Какое напряжение и частота были бы выбраны, если бы не было устаревших проблем?
Я легко могу понять, как выбор частоты и напряжения электричества был основан на обратной совместимости и совершенно произвольном выборе. Меня впечатляют японцы, умеющие держать две частоты в одной стране. Вопрос касается начала 21-го технологического уровня и того, что сейчас было бы наиболее логичным.
Это соответствующая информация, которую я нашел:
Военные США используют частоту 400 Гц, так как это позволяет использовать меньшие роторы, но было бы трудно использовать ее в гораздо больших масштабах, поскольку потери при передаче возрастут.
Кажется, что в системах низкого напряжения довольно мало смертей от поражения электрическим током и довольно серьезные потери при передаче, поэтому может иметь место тенденция к повышению напряжения для экономии энергии. Было бы это целесообразно? Будет ли достаточно эффективным простое преобразование напряжения перед подачей его в домохозяйство?
(Пожалуйста, без Теслы, без войны токов... Я бы не хотел, чтобы американцы вели здесь свою священную войну...)
Цели-
Не убивай людей
Передавайте электроэнергию дешево и эффективно
Потери мощности при передаче электричества = P = IV (ток * напряжение) и V = I * Rпровод (ток * сопротивление провода) или P = V^2 /R = I^2 *R
Таким образом, чтобы свести к минимуму потери мощности, когда у нас высокое R (мили провода), мы устанавливаем V очень высоко.
Затем мы хотим максимизировать мощность, доступную потребителю при меньшем R. Применимы те же уравнения, поэтому, если мы сможем преобразовать низковольтный низковольтный поток в низковольтный сильноточный поток, мы получим гораздо больше доступной мощности.
Преобразование из High V low I в low V high I очень просто в переменном токе, мы просто помещаем между ними неравномерную катушку индуктивности.
Преобразование в DC гораздо более неэффективно. Вот почему мы хотели бы использовать переменный ток.
Какая часть электричества убивает людей? Ну, у него должно быть достаточно напряжения, чтобы пройти через кожу человека (несколько вольт). Самый простой способ для электричества убить человека, задействовав нервы, вызывая спазм мышц (включая сердце и легкие), вызывая у людей сердечные приступы. Ключом к этому является то, чтобы электричество пульсировало с той же частотой, что и импульсы нервных клеток (около 60 Гц), что является частотой домашнего тока в США.
Таким образом, вам понадобятся 2 напряжения 1 высокое напряжение для переходных линий и 1 низкое напряжение для домашних линий, они должны быть переменного тока и очень далеко от 60 Гц по частоте)
Одним из ограничений частоты является то, что вы хотите, чтобы она была достаточно высокой, чтобы не вызывать раздражающего мерцания в вашем освещении. Таким образом, вы, вероятно, не хотите слишком сильно опускаться ниже британской частоты 50 Гц — я знаю, что частота кадров в кино составляет 24 кадра в секунду, но попытка использования ЖК-затворов с альтернативным глазом с низкой частотой обновления определенно заметно для меня мерцала.
Вы также хотите, чтобы напряжение было достаточно высоким, чтобы вы могли подавать достаточную мощность (В x А) для ваших устройств с высокими требованиями, таких как обогреватели, плиты и стиральные машины, не беспокоясь о потерях I в квадрате R в вашем соединительном кабеле - уменьшите напряжение вдвое и вам нужно удвоить ток, что дает вам в четыре раза больше потерь, если вы сохраните кабель таким же. Или можно перейти на более дорогой толстый кабель...
пользователь