Новости

May 10, 2023

Какое напряжение для всех

Война токов была довольно решительно выиграна переменным током. Ведь будь то

Война токов была довольно решительно выиграна переменным током. Ведь независимо от того, выходит ли у вас из розетки напряжение 110 В или 230 В, 50 Гц или 60 Гц, весь мир согласен, что частота колебаний должна быть строго больше нуля. Технически AC победила благодаря трем взаимосвязанным фактам. Экономичнее было иметь несколько крупных электростанций, чем сотни тысяч крошечных. Это означало, что мощность приходилось передавать на относительно большие расстояния, что требует более высокого напряжения. В то время трансформатор переменного тока был единственным возможным способом повышения и понижения напряжения.

Но это было тогда. Сейчас мы находимся на пороге революции в области производства электроэнергии, по крайней мере, если верить поклонникам солнечной энергии. И это означает две вещи: местная энергия, которая изначально генерируется как постоянный ток. И это полностью сводит на нет два из трех факторов в пользу AC. (А эффективные преобразователи постоянного тока убивают трансформатор.) Нет, мы не думаем, что в одночасье произойдет переключатель, но мы не удивимся, если станет все более распространенным иметь две домашние электрические системы — одну. удаленный источник переменного тока высокого напряжения, предоставляемый коммунальными предприятиями, и один источник постоянного тока низкого напряжения, вырабатываемый локально.

Почему? Потому что большинство устройств в наши дни используют низковольтный постоянный ток, за заметным исключением некоторых крупных приборов. Магазин аккумуляторов постоянного тока. Если все больше и больше домов имеют возможность локального генерирования постоянного тока, теряет смысл преобразовывать местный постоянный ток в переменный ток только для того, чтобы подключить настенную бородавку и снова преобразовать его обратно в постоянный ток. [Дженни Лист] из Hackaday обошла большую часть этой схемы и сразу же перешла к изюмине своей статьи «Где моя низковольтная настенная розетка постоянного тока?» и предложил несколько решений для физических межсоединений. Но мы хотели бы на минутку подтвердить это. Когда произойдет революция в области низковольтного постоянного тока, какое это будет напряжение?

Проблема с низковольтной проводкой связана с простой физикой. Для заданной потребляемой мощности P=I*V, поэтому более низкое напряжение означает увеличение тока. Но если заменить закон Ома, больший ток также означает значительно более высокие резистивные потери P=I^2*R в проводах. Уменьшение сопротивления провода за счет использования большего количества меди является одной из альтернатив, но вы получите большую отдачу от вложенных средств, сосредоточив внимание на термине «ток в квадрате».

Именно по этой причине, например, схемы питания через Ethernet (PoE) используют около 48 В для передачи примерно 30 Вт мощности — эти тонкие кабели Ethernet могут передавать только такой большой ток, не тратя большую его часть на тепло. Даже при напряжении около 50 В схемы PoE рассчитывают на потери в кабеле от трех до пяти ватт. Таким образом, какой бы кабель ни использовался для низковольтных сегментов постоянного тока в электрической системе вашего дома, он будет толще, чем Cat-5.

Но медь стоит денег, поэтому всегда будет некоторое повышательное давление на напряжение, оказываемое эффектами резистивного нагрева.

Электричество становится опасным для человека где-то в районе 30-50 В. Именно здесь уровни тока, преодолевающие сопротивление человеческого тела, начинают становиться неприятными. Но хотя все говорят «безопасность прежде всего!» Также стоит отметить, что прямо сейчас в ваших стенах есть напряжение 110 или 230 В переменного тока. Очевидно, что в реальном мире «стиральная машина прежде всего». То есть, хотя напряжение ниже 30 В постоянного тока было бы безопаснее, мы подозреваем, что безопасность будет заложена в разъемы или в автоматические выключатели.

Это подводит нас к последнему вопросу. Вы когда-нибудь занимались дуговой сваркой? Какое напряжение постоянного тока необходимо для зажигания дуги? Напряжение около 24 В является довольно распространенным значением для профессионального аппарата, но люди могут сваривать с помощью аккумуляторов для инструментов на 20 В или даже автомобильных аккумуляторов на 12 В. Некоторые конструкции точечной сварки, которые мы видели, используют всего два или три вольта, но они вырабатывают необходимый ток за счет очень сильного сжатия заготовок друг с другом, чтобы создать путь с низким сопротивлением.

Вы когда-нибудь смотрели на реле и замечали, что оно рассчитано на использование постоянного и переменного тока? Например, эти реле рассчитаны на ток 10 А при 250 В переменного тока, но только на 10 А при 30 В постоянного тока. Откуда взялся этот коэффициент в десять? Контакты реле могут вызвать искрение, когда два контакта сближаются, и они склонны к сварке друг с другом при более высоких напряжениях постоянного тока, чего не происходит при переменном токе, поскольку дуги переменного тока самозатухают 100 или 120 раз в секунду.