Proč je nutné převádět střídavý proud na stejnosměrný?
Časy se mění a s nimi se mění i naše energetické potřeby. Není to tak dávno, co byl střídavý proud nedílnou součástí našich životů, ale s pokrokem v technologii a měnícími se prioritami jsme na pokraji nové éry v energetice. Vítejte ve světě Current Wars 2.0, kde DC začíná získávat převahu.
V tomto článku se podíváme na to, jaké faktory a trendy pohánějí stálý růst DC v budoucnosti dodávek energie. Podíváme se na to, jak změny ve výrobě energie, včetně rozvoje obnovitelných zdrojů, činí stejnosměrný proud relevantnějším a účinnějším než AC.
Zde se dozvíte o výhodách decentralizace výroby energie a roli stejnosměrného proudu v tomto procesu. Podíváme se na to, jak se stejnosměrné sítě dokážou vyrovnat s rostoucí zátěží a proč se jejich rozvoj stává klíčovým faktorem moderní energetiky.
Válka proudů – krátký exkurz do historie elektrických sítí
V roce 1890 Thomas Alva Edison (General Electrics) a George Westinghouse (Westinghouse Electric) vstoupili do první ekonomické bitvy o technický standard v historii průmyslu. Tato bitva vešla do dějin jako „válka proudů“.
Sporným problémem byl tržní podíl příslušných elektrárenských společností a přijetí stejnosměrných nebo střídavých elektrických sítí jako elektrického standardu ve Spojených státech amerických.
Edison obhajoval stejnosměrný proud (DC) a registroval mnoho patentů v této oblasti, za což draze zaplatil.
V důsledku toho byla omezena volná hospodářská soutěž a inovace. Kvůli těmto patentovým omezením Westinghouse upřednostňoval střídavý proud (AC), který byl podle patentového práva zdarma.
Do konce roku 1887 měl Edison 121 stejnosměrných sítí a Westinghouse spolu s Thomson-Houston Electric Company měl ve Spojených státech 90 střídavých sítí, což bránilo expanzi Edisonových sítí.
Thomas Edison pózuje se svým elektromobilem Bailey
Všechny společnosti měly vlastní elektrické rozvody, z nichž některé se překrývaly. Po celá léta vedli oba protivníci informační válku, přičemž Edison se pokoušel vyhnat svého protivníka z trhu tím, že na veřejnosti uváděl nebezpečí střídavého proudu.
Velkou výhodou střídavého proudu však bylo jeho enormní rozšíření v rozvodných sítích a na konci 19. století se nakonec stalo normou.
Více informací o Válce proudů naleznete na tomto odkazu: Tesla, Edison a válka proudů (střídavý nebo stejnosměrný proud)
HVDC – přenos stejnosměrného proudu
V moderní energetice se se stejnosměrným proudem setkáváme nejčastěji v oblasti elektrické trakce a stále častěji v oblasti přenosu elektrické energie na velké vzdálenosti.
Jednou z prvních aplikací stejnosměrného proudu bylo městské osvětlení s obloukovými lampami. Tyto sítě se vyvíjely především ve velkých městech USA. První osvětlovací systém využívající Edisonovy lampy byl postaven na Manhattanu (New York) v roce 1882, kdy šest obřích dynam sloužilo na ploše přibližně 2,5 km2.
Největší nevýhodou stejnosměrného proudu byla nemožnost snadno a efektivně měnit napětí, takže stroje musely být provozovány na napětí generátoru.
Nízkonapěťový rozvod energie bránil přenosu výkonu na vzdálenosti větší než několik kilometrů – na delší vzdálenosti se projevily poklesy síťového napětí a stejně vysoké ztráty. Neschopnost snadno převádět různé úrovně stejnosměrného napětí vydláždila cestu pro střídavý proud.
Až do 1880. let 1884. století nebyl střídavý proud akceptován jako vhodná alternativa stejnosměrného proudu. Zlom nastal v letech 1885 a XNUMX s vynálezem prvního transformátoru s uzavřeným magnetickým jádrem, který umožňoval snadno a efektivně převádět střídavé napětí.
Dalším krokem bylo praktické využití střídavého proudu. V roce 1888 představil Nikola Tesla svůj první vícefázový střídavý motor (dvoufázový indukční motor), který byl schopen konkurovat moderním stejnosměrným strojům.
Vítězství střídavého proudu nad stejnosměrným bylo jednoznačně potvrzeno v roce 1891, kdy se uskutečnil první dálkový přenos s 3fázovým systémem – 3fázový asynchronní motor o výkonu 75 kW byl úspěšně napájen na vzdálenost cca. 175 km. Přenos probíhal při střídavém napětí 15 kV, později při 25 kV.
Výkonové transformátory jsou nejdůležitějšími články v elektrických sítích vysokého napětí. Pokud vás zajímá jejich provedení a aplikace, nepřehlédněte náš článek: Výkonové transformátory v distribučních rozvodnách 6 – 35 kV. Rozumíme všem detailům a pomůžeme vám porozumět tomuto klíčovému tématu.
K návratu stejnosměrných proudů do systémů přenosu energie došlo ve 1930. letech XNUMX. století s vynálezem rtuťových usměrňovačů, díky nimž bylo převádění vysokého střídavého napětí na stejnosměrné mnohem jednodušší než do té doby používané rotační měniče.
V roce 1954 bylo spuštěno první komerční vysokonapěťové stejnosměrné vedení (HVDC), které spojovalo švédské pobřeží s ostrovem Gotland. To otevřelo cestu pro další komerční aplikace stejnosměrného přenosu.
Dalším důležitým milníkem je objev tyristorových měničů. Na jaře 1967 byl instalován první tyristorový měnič, opět na Gotlandské lince, který nahradil původní rtuťový měnič.
V následujících letech se tyristorové měniče rozšířily. V současné době se kromě tyristorových měničů používají také tranzistorové měniče (zejména IGBT tranzistory).
Vysokonapěťové stejnosměrné přenosové vedení (HVDC).
Běžná aplikace stejnosměrného přenosu je v dlouhých kabelových vedeních, zejména podmořských: dlouhá kabelová vedení nemohou používat střídavý proud kvůli své nízké kapacitě.
Další stále oblíbenější aplikací stejnosměrných přenosů je přenos velkých výkonů v řádu tisíců MW na velké vzdálenosti.
V zásadě se bavíme o získávání energie ze vzdálených zdrojů (například velkých vodních elektráren), často umístěných stovky a tisíce kilometrů od odběrných míst.
Hovoříme také o připojování zátěží umístěných velmi daleko od přenosových sítí (například velké doly, ropné plošiny). Se stále se zvyšujícím tlakem na využívání obnovitelných zdrojů se budují velké farmy a parky, solární i větrné.
Větrné elektrárny se často nacházejí na moři, kde jsou lepší povětrnostní podmínky. Stejnosměrný přenos je navržen jako vhodná a v některých případech jediná možnost pro efektivní a spolehlivou dopravu vyrobené elektřiny do míst spotřeby energie.
Více informací o využití stejnosměrného proudu pro přenos elektřiny na velké vzdálenosti naleznete zde: Přenos stejnosměrného proudu v elektroenergetice
Elektrické rozvodné sítě dnes
1. Zvýšená spotřeba energie
Oproti konci minulého století výrazně vzrostla spotřeba elektrické energie. Elektrifikace domácností a firem vede k trvalému nárůstu spotřeby elektřiny.
V příštích několika letech se očekává výbušný růst, zejména s přechodem na elektrická vozidla. Nárůst počtu nabíjecích stanic pro elektromobily bude znamenat značné problémy pro stávající infrastrukturu.
Rostoucí spotřeba energie v IT sektoru s nárůstem počtu datových center také spotřebuje velké množství energie.
2. Zvýšené náklady na energii
Cena elektřiny pro soukromé domácnosti má ve většině zemí po mnoho let rostoucí trend. Například v Německu se cena elektřiny za 20 let více než zdvojnásobila. A trend je stále na vzestupu.
V této souvislosti je zajímavou alternativou samovýroba a využití elektřiny. Kvůli nízké návratnosti investic do sítě je vlastní ukládání stále důležitějším tématem pro majitele domů, aby dále snížili své účty za energii a získali nezávislost optimalizací své spotřeby energie.
3. Obnovitelné energie a energetický přechod
Obnovitelná energie je dodávána nepravidelně. Když slunce nebo vítr vyrábí energii, neznamená to, že se tato energie bude zároveň někde spotřebovávat.
Předběžná amortizace zvýšené výroby energie je velkou výzvou. To je důvod, proč, když se výroba energie blíží nule, je zapotřebí konvenčních elektráren, aby i nadále sloužily všem spotřebitelům.
Energetický přechod v současnosti nelze realizovat bez tradičních technologií ve velkých sítích. Jedná se o systémový problém související s výrobou „staré“ a „nové“ energie a také s řízením vysoce nerovnoměrné výroby a spotřeby energie.
4. Zvyšování kapacity elektrických sítí
Obrovské množství energie vyrobené z obnovitelných zdrojů energie, stejně jako rychlý nárůst spotřeby energie, představuje pro stávající elektrické vedení obrovské výzvy.
Rozšiřování sítí, aby vyhovovaly novým požadavkům, je nákladné. Vysoké špičky ve výrobě a spotřebě energie v různých časech musí být neustále vyrovnávány a obecně regulovány. A energetický přechod v roce 2050 vyžaduje ještě větší fotovoltaické pokrytí. Kvůli špatnému připojení k síti často ani nelze využít plný výkon fotovoltaického systému.
Výroba elektřiny pomocí fotovoltaických panelů
Svět se mění – War of Currents 2.0
Pro centralizované napájení s centralizovanou výrobou energie má střídavý proud určité výhody. Výroba elektřiny po celém světě se však stále více decentralizuje prostřednictvím obnovitelných zdrojů energie, jako jsou malé fotovoltaické systémy instalované na střechách mnoha domů a rostoucí počet velkých fotovoltaických elektráren.
S regionálními stejnosměrnými sítěmi a jejich kratším dosahem lze velkým střídavým sítím výrazně ulevit.
Ruku v ruce s elektroenergetickými společnostmi je možná vzájemná podpora prostřednictvím zjednodušení sítě a zvýšení energetické účinnosti. Výrobní špičky již není třeba vyrovnávat a lze je spotřebovávat nebo ukládat přímo do DC sítě.
Ušetří se vysoké náklady na rozšíření AC sítí. Navíc lze plný potenciál fotovoltaických systémů využít přímo ve stejnosměrné mikrosíti.
Jak bude fungovat dům zítřka na DC:
Vize mnoha malých, decentralizovaných DC sítí je stále v plenkách. Díky vysoké energetické účinnosti je tato technologie stále oblíbenější.
Ve skutečnosti solární energii generovanou ve stejnosměrném proudu již nebude nutné přeměňovat. Půjde přímo ke stejnosměrným spotřebitelům, jako jsou tepelná čerpadla, baterie nebo elektromobily.
Tepelné čerpadlo v domě
Doma vyráběnou stejnosměrnou elektřinu lze nyní využívat s mnohem nižšími ztrátami (žádné ztráty při přeměně AC na DC). Pro spojení mezi výrobci a odběrateli elektřiny bude použit speciální stejnosměrný napájecí kabel (DC link).
V závislosti na spotřebiteli je stejnosměrná energie buď přímo posílána stejnosměrným spotřebitelům prostřednictvím měničů DC-DC, nebo střídavým spotřebitelům prostřednictvím invertorů, které převádějí stejnosměrný proud na střídavý.
V blízké budoucnosti se na celém světě bude hovořit o částečné nebo úplné přeměně obytných čtvrtí, komerčních podniků nebo jiných velkých budov na stejnosměrný proud. Osvětlovací systémy, elektronické nabíjecí stanice nebo palivové články mohou přímo využívat stejnosměrný proud.
Mnoho elektrických spotřebičů, jako jsou tepelná čerpadla nebo infrazářiče, lze napájet přímo ze stejnosměrné sítě.
Komerční společnost může řídit elektromotory svých vozů přímo z vlastního solárního systému prostřednictvím frekvenčních měničů. Mnoho je možné, mnoho leží v krabici nápadů, mnoho se mění.
Již byl vytvořen nový výkonný standard, USB Power Delivery 4.0, který dokáže dodat 100 W. Díky této technologii můžete současně přijímat energii a data.
Nově je možné postavit chytrou domácnost z propojených zařízení, která spolu komunikují bez méně spolehlivé a bezpečné Wi-Fi a elektroinstalace se stane základem internetu věcí.
Elektrické rozvody by nemusely být položeny uvnitř stěn, mohly by být nalepeny na stěnu jako páska a jednoduše přetřeny. A vše, co k němu bude připojeno, bude levnější a spolehlivější, protože v tomto případě nebudou potřeba transformátory a usměrňovače pro každé připojené zařízení, které mění střídavý proud na nízkonapěťový stejnosměrný proud.
Kuchyně a koupelny potřebují větší dráty k přenášení zátěže potřebné k provozu lednice, pračky nebo klimatizace. Ale i ty mohou být efektivnější při provozu na stejnosměrný proud díky frekvenčním měničům.
Používání frekvenčních měničů roste, protože nastavením otáček motoru podle potřeby lze nejen šetřit energii, ale také optimalizovat výkon. Například možnost jemného doladění rychlosti motoru klimatizace může zpříjemnit pokojové teploty a podmínky.
Domácí elektroinstalace budoucnosti poběží na stejnosměrný proud
Vědci tvrdí, že použití stejnosměrného proudu může snížit spotřebu elektřiny o 20 procent. Přidejte počáteční úspory levnějších LED žárovek a úspora bude mnohem větší.
Nic z toho není novinkou pro lidi, kteří žijí v karavanech nebo na jachtách. Už mnoho let žijí ve světě DC – ve své vlastní mikrosíti. Pokrok v technologii LED a klesající ceny solární energie však činí tento životní styl stejně pohodlným jako bydlení v domácnosti připojené k běžné elektrické síti.
Dům budoucnosti s nulovou spotřebou energie poběží na stejnosměrný proud a všichni budeme pravděpodobně místo Tesly řídit Edisony.
Co si o tom myslíš? Podělte se v komentářích!
- Vlastnosti varistorových tlumičů přepětí
- Hlavní důvody pro provoz difavtomatického zařízení v elektrickém panelu
- Služby elektrikáře, jak zavolat odborníka
Doufám, že vám byl tento článek užitečný. Podívejte se také na další články z kategorie Elektrická energie doma i v práci » Elektřina v domě
Přihlaste se k odběru našeho kanálu na Telegram: World of Electricity
Zde můžete zanechat komentář, položit otázku a jen chatovat:
Chat na elektrická témata
Sdílejte tento článek se svými přáteli:
Elektrická zařízení a sítě využívají k napájení dva typy proudu. Jaké jsou jejich rozdíly? Jaké jsou jejich výhody a nevýhody?
Elektrický proud je zdrojem energie pro téměř všechna zařízení a zařízení. Elektřina je navíc jedním ze základů moderní civilizace. Alespoň ty poslední 100 Elektřina se léta dělí na stejnosměrný a střídavý proud. V tomto článku budeme hovořit o tom, jak se tyto odrůdy od sebe liší. V druhé části materiálu odpovíme na často kladené otázky o stejnosměrném a střídavém proudu.
Dříve jsme mluvili o elektrickém proudu obecně. Možná pro vás bude zajímavý náš článek:
Elektrický proud: co to je Kde se vyskytuje, jak vypadá a jak se počítá?
Elektrický proud je usměrněný pohyb částic – nositelů elektrického náboje. Všichni si to pamatují ze školních hodin. Ale kam se pohybují, proč, proč? Většina našich čtenářů to samozřejmě velmi dobře ví.
Co je střídavý proud
Střídavý proud je tok elektrického náboje, jehož polarita (směr) se neustále mění při určité frekvenci. Často je zkrácený ACNebo Střídání proud. Střídavý proud proudí dvěma směry, které se nazývají pozitivní a negativní.
Za nejjednodušší generátor střídavého proudu, na kterém lze vysledovat princip jeho vzniku a činnosti, lze považovat smyčku magnetického drátu otáčející se vzhledem k magnetickému poli mezi dvěma konci magnetu. Při pohybu drátu v něm vzniká elektrický náboj, který je na jeho konce napájen střídavě kladnými a zápornými náboji.
V životě se k výrobě střídavého proudu používají složitější generátory. Náboj v nich vzniká rotací magnetického pole kolem vodiče nebo naopak. Příklady takových generátorů:
1. Instalace na elektrárnách – jaderné, tepelné, hydraulické.
2. Automobilové generátory, které zvyšují nabití baterie a poskytují energii do energetického okruhu vozidla.
3. Automatické generátory, které k provozu využívají palivo, například benzín. Tato zařízení se používají, pokud není k dispozici hlavní napájení domácnosti nebo pracoviště.
4. Trakční generátory pohánějící dieselové lokomotivy.
Pro napájení se používá střídavý proud, protože je přenášen na velké vzdálenosti bez výrazných ztrát. Před přivedením přes vysokonapěťová vedení proud vstupuje do zvyšovacího transformátoru, kde se jeho napětí zvyšuje na velmi vysoké hodnoty (řádově 100 kV) a je napájen do dálkového elektrického vedení.
Dalším stupněm je rozvodna se snižujícím transformátorem. Zde aktuální napětí klesá na relativně průměrné hodnoty (6, 10 nebo 35 kV). Proud pak prochází podzemními kabely do distribuční stanice, kde se napětí sníží na ,4 kV. Před vstupem do obytného domu prochází elektřina vstupní distribuční stanicí. Tam jeho napětí klesne na 380 (lineární) popř 220 V (fázové napětí).
Konečné normy napětí se v jednotlivých regionech světa liší. Například v Japonsku je spotřebitelské napětí 100 V USA – 120 B. Frekvence, se kterou se přepóluje střídavý proud, se měří v hertzech (Hz). V Rusku, dalších zemích bývalého SSSR a většině ostatních regionů světa je tento parametr 50 Hz Ale v Severní Americe a některých východoasijských zemích se polarita v zásuvkách mění 60 jednou za sekundu.
Tato frekvence byla zvolena, protože generátory vyrábějící elektřinu se dlouho otáčely na 3000 ot./min. Za vteřinu to bude 50 ot./min Nižší frekvence nemohly zajistit efektivní provoz zařízení. Zejména blikaly lampy a asynchronní motory nedokázaly udržet jmenovité otáčky.
Střídavý proud spotřebitele je ve formě sinusovky.
Co je stejnosměrný proud
Stejnosměrný proud je druh elektrického toku, jehož směr je po celou dobu toku konstantní, proto nemá žádnou frekvenci. Stejnosměrný proud pochází z následujících zdrojů:
1. Nabíjecí baterie různých kapacit a typů (lithium-iontové, nikl-kadmiové atd.). Tyto prvky slouží k autonomnímu napájení mobilních PC, automobilů, svítilen a dalších zařízení.
2. Adaptéry pro různá zařízení připojená k síti.
Většina elektrických spotřebičů nepoužívá střídavé nabíjení, ale konstantní nabíjení z adaptéru (interního nebo externího) nebo baterie. Pokud připojíte elektrický spotřebič určený pro provoz s konstantním nabíjením přímo do sítě střídavého proudu 220 nebo 110 B, utrpí nevratnou škodu. Adaptéry snižují proudové charakteristiky na požadované, baterie přijímají, akumulují a předávají transformovaný konstantní náboj do zařízení.
Princip činnosti DC lze přirovnat k nádrži s hadicí. Náboj z baterie nebo adaptéru proudí jedním směrem, stejně jako voda protéká hadicí ze zásobníku.
Přečtěte si náš článek, pokud chcete vědět vše o elektrickém proudu:
Elektrický proud: co to je Kde se vyskytuje, jak vypadá a jak se počítá?
Elektrický proud je usměrněný pohyb částic – nositelů elektrického náboje. Všichni si to pamatují ze školních hodin. Ale kam se pohybují, proč, proč? Většina našich čtenářů to samozřejmě velmi dobře ví.
Jak se od sebe liší stejnosměrný a střídavý proud?
Podívejme se na rozdíly mezi stejnosměrným a střídavým typem elektřiny.
1. Nebezpečí
Netransformovaný střídavý proud, alespoň s parametry používanými v elektrické síti a elektrickém vedení (frekvence 50-60 Hz a napětí vyšší 100 B), je rozhodně nebezpečný pro lidi a zařízení s UPS. Lidský kontakt se zdroji střídavého proudu může způsobit vážné zdravotní problémy a dokonce i smrt. Zejména bude narušena činnost srdce (zejména fibrilace), nervového systému a dalších vnitřních orgánů. Spotřebiče s UPS při připojení k čistému střídavému proudu s vyšším napětím 100 Dostanou škody neslučitelné s jejich další prací.
Náboj ze zásuvek je pro člověka nebezpečný tím, že jeho frekvence několika desítek Hz způsobuje velmi rychlé svalové kontrakce. Kromě toho mají zásuvky velmi nízký odpor (cca 1 Ohm). Americký vědec Nikola Tesla se dotýkal elektrod proudem a napětím 100 kV a frekvence 100 kHz a zůstal nezraněn, když elektřina procházela povrchem jeho těla.
Stejnosměrný proud nepředstavuje vážné nebezpečí, pokud v prostředí není vlhkost a jeho napětí nepřesahuje 48 B. Zdroje nabíjení bez frekvence a zařízení s nimi by však neměly být používány ve vodě nebo při vysoké vlhkosti. Voda sníží odpor a výrazně se zvýší možné poškození. Pokud náboj projde citlivými oblastmi, i menší otřes způsobí zdravotní problémy (např. při drobném elektrickém poškození očí může později vzniknout šedý zákal).
Obecně se má za to, že nízkofrekvenční střídavý proud je nebezpečnější než stejnosměrný proud. 2 – 4 časy.
S napětím až 500 Střídavý náboj se stává nebezpečným, ale méně než střídavý náboj s nízkou frekvencí. A s rostoucím napětím vyšší 500 Stejnosměrný proud se stává nebezpečnějším než střídavý.
2. Přepravitelnost
Střídavá elektřina na dlouhé vzdálenosti nevybledne a lze ji přenášet po elektrickém vedení. Další užitečnou vlastností střídavého proudu je snadná konverze napětí, nahoru nebo dolů, pomocí transformátorů. Při přenosu na dlouhý drát bude konstantní náboj postupně slábnout a nebude možné jej přenášet na velké vzdálenosti.
Třetí výhodou střídavého proudu jako přenosného proudu je nízká cena jeho výroby ve srovnání se stejnosměrným proudem.
3. Frekvence
Střídavý proud má určitou frekvenci (několik desítek Hz). Konstantní elektřina tuto vlastnost nemá.
4. Směr proudu a pohybu elektronů, polarita
Náboj s proměnnou frekvencí neustále mění polaritu (kladnou nebo zápornou) a pohybuje se jedním nebo druhým směrem.
Válka proudů
První elektrické sítě dodávaly náboj bez frekvence. Byly zabudovány 1880-s od amerického vynálezce Thomase Edisona a měl tři dráty s příslušným napětím 110, a –110 V.
Edisonova elektřina však měla velkou nevýhodu: na dlouhé vzdálenosti klesala nabíjecí síla. Přenos elektřiny by tedy mohl být možný uvnitř 1 mil. Zásobování venkovských a odlehlých oblastí nebylo možné, protože tam byla potřeba samostatná elektrárna.
Souběžně s Edisonovou sítí vyvinul podnikatel George Westinghouse systém pro výrobu střídavé elektřiny, který zahrnoval generátor a transformátor. V 1885 Byla vytvořena první elektrárna s variabilním nábojem. Později přišel Nikola Tesla pracovat pro Westinghouse, ale Edison mu nezvýšil plat. Vynálezce narozený v Srbsku vytvořil čítač a generátor pro počítání a generování náboje s proměnnou frekvencí.
Vlevo je americký vynálezce a zastánce stejnosměrného proudu Thomas Edison. Vpravo americký vynálezce a zastánce střídavého proudu Nikola Tesla.
Střídavé sítě se začaly rozšiřovat více než stejnosměrné, i když nakonec 1880-x let těch druhých bylo víc 100. Vynálezy související se střídavým proudem začaly zasahovat do Edisonových patentů, z nichž pobíral tantiémy. Vynálezce založil veřejnou obchodní společnost, aby kritizoval střídavý proud. Edison demonstroval smrt zvířat ze zdrojů střídavého proudu, šířil zprávy o smrti dělníků a dalších lidí z transformátorů. Inženýr Harold Brown, který dostal peníze od Edisona, navrhl použít k popravě zločinců střídavý proud. Samozřejmě, že toto použití střídavého náboje Edison okamžitě replikoval.
В 1891 Edison vyhrál výběrové řízení na osvětlení expozice ve Frankfurtu nad Mohanem žárovkami a poté získal část akcií společností Westinghouse. Tam byla nasazena i třífázová síť Michaila Dolivo-Dobrovolského, která byla schopna přenášet proud na vzdálenost až 175 km s účinností 75%. Od té doby vynálezce přestal veřejně bojovat za stálou elektřinu, ačkoliv byl vnitřně nespokojený s vítězstvím střídavého proudu.
I přes vítězství střídavého proudu se nadále používaly sítě s konstantním nábojem. Ve Finsku se stejnosměrný proud přestal používat pouze v 1940-XX let, ve Švédsku – v 1960-x let New York zcela opustil pouze elektřinu bez frekvence 14 Listopad 2007 rok. Dnes se nabíjení bez frekvence používá na speciálních přeshraničních vedeních vysokého napětí (HVAC).
Dříve jsme hovořili o klíčových postavách ze světa vědy, které zkrotily elektřinu a umožnily lidstvu ji používat:
Kdo vynalezl elektřinu a kdy se objevila? Historie objevu
Začněme malým upřesněním. Je nemožné vymyslet elektřinu – vždy tu byla, je součástí přírody, nedílnou součástí struktury našeho světa. Člověk si toho mohl jen všimnout, zkusit to popsat, nastudovat – a zkusit to použít. Otázkou zůstává – kdo to udělal první? Odpovíme na to v dnešním materiálu a pokusíme se to udělat podrobně
Často kladené dotazy
1. Jaký proud je v zásuvce – stejnosměrný nebo střídavý?
Napájecí sítě přenášejí náboj s proměnnou frekvencí. Tento typ elektřiny lze přenášet z generátoru elektrárny ke spotřebitelům bez útlumu. Jeho napětí, výkon a další vlastnosti lze snadno měnit na transformátorech v rozvodnách a rozvodnách podle potřeby.
2. Který proud je pro člověka nebezpečnější – stejnosměrný nebo střídavý?
S ohledem na kvalitu dodávané střídavé elektřiny v napájecích sítích je pro člověka nebezpečnější než stejnosměrný proud. Hlavním důvodem je nízká frekvence (50-60 Hz). Stejnosměrný proud za normálních podmínek (baterie) nepředstavuje velké nebezpečí, pokud jeho napětí nepřekročí 48 B. Navíc, pokud je konstantní nabíjecí napětí vyšší 500 B, stane se nebezpečnějším než střídavý se stejným napětím.
3. Jaké jsou výhody střídavého proudu oproti stejnosměrnému?
Elektřina s proměnnou frekvencí při přenosu na velké vzdálenosti netlumí. To umožňuje jeho přenos na velké plochy a k mnoha účastníkům. Střídavý proud lze beze ztrát přeměnit na náboj s větším nebo menším výkonem. To umožňuje využívat dodávky energie pro různé účely: průmyslové i jednoduché spotřebitelské (bytové, kancelářské). Některé elektrické spotřebiče mohou pracovat pouze se střídavým nabíjením, zatímco zařízení vyžadující konstantní proud jsou vždy vybaveny adaptérem.
4. Jaké jsou nevýhody AC?
Náboj s proměnnou frekvencí je nebezpečný pro lidské zdraví v případě náhodného kontaktu. Tento typ proudu také vytváří hluk v okolí. Generátory střídavého proudu, pokud jsou připojeny ke stejné síti, se musí shodovat v napětí, frekvenci a fázi a vedení musí odpovídat kapacitě a indukčnosti.
5. Jak vyrobit střídavý proud ze stejnosměrného proudu?
Chcete-li získat stejnosměrný proud ze střídavého proudu, musíte jej nechat projít střídačem. Toto zařízení převádí přímý náboj jedné velikosti na střídavý proud jiné velikosti.
Nejjednodušší invertorový obvod se skládá ze dvou tranzistorů připojených k baterii a procházející jimi elektřinu různé polarity. Tranzistory se střídavě otevírají a zavírají. Střídač je ovládán včetně nastavení frekvence střídavého proudu pomocí mikroobvodů.
Aby měl náboj potřebnou sílu a napětí, je potřeba ho ještě protáhnout transformátorem. Hodnoty proudu musí být zvoleny v souladu s charakteristikami zařízení, která mají být napájena z baterie přes střídač.
Použité zdroje: Kandinsky neuronová síť, Unsplash, Tim Mossholder, koláž obrázků z fondu Wikimedia.