Līdzstrāvas enerģijas sistēmu nākotne?

Divdesmitā gadsimta sākumā speciālistu starpā notika asas debates par priekšrocībām un trūkumiem, kas saistīti ar līdzstrāvas un maiņstrāvas ķēžu izmantošanu barošanas avotos. Tā notika, ka priekšroka tika dota trīsfāzu maiņstrāvas ķēdēm. Rūpnieki, aprēķinot kapitāla izmaksu apmēru energoapgādes sistēmu izveidošanai, ir izvēlējušies, šķiet, visoptimālāko variantu.

Izšķirošo lomu trīsfāzu maiņstrāvas tīklu visuresamībā spēlēja griezes momenta iegūšanas vienkāršība ar minimālu fāžu skaitu. Pret tiešo strāvu tika izvirzīti šādi argumenti kā dzinēju augstās izmaksas un zemā uzticamība, enerģijas pārveidošanas sarežģītība. Bet tas bija toreiz. Kas tagad? Daudzu gadu laikā gūtā praktiskā pieredze elektroenerģijas nozares attīstībā, manuprāt, dod postošus rezultātus.

Pirmais. No kursa elektrotehnikas teorētiskie pamati Ir zināms, ka, lai maiņstrāvas ķēdēs pārsūtītu maksimālo jaudu uz slodzi, jāizpilda nosacījums, ka avota pretestība ir vienāda ar līnijas pretestību un slodzes pretestība. No tā izriet, ka maiņstrāvas ķēžu teorētiski sasniedzamā efektivitāte ir 33%.

Praktiskās enerģijas shēmas enerģijas transportēšanas zudumu samazināšanai ir saistītas ar noteiktu sprieguma pārveidošanu. Vismaz tas nav mazāks par piecām pārvērtībām, no kurām katra izmanto savu transformatoru. Ja pieņemsim, ka katra optimāli ielādēta transformatora efektivitāte ir vienāda ar 0,9, tad kopējā pārveidošanas efektivitāte būs 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 = 0,59049, bet energoapgādes efektivitāte - 0,33 0,59049 = 0. 1 948 617.

Ņemot vērā, ka transformatoru jauda tiek izvēlēta, ņemot vērā slodžu maksimumu no rīta un vakarā, transformatoru reālā vidējā svērtā efektivitāte ir zemāka par 0,9, tāpēc reālā barošanas avota efektivitāte ir zemāka par 0,195. Tas notiek, neņemot vērā noplūdes strāvas, reaktīvās strāvasharmonikas un citi prieki.

Pētījumi, ko K. V. Yalovega veica metalurģijas rūpnīcās, parādīja, ka uz darba mašīnas vārpstas mums lietderīgās enerģijas veidā ir tikai aptuveni 2,4% no enerģijas, kas tiek piegādāta ģeneratora vārpstai elektrostacijā. Nav nejaušība, ka vietējo vēja turbīnu efektivitāte, strādājot pie viena elektrotīkla, tik tikko sasniedz 11%.

Otrais. Tas pats N.V. Yalovega ierosināja uzstādīt ortogonālos kombinētos tinumus trīsfāžu asinhronajos maiņstrāvas motoros, kuros nobīdes leņķim starp fāzēm ir divas vērtības - 120 un 90 grādi. Viņš pierādīja, ka, ja tiktu pieņemta četru fāžu barošana, tad ar to pašu noderīgo robotu elektrības ražošanu varētu samazināt trīs līdz četras reizes.

Plaši izmantojot indukcijas motorus ar ortogonāliem tinumiem, elektroenerģijas ražošana tiktu samazināta vidēji trīs reizes. Tas ir saistīts ar faktu, ka aptuveni 70% no elektrības precīzi patērē indukcijas motori. Tādējādi trīsfāzu strāvas sistēmas izvēle, maigi izsakoties, nebija optimāla.

Trešais. Padomju laikos tika uzbūvēta atgriezeniska līdzstrāvas enerģijas pārvades sistēma, kas savienoja Volgas hidroelektrostaciju un Mihailovska apakšstaciju (Donbass) ar 750 kV spriegumu. Sistēmas darbības prakse ir parādījusi tās augsto efektivitāti. Ir pierādīts, ka līdzstrāvas izmantošanai, lai pārvadītu elektrību lielos attālumos, ir skaidras priekšrocības salīdzinājumā ar maiņstrāvas sistēmu. Efektivitāte līdzstrāvas ķēdēs var sasniegt 90% vai vairāk. Ne velti Japānas un ASV enerģētikas uzņēmumi atkārtoti ir mēģinājuši iegādāties DC apakšstaciju iekārtas.

Tādējādi mēs visi kļuvām par pašreizējās situācijas enerģētikā ķīlniekiem. Mēs esam spiesti apmaksāt visas enerģijas transportēšanas un sadales izmaksas, izmantojot centralizētu energoapgādi. Izveidojot autonomas barošanas sistēmas, situācija ir citāda. Pats patērētājs var brīvi izvēlēties, kas viņam ir vislabākais, maiņstrāva vai līdzstrāva. Vienīgo ierobežojumu uzliek galīgās slodzes, kuras nevar strādāt līdzstrāvas ķēdēs. Bet šodien tā nav problēma.

Gandrīz simts gadu laikā pārveidošanas tehnoloģija ir piedzīvojusi būtiskas izmaiņas, un, ja pirms 25 gadiem aizsardzības industrijas prerogatīva bija invertori un pusvadītāju pārveidotāji, šodien tos plaši izmanto rūpniecībā un ikdienā. Daudzām sadzīves ierīcēm ir komutācijas barošanas avoti, kas var darboties gan maiņstrāvas, gan līdzstrāvas ķēdēs.

Tāpēc, veidojot autonomus elektroenerģijas avotus, labāk ir dot priekšroku līdzstrāvai. Tomēr šajā gadījumā ne bez problēmām.

Ja mēs uzzīmēsim pilnīgu autonomās barošanas shēmu, izmantojot invertoru, kļūst skaidrs, ka ķēdē starp avotu un patērētāju vismaz secīgi tiks savienoti vismaz trīs pn krustojumi. Katrā pārejā sprieguma kritums būs aptuveni 1,5 V, kopējais sprieguma kritums būs vismaz 4,5 V. Plus atlikušie zaudējumi.

Tāpēc, veidojot autonomus enerģijas avotus, izmantojot invertorus, zema sprieguma ģeneratoru 14, 28 V izmantošana nav nepraktiska. Priekšroka jādod ģeneratoriem ar izejas spriegumu 230 V., kas ir standarta sadzīves tīkliem.Un, ja ir iespējams nodot iekārtas jaudu līdzstrāvai, labāk to neatstāt novārtā.

Mēs nonācām pie šāda secinājuma, izstrādājot autonomus barošanas avotus. Būtu interesanti uzzināt citus viedokļus. Iespējams, ka tie radikāli mainīs ne tikai mūsu uzskatus par esošo problēmu.

JĀ. Dujuņovs. A.B. Pajankovs. S.I. Ļevačkovs