Даёшь постоянный ток! Опции

[Гость_Феодор_*]

Здравствуйте господа, давно не виделись.

Есть бредовая идея, присоединяйтесь к обсуждению.

Идея: наступает пора перевести планету обратно на постоянный ток.

Как мы помним, первые электрические сети были постоянными. Однако, единственным эффективным способом преобразования напряжения был перевод электрического поля в магнитное и обратно, т. е. трансформатор, а трансформатор работает только с переменным током.

Прошёл век. Всё больше электрической нагрузки - электроника, которая первым делом ток выпрямляет, создавая в сетях переменного тока злобные гармоники. Вторым делом электроника осуществляет высокоэффективное преобразование постоянного тока используя тиристоры и стабилизирующие схемы с обратной связью. Электронное питание всё чаще применяется в традиционно реактивных нагрузках: лампах дневного света (электронный балласт), в моторах (преобразователи частоты).

С другой стороны, расширяется парк генерации постоянного тока: солнечные батареи, обычные аккумуляторы в источниках бесперебойного питания. Всё больше вводится высоковольтных линий постоянного тока, построенных на тех же тиристорах.

Электронные компоненты (особенно высоковольтные) пока что дороги, но постоянно дешевеют. Медь, напротив, дорожает.

Повсеместно используемый трёхфазный переменный ток имеет свои недостатки. ЛЭП - огромные антенны, рассеивающие энергию в окружающую среду. В то же время, среднее напряжение меньше пикового, то есть провода используются неэффективно. Фазовая синхронизация гигантских сетей, управление как активными, так и реактивными компонентами - сложные инженерные задачи. Наконец, трёхфазное питание требует трёх проводников, а постоянный ток обходится двумя или одним.

Итак, мы всё больше потребляем, генерируем и передаём постоянный ток, но "посередине" используем переменный. В какой-то момент станет выгоднее массово перейти на сети постоянного тока.

Резистивной и электронной нагрузке природа тока безразлична. Трансформаторы можно заменить электронными преобразователями. Если преобразователи автоматически стабилизируют выходное напряжение, не требуется чрезвычайная стабильность напряжения в питающей сети. Если электронные преобразователи будут иметь кибернетические функции, можно будет предотвращать катастрофы посредством точечного управления нагрузками. Генераторы переменного тока можно снабдить выпрямителями, индуктивные двигатели - инверторами. Ими же можно снабдить точки соединения постоянных и переменных сетей.

Итак, в чём я неправ?

Я слышал, что постоянный ток имеет какие-то особые недостатки в плане передачи, но подробного объяснения не встретил. Кто разъяснит?

[Dashout]

Уважаемый Roman_D, спасибо за ответ и пример. Особенно важно получить непредвзятое мнение по техническим вопросам от специалиста!
Уважаемый Михайло. Не торопитесь жечь книги! Абстрактным является уравнение S = корень квадратный (A в квадрате + P в квадрате), так как, используя Ваше же выражение, величина Р – это математическая абстракция. Поэтому, Минин (автор книги «Измерение мощности») и ввел определение S – полная мощность (мнимая). Если величина Р «не поддается закону сохранения энергии», заметьте, фундаментальному закону, то нужно понять природу ее происхождения не с методологической (здесь все в порядке), а с логической точки зрения.
Пробуем:
Основная функция электрической энергии – возможность трансформации в другие виды энергии (механическую, тепловую и т.д.). Сеть переменного тока связана с приемниками переменного тока (потребителями энергии) непреложным условием – качество энергии. Это значит, что трансформировать получаемую из сети энергию в полезную работу приемники переменного тока могут исключительно лишь ту часть 9от всей величины), которая соответствует определенным фиксированным качественным характеристикам (ГОСТ). В электротехнике такая потенциально полезная для использования энергия для приемников переменного тока называется активной мощностью А. Подразумевается, что 1 вт. активной мощности эквивалентен 1 вт. механической мощности (Где-то читал, но не уверен что это так). Активная мощность – это количественная характеристика обращаемой энергии.
При транспорте и использовании энергии (при сохранении ее объема в целом) возникают негативные воздействия, которые приводят к качественным изменениям некоторой части энергии. К сформированным величинам и инициирующим факторам можно отнести, например, реактивная мощность, фазовый сдвиг, нарушение высших гармоник, возможно, другие изменения.
Частный случай воздействия качества на количество описан в зависимости (не в уравнении!!!)
S = корень квадратный (A в квадрате + P в квадрате);
Если Р стремится к max, А будет стремиться к min и наоборот;
Величина Р – это качественная характеристика;
Величина Р не имела бы под собой ни какой смысловой нагрузки, если бы не требовала выполнения над собой некоторой работы (осуществления затрат, в т.ч. и энергии) на возвращение к установленному качественному состоянию (в формат А), либо ее ликвидации.
Назовем потенциальную мощность с искаженными (по различным условиям) характеристиками Ри, тогда активная мощность (под фиксированные качественные характеристики) Аф без всякого квадратного корня будет равна разнице между полной мощностью и Ри (мощности с искаженными характеристиками);
Отсюда, S = Aф + Pи;
На самом деле, S полная, с точки зрения потребителя это мнимая величина, так как он может продуктивно использовать исключительно Аф.
Выше отмечалось, что необходимость преобразования Ри в Аф требует совершения некоторой работы и затрат. В настоящее время это предлагается сделать а) потребителю энергии; б) непосредственно сетям; В любом случае, указанные процессы требуют затрат, что в свою очередь ведет к удорожанию энергии (затраты закладываются в структуру образования цены - тарифы), повышению капиталоемкости обслуживающих процессов как сетей, так и потребителей.
Если отойти от врожденных стереотипов связанных с использованием переменного тока, то при передаче постоянного тока величина Ри отсутствует, логично было бы задействовать постоянный ток не только на магистральных линиях, но и в распределительных сетях.
Прошу поправить, но не с точки зрения существующих методик, а сточки зрения логики...

Сообщение отредактировал Dashout - 28.3.2009, 14:41