu același robot util.

Utilizarea pe scară largă a motoarelor cu inducție cu înfășurări ortogonale ar reduce generarea de energie electrică cu o medie de trei ori. Acest lucru se datorează faptului că aproximativ 70% din energia electrică este consumată tocmai de motoarele cu inducție. Astfel, alegerea unui sistem curent cu trei faze a fost, pentru a o spune ușor, nu optimă.

Al treilea. În vremea sovietică, a fost construit un sistem de transmisie de curent continuu reversibil, care conectează centrala hidroelectrică Volga și stația Mikhailovsky (Donbass) cu o tensiune de 750 kV. Practica de exploatare a sistemului a demonstrat eficiența ridicată. S-a dovedit că utilizarea curentului direct pentru a transmite electricitate pe distanțe lungi are avantaje clare față de un sistem de curent alternativ. Eficiența în circuitele cu curent continuu poate atinge 90% sau mai mult. Nu degeaba companiile energetice din Japonia și Statele Unite au încercat în mod repetat să încerce să achiziționeze echipamente pentru stații de curent continuu.

Astfel, toți am devenit ostatici ai situației actuale din sectorul energetic. Suntem obligați să plătim toate costurile de transport și distribuție de energie cu o sursă de alimentare centralizată. Situația este diferită atunci când se creează sisteme autonome de alimentare. Consumatorul însuși este liber să aleagă ceea ce este mai bun pentru el, cu curent alternativ sau direct. Singura limitare este impusă de sarcinile finale care nu pot funcționa în circuitele cu curent continuu. Dar aceasta nu este o problemă astăzi.

Timp de aproape o sută de ani, tehnologia de conversie a suferit modificări semnificative, iar dacă în urmă cu 25 de ani, invertoarele și convertoarele de semiconductori erau prerogativele industriei de apărare, astăzi sunt utilizate pe scară largă în industrie și în viața de zi cu zi. Multe aparate electrocasnice au surse de alimentare care pot funcționa atât în ​​circuite AC, cât și în continuu.

Prin urmare, atunci când creați surse autonome de electricitate, este mai bine să acordați preferință curentului direct. Cu toate acestea, în acest caz, nu fără probleme.

Dacă desenăm o schemă completă de alimentare autonomă folosind un invertor, devine clar că cel puțin trei joncțiuni pn vor fi conectate secvențial în circuitul dintre sursă și consumator. La fiecare tranziție, căderea de tensiune va fi de aproximativ 1,5 V, căderea totală de tensiune va fi de cel puțin 4,5 V. Plus pierderile rămase.

Prin urmare, atunci când se creează surse autonome de energie folosind invertoare, utilizarea generatoarelor de joasă tensiune de 14, 28 V este practic. Trebuie să se acorde preferință generatoarelor cu o tensiune de ieșire de 230 V., care este standard pentru rețelele casnice, iar dacă este posibil să transferați puterea echipamentului în curent continuu, este mai bine să nu o neglijați.

Am ajuns la această concluzie în timp ce dezvoltam surse autonome de alimentare. Ar fi interesant să aflăm alte opinii. Este posibil să se schimbe radical nu numai opiniile noastre despre problema existentă.

DA. Duyunov. A.B. Pizhankov. SI Levachkov