المستقبل لأنظمة الطاقة DC؟

في بداية القرن العشرين ، كانت هناك مناقشات عنيفة بين المتخصصين حول مزايا وعيوب استخدام دوائر التيار المباشر والمتناوب لتزويد الطاقة. لقد حدث أن هذا التفضيل قد تم إعطاؤه لدارات AC ثلاثية الطور. لقد اختار الصناعيون ، بعد حساب حجم النفقات الرأسمالية لإنشاء أنظمة تزويد الطاقة ، الخيار الأفضل على ما يبدو.

لقد لعب الدور الحاسم في التوزيع الواسع لشبكات AC ثلاثية الطور من خلال بساطة الحصول على عزم الدوران بأقل عدد من المراحل. ضد التيار المباشر ، طرحت مثل هذه الحجج إلى التكلفة العالية والموثوقية المنخفضة للمحركات ، وتعقيد تحويل الطاقة. ولكن كان ذلك بعد ذلك. ماذا الان؟ التجربة العملية المكتسبة على مدى سنوات عديدة من تطور صناعة الطاقة الكهربائية تعطي ، في رأيي ، نتائج مدمرة.

أول واحد. من الدورة الأسس النظرية للهندسة الكهربائية من المعلوم أنه من أجل نقل الطاقة القصوى إلى الحمل في دوائر التيار المتردد ، يجب الوفاء بحالة مقاومة المصدر المتساوي لمقاومة الخط ومقاومة الحمل. ويترتب على ذلك أن الكفاءة القابلة للتحقيق نظريًا لدارات التيار المتردد هي 33٪.

تتضمن خطط الطاقة العملية للحد من خسائر نقل الطاقة عددًا معينًا من تحويلات الجهد. على الأقل لا يقل عن خمسة تحولات ، كل منها يستخدم المحولات الخاصة به. إذا أخذنا كفاءة كل محول محمل بشكل مثالي يساوي 0.9 ، فعندئذ ستكون كفاءة التحويل الكلية 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 = 0.59049 ، وكفاءة مزود الطاقة - 0.33 0.59049 = 0. 1948617.

بالنظر إلى اختيار قوة المحولات مع الأخذ في الاعتبار الحد الأقصى صباحًا ومساءًا للأحمال ، فإن متوسط ​​كفاءتها الحقيقية المرجحة للمحولات أقل من 0.9 ، وبالتالي ، فإن كفاءة إمداد الطاقة الحقيقية تقل عن 0.195. وهذا دون الأخذ في الاعتبار التيارات التسرب ، التيارات التفاعليةالتوافقيات والمسرات الأخرى.

أظهرت الدراسات التي أجرتها شركة K.V. Yalovega في المصانع المعدنية أنه على جذع ماكينة العمل ، لدينا في شكل طاقة مفيدة فقط حوالي 2.4 ٪ من الطاقة المزودة بعمود المولد في محطة الطاقة. ليس من قبيل الصدفة أن كفاءة توربينات الرياح المحلية عند العمل على شبكة كهرباء واحدة بالكاد تصل إلى 11 ٪.

والثاني. نفس N.V. اقترح يالوفاغا تركيب لفائف متعامدة في محركات AC غير متزامنة ثلاثية الطور ، حيث تحتوي زاوية التحول بين المراحل على قيمتين - 120 و 90 درجة. لقد أثبت أنه إذا تم اعتماد مصدر طاقة رباعي المراحل ، فيمكن تقليل توليد الكهرباء بمقدار ثلاث إلى أربع مرات باستخدام نفس الروبوت المفيد.

الاستخدام الواسع لمحركات الحث ذات اللفائف المتعامدة من شأنه أن يقلل من توليد الكهرباء بمعدل ثلاث مرات. هذا يرجع إلى حقيقة أن حوالي 70 ٪ من الكهرباء يتم استهلاكها على وجه التحديد عن طريق محركات التعريفي. وبالتالي ، كان اختيار نظام التيار ثلاثي المراحل ، بعبارة ملطفة ، وليس الأمثل.

الثالث. في الحقبة السوفيتية ، تم بناء نظام نقل تيار مباشر قابل للعكس ، يربط محطة فولغا الكهرومائية ومحطة ميخائيلوفسكي (دونباس) بجهد 750 كيلوفولت. أظهرت ممارسة تشغيل النظام كفاءته العالية. لقد ثبت أن استخدام التيار المباشر لنقل الكهرباء عبر المسافات الطويلة له مزايا واضحة على نظام التيار المتردد. يمكن أن تصل الكفاءة في الدوائر الحالية المباشرة إلى 90٪ أو أكثر. لم تذهب سدى من قبل شركات الطاقة في اليابان والولايات المتحدة مرارًا وتكرارًا لمحاولات شراء معدات لمحطات التيار المستمر.

وبالتالي ، أصبحنا جميعًا رهائن للوضع الحالي في قطاع الطاقة. نحن مضطرون إلى دفع جميع تكاليف النقل وتوزيع الطاقة مع إمدادات الطاقة المركزية. يختلف الوضع عند إنشاء أنظمة الإمداد بالطاقة المستقلة. المستهلك نفسه حر في اختيار ما هو أفضل بالنسبة له ، بالتناوب أو التيار المباشر. يتم فرض القيد الوحيد من خلال الأحمال النهائية التي لا يمكن أن تعمل في دوائر التيار المستمر. لكن هذه ليست مشكلة اليوم.

على مدار مائة عام تقريبًا ، شهدت تكنولوجيا التحويل تغييرات كبيرة ، وإذا كانت المحولات ومحولات أشباه الموصلات منذ 25 عامًا من اختصاص صناعة الدفاع ، فهي تستخدم اليوم على نطاق واسع في الصناعة والحياة اليومية. تحتوي العديد من الأجهزة المنزلية على إمدادات الطاقة التي يمكن أن تعمل في كل من دوائر AC و DC.

لذلك ، عند إنشاء مصادر مستقلة للكهرباء ، من الأفضل إعطاء الأفضلية للتيار المباشر. ومع ذلك ، في هذه الحالة ، لا يخلو من المشاكل.

إذا رسمنا مخططًا كاملاً لإمداد الطاقة المستقل باستخدام العاكس ، يصبح من الواضح أن ثلاثة تقاطعات على الأقل ستصل متسلسلة في الدائرة بين المصدر والمستهلك. في كل انتقال ، سيكون انخفاض الجهد حوالي 1.5 فولت ، وسيكون انخفاض الجهد الإجمالي 4.5 فولت على الأقل. بالإضافة إلى الخسائر المتبقية.

لذلك ، عند إنشاء مصادر طاقة مستقلة باستخدام المحولات ، فإن استخدام مولدات الجهد المنخفض 14 ، 28 V غير عملي. يجب إعطاء الأفضلية للمولدات ذات جهد خرج قياسي يبلغ 230 فولت.

لقد توصلنا إلى هذا الاستنتاج أثناء تطوير مصادر مستقلة لتوفير الطاقة. سيكون من المثير للاهتمام معرفة آراء أخرى. من الممكن أن يغيروا بشكل جذري ليس فقط وجهات نظرنا بشأن المشكلة الحالية.

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

Comments

[#1]

مرحبا عزيزي مسؤولي موقع الموظفين. أنا أؤيد امدادات الطاقة على أربع مراحل. الأول هو أنه في المحول يتم تبديل الجهد والتيار لللف الثانوي بمقدار 90 درجة. الابتدائي نسبيا. والثاني - إذا لم نستخدم ظاهرة الحث المتبادل في المحول ، ولكن ظاهرة المغنطة ، يمكن عندئذ تقليل الخسائر. يكفي الآن.

[#2 الصيدلي.]

المادة المخصصة.

1) مولدات ميجاوات الكفاءة - 96-98 ٪

2) وفقًا لمعايير RAO UES ، عند حساب الخطوط التي يتم تشغيلها لأكثر من 1000 كم ، يجب أن تكون مقاومتها الإجمالية 5٪ من مقاومة الحمل المتوقع.

3) كفاءة المحولات مع الحمل الأمثل من 98-98.5 ٪

لذلك يجب أن تبدو الصيغة: 0.96 * 0.95 * 0.98 * 0.98 * 0.98 * 0.98 * 0.98 = 0.824 - وهذا هو أسوأ الحالات.

وفي المقالة أحسبوا 0.195 - لأفضل حالة.

تم تصميم خطوط التيار المستمر لتقليل الخسائر على الإكليل - وهي مفيدة فقط في الفولتية الضخمة.

4) في حالة إدخال نظام واعد للإرسال المرحلي الذي يبلغ 50 + 150 هرتز ، فإن شكل النبضات الحالية سوف يقترب من مستطيل ، وسيتم تحويله أيضًا تقريبًا - بحيث يكون من الممكن رفع الجهد على خطوط الطاقة الحالية دون رفع الفقد.

فمن الذي طلب هذا المقال؟

قام الأمريكيون الأغبياء في الآونة الأخيرة بتفكيك نظام الإمداد بالكهرباء في نيويورك.

[#3 يوجين]

المؤلف ، بالطبع ، ليس على دراية بطبيعة الأسس النظرية للهندسة الكهربائية ، أو يخفيها بعناية.ومع ذلك ، فإن Edissonism الناشئة يشجعني إلى حد ما. من ولماذا قد تكون هناك حاجة لهذا؟

"قام الأمريكيون الغباء في الآونة الأخيرة بتفكيك نظام الطاقة في العاصمة نيويورك."

لكن في هذه العبارة ، أشعر بالارتباك لوجود عبارة "ليست غبية" و "مؤخرًا".

سيكون من الضروري دراسة بمزيد من التفصيل ما كانوا يفعلونه هناك منذ ما يقرب من 100 عام في التيار المباشر. 1. الأهم من ذلك ، لماذا؟

[#4]

أنا أتفق تماما مع عنوان المقال ، ولكن مع محتوى المشكلة. إن نقل أقصى طاقة ممكنة إلى الحمل ليس هدفًا في صناعة الطاقة الكهربائية. لذلك ، فإن عامل الكفاءة الذي يبلغ 33٪ هو خيال المؤلف ، والذي يخلط بين الوضع المنسق (الذي يكون فيه عامل الكفاءة 50٪ فعليًا) مع الجدوى الاقتصادية ، وهذا هو أساسيات TOE (نقل الطاقة من جهاز ثنائي الطرف نشط إلى حمل). بالنسبة إلى اللفائف المتعامدة ، يعد هذا أيضًا هراءًا كاملاً: إن الآلة الكهربية ثلاثية الطور مثالية تمامًا وذات كفاءة عالية ، لذا فإن استخدام محولات التردد يسمح لك بحل الكثير من المشكلات المرتبطة باستخدامها دون تغيير تصميم الماكينة نفسها.

[#5]

أنا أتفق تماما مع عنوان المقال ، ولكن مع محتوى المشكلة. إن نقل أقصى طاقة ممكنة إلى الحمل ليس هدفًا في صناعة الطاقة الكهربائية. لذلك ، فإن عامل الكفاءة الذي يبلغ 33٪ هو خيال المؤلف ، والذي يخلط بين الوضع المنسق (الذي يكون فيه عامل الكفاءة 50٪ فعليًا) مع الجدوى الاقتصادية ، وهذا هو أساسيات TOE (نقل الطاقة من جهاز ثنائي الطرف نشط إلى حمل). بالنسبة إلى اللفائف المتعامدة ، يعد هذا أيضًا هراءًا كاملاً: إن الآلة الكهربية ثلاثية الطور مثالية تمامًا وذات كفاءة عالية ، لذا فإن استخدام محولات التردد يسمح لك بحل الكثير من المشكلات المرتبطة باستخدامها دون تغيير تصميم الماكينة نفسها.