Transmissie / functionele redenen:

1. AC is goedkoper - Er is minder stroomverlies van generator naar eindgebruiker.
2. Hoogspanning is goedkoper te transporteren - Stroom verlies is I ^ 2 * R. R is een constante over elke lijn. Voor hetzelfde vermogen (watt) P = IV. We kunnen het vermogensverlies dus verminderen door de spanning te verhogen. - Dit leidt ons tot transformatievermogen. Ik kan gemakkelijk AC door een transformator laten lopen om de spanning omhoog of omlaag te laten springen (met een overeenkomstige stroomverandering). Om dit met gelijkstroom te doen, zijn nog een aantal stappen nodig.
3. [addendum] Als we alleen verlichting en verwarming zouden gebruiken met elektriciteit, zou het ons niet kunnen schelen AC / DC vanuit functioneel oogpunt. Veel dingen in onze huizen gebruiken echter motoren, en AC-motoren zijn goedkoper en gaan veel langer mee dan DC-motoren. Toen we echter voor het eerst buurten bedraadden, speelde dit geen rol.

Om de spanningstransformaties verder te onderzoeken:

• Om de spanning in wisselstroom te veranderen is een transformator vereist. Kortom, twee draadspoelen en een stuk metaal.

• Om de spanning in gelijkstroom op te voeren, moet u eerst omkeren naar wisselstroom, en dan door een transformator , en vervolgens converteren naar gelijkstroom. De resulterende DC zal niet soepel zijn, tenzij je meer elektronica toevoegt. Elke stap heeft wat afval als warmte.

• De grootte van de geleider is evenredig met de stroom, gewoonlijk " ampacity " genoemd. Meer stroom vereist dikkere draden. Spanningsval is een factor van zowel de huidige als afstand. Dus langere draden moeten dikker zijn. Dikkere draden zijn moeilijker om mee te werken en duurder, dus een hogere spanning / lagere stroomsterkte is enorm voordelig.

(Isolatie is evenredig met spanning, net als gevaar, dus hoogspanning is geen slam dunk.)

• AC leent zich naar meerfasige distributie. Dit vermindert de totale grootte van de geleider (goedkoper, gemakkelijker om mee te werken).

Multifase is goed voor elektromotoren.

Amerikaanse huizen krijgen doorgaans 240V split-phase + een nulleider van de straattransformator. Zware apparaten (bijv. Een oven) kunnen op beide hots werken, voor 240V. Lichte apparaten (mijn laptop) kunnen werken op een hete + de neutrale. Het komt goed uit. Zie ook: Multi-wire Branch Circuits.

Case study: Mijn camper heeft een 12VDC voedingssysteem. Draden moeten dik zijn omdat de versterkers hoog zijn. Als ik mijn trouwring kort maak, zal hij smelten. We willen grote belastingen aandrijven, zoals ovenventilatoren. Campers zouden profiteren van 24 VDC of hoger, maar we hebben reguliere auto's nodig om eerst over te schakelen; Campers zullen volgen.

Case study:

Foto-voltaïsche (zonnepaneel) installaties op daken lijden onder het feit dat ze relatief laagspanning gelijkstroom produceren. Als er een lange draad loopt van de PV-generator naar een accubank of omvormer, verliest deze veel energie als warmte. Sommige zijn op weg naar "micro-omvormers" waarbij elk paneel zijn eigen omvormer op het dak krijgt. Dit vermindert transmissieverliezen.

Terzijde:

Ik heb gehoord dat er problemen zouden zijn met aardingslussen als DC naar onze stereo-apparatuur wordt gedistribueerd, maar het is me niet gelukt om mijn hoofd in te pakken eromheen.

Alle antwoorden op de vraag zijn correct. Kortom, toen Edison voor het eerst elektrische generatoren op een elektriciteitsnetschaal ontwikkelde, huurde hij Nikola Tesla in als beschermeling, en Tesla, zo wordt beweerd, gebruikte de principes van wisselstroom en meerfasevermogen om de efficiëntie van elektrische generatoren aanzienlijk te verhogen, wat door Edison's originele ontwerpen geproduceerd gelijkstroom.

In wezen is het grote probleem dat wisselstroom minder werk vereist voor meer stroom (dwz dat het efficiënter is om te genereren). Denk aan een elektrische stroom in termen van een gesloten, onder druk staande waterlus; water wordt onder druk gezet door een krachtbron, waardoor het door slangen naar een apparaat stroomt dat de stroom water kan gebruiken om mechanisch werk te doen. Het water, waarvan de energie wordt verbruikt, wordt vervolgens teruggetrokken naar de krachtbron.

DC zou het equivalent zijn van het uitoefenen van druk op het water in slechts één richting, ofwel door het uit een tank te voeren (vergelijkbaar met hoe een batterij zou werken) of door een waaier of een andere roterende pomp te gebruiken (vergelijkbaar naar een generator). Een dergelijke pomp zou water inefficiënt verplaatsen, aangezien het pompmechanisme niet waterdicht kan zijn. Een eenrichtingszuigerpomp zou waterdicht zijn, maar zou het water niet constant verplaatsen, wat kan worden overwonnen (zoals in AC naar DC-omvormers) met behulp van een reservoir dat extra druk opslaat en deze vervolgens aan het systeem toevoert terwijl de pomp aan staat. "rugslag". Op elke manier waarop je het snijdt, behalve in het geval van een tank (batterij), is er verspilde moeite om de stroom te produceren.

AC zou daarentegen het equivalent zijn van het gebruik van een eenvoudige heen en weer bewegende pomp om te forceren water de ene kant op, dan de andere. Zolang de apparaten verwachten dat de waterstroom zichzelf omkeert (of het niet kan schelen), kan het ontwerp van de generator veel eenvoudiger en efficiënter zijn. De redenen voor de efficiëntiewinst zijn een beetje anders als je de analogie opheft, maar de analogie zelf gaat redelijk goed op.

AC heeft ook een paar trucjes in petto die DC simpelweg niet kan repliceren, waardoor het de voorkeur verdient boven DC voor grootschalige toepassingen. Misschien wel het belangrijkste is de mogelijkheid om zowel "opgevoerd" als "verlaagd" te worden met behulp van een transformator. DC kan alleen worden "verlaagd" met behulp van weerstanden, die in feite elektrische energie omzetten in warmte en er dus voor zorgen dat u veel energie verspilt. Meerfasevermogen, in de VS gezien als driefasevermogen, is meer een oplossing voor een wisselstroomprobleem dan een voordeel (driefasige wisselstroom zorgt ervoor dat het elektriciteitsnet een bijna constante algehele spanning heeft, waardoor de niet-constante spanning van een wisselstroom een enkele AC-golfvorm, terwijl er minder draad wordt gebruikt dan nodig zou zijn om hetzelfde totale vermogen efficiënt over te dragen in een enkele golfvorm), maar het biedt het gunstige neveneffect dat het in staat is om fasen aan elkaar "toe te voegen" voor dezelfde beschikbare stroom. In gesplitste fase wordt de spanning verdubbeld, terwijl in 3-fasen de spanning wordt vermenigvuldigd met √3. Dit is de reden waarom residentieel 120 / 240V (120 * 2) en commercieel 120/208 (120 * √3) is.

Je hebt gelijk. En als dat u interesseert, moedig ik u aan om op dat gebied te innoveren .

Alle dingen die u vermeldt, zijn extreem kleine belastingen , kleiner dan 10 watt. Velen van hen willen direct 12 volt gelijkstroom. Het zou niet verkeerd zijn om een ​​tweede elektrisch systeem van 12 V in uw huis te plaatsen dat deze kleine belastingen voedt.

Die zouden het volgende omvatten, en ook dit overwegen: het is verrassend eenvoudig en goedkoop om een ​​back-upbatterij te leveren voor dat 12V-systeem, aangevuld met zonne-energie. Nu zijn die delen van uw huis verduisteringsbestendig.

• Verlichting - LED-verlichting maakt dit gemakkelijk.

• Vrieskisten - moderne Energy Star-vriezers zijn zo efficiënt dat de meeste off-griders geen moeite meer doen met speciale 12V-vriezers en een gewone (maar goed gekozen) vriezer van een omvormer.

• Idem koelkasten, maar ze hebben de neiging om een ​​veel grotere belasting te zijn omdat hun isolatie dunner is en hun deuren veel vaker worden geopend. Dat kan een aanzienlijke omvang van het systeem vereisen.

• Sump pomp

• Radon luchtbehandelingsunit

• Internet routers - de meeste zijn al 12VDC. De infrastructuur van het telefoonbedrijf heeft een enorme back-up van batterijen; kabel-tv kan niet hetzelfde zeggen.

• Opladen van telefoons / tablets: gebruik autoladers die bij elk tankstation worden verkocht.

• Tv - veel tv's hebben een 12V-ingang .

• Laad accu-aangedreven werkplaatsgereedschap op.

• Thermostaten en de relais die ze aansturen.

• Warmte: voeg een extra muur of vloer oven toe die geen elektriciteit nodig heeft (zelfs niet voor de externe thermostaat ).

• Warm water: Warmwaterboilers op gas hebben zeer weinig (of geen) elektriciteit nodig. Gaskachels op aanvraag verbruiken een kleine hoeveelheid, maar alleen als u ze gebruikt.

Je ziet waar dit naartoe gaat: in een black-out kun je gezellig, warm zijn en Netflix kijken.

Hier zijn enkele belastingen die u niet gemakkelijk op een 12 V-systeem kunt laten lopen omdat de energiebehoefte te hoog is.

• Airconditioning en ontvochtiging

• Geforceerde luchtovens die, paradoxaal genoeg, vrijwel elk systeem in de sneeuwgordel zijn. Dit is waarom het zo moeilijk is voor mensen daar om op deze manier black-outbescherming te bieden, omdat deze dikkerd bovenaan de lijst met "kritieke belasting" staat. Die ovens zonder elektriciteit worden niet eens verkocht in de sneeuwband!

• Elektriciteit gebruiken om warmte te maken (huisverwarming, waterverwarming, drogen of koken)

• Kleding wassen en drogen op gas (de motorbelastingen zijn aanzienlijk)

• Afwassen (met name de onderdelen voor het verwarmen en drogen van water)

• Elektrisch gereedschap

Grotere 12V-systemen kunnen het aan: de bedrading kan niet en hier is waarom : Vermogen (watt) is volt x ampère. De spanning gaat omlaag, de versterkers gaan omhoog. Amps bepaalt de draadmaat, die al snel onpraktische cijfers bereikt. Uw 240V / 30A airconditioner wordt 12V / 600A . Ik heb een elektrische service van 600 A aangesloten, de draden zijn enorm en erg duur ($ 60 / voet). Lukt niet. Zelfs een haardroger van 1500 W (nu 12 V / 125 A) vereist in wezen laskabel.

Een groter 12V-systeem wordt direct bij de batterij omgedraaid naar 120 / 240V en wordt met normale bedrading door het huis verspreid.