Se gli adattatori CC sono così diffusi, perché per impostazione predefinita viene utilizzato CA nelle costruzioni?

Non sono sicuro se c'è un posto migliore per chiedere questo o no.

Perché, almeno qui in America, il sistema elettrico standard è impostato per corrente alternata (CA) anziché corrente continua (CC)? Sto solo completando una mossa a lunga distanza e realizzo quanti adattatori CC ho e quanti dei miei dispositivi richiedono alimentazione CC:

• Tutti i miei pedali per chitarra.
• La mia sveglia
• I miei dischi rigidi esterni.
• Dock per disco rigido per auto USB.

... E la lista continua. Se dobbiamo quasi costantemente utilizzare gli adattatori CC per convertire la corrente alternata in corrente continua, perché non è la corrente continua standard, se non perché le persone resistono al cambiamento?

Trasmissione / motivi funzionali:

1. L'AC è più economica: c'è meno perdita di potenza dal generatore all'utente finale.
2. Il trasporto ad alta tensione è più economico - La perdita di potenza è I ^ 2 * R. R è una costante su qualsiasi linea. Per la stessa quantità di potenza (watt) P = IV. Quindi possiamo ridurre la perdita di potenza aumentando la tensione. - Questo ci porta alla trasformazione-abilità. Posso facilmente far funzionare AC attraverso un trasformatore per saltare la tensione su o giù (con un corrispondente cambio di corrente). Per farlo con DC sono necessari molti altri passaggi.
3. [addendum] Se stessimo solo illuminando e riscaldando con l'elettricità, non ci preoccuperemmo di AC / DC da un punto di vista funzionale. Tuttavia, molte cose nelle nostre case usano motori e i motori AC sono più economici e durano molto più a lungo dei motori DC. Tuttavia, quando eravamo i primi quartieri di cablaggio, questo non era un fattore.

Per esplorare ulteriormente le trasformazioni di tensione:

• Per modificare la tensione in CA è necessario un trasformatore . Fondamentalmente, due bobine di filo e un pezzo di metallo.

• Per aumentare la tensione in CC, prima inverti in CA, quindi esegui questo attraverso un trasformatore , quindi converti in CC. Il DC risultante non sarà fluido se non aggiungi più componenti elettronici. Ogni passaggio ha alcuni rifiuti come calore.

• La dimensione del conduttore è proporzionale alla corrente, comunemente chiamata " ampacità ". Più corrente richiede fili più spessi. La caduta di tensione è un fattore di corrente e distanza. Quindi, i fili più lunghi devono essere più spessi. I fili più spessi sono più difficili da lavorare e più costosi, quindi una tensione più alta / un amperaggio più basso è enormemente vantaggioso.

(L'isolamento è proporzionale alla tensione, così come il pericolo, quindi l'alta tensione non è una schiacciata.)

• AC si presta alla distribuzione multifase . Ciò riduce la dimensione totale del conduttore (più economico, più facile da lavorare).

La multifase è buona per i motori elettrici.

Le case americane in genere ottengono una fase divisa a 240 V + un neutro dal trasformatore stradale. I dispositivi pesanti (ad es. Un forno) possono funzionare su entrambi i punti di cottura, per 240 V. I dispositivi leggeri (il mio laptop) possono funzionare su uno caldo + il neutro. Funziona bene. Vedi anche: Circuiti di derivazione multi-filo.

Caso di studio: il mio camper ha un sistema di alimentazione a 12VDC. I cavi devono essere spessi perché gli amplificatori sono alti. Se corto la mia fede nuziale, si scioglierà. Vogliamo alimentare grandi carichi, come i soffiatori di fornaci. I camper trarrebbero beneficio da 24 V CC o superiore, ma per passare da un momento all'altro sono necessarie le auto tradizionali; Seguiranno camper.

Argomento di studio:

Le installazioni fotovoltaiche (pannello solare) sui tetti soffrono perché producono CC a bassa tensione. Se viene eseguito un lungo cavo dall'array fotovoltaico a un banco di batterie o inverter, si perde molta energia sotto forma di calore. Alcuni si stanno muovendo verso i "microinverter" dove ogni pannello ha il proprio inverter sul tetto. Ciò riduce le perdite di trasmissione.

A parte:

Ho sentito che ci sarebbero problemi con i loop di terra se si distribuisse DC alle nostre apparecchiature stereo, ma non sono riuscito a avvolgerlo.

Tutte le risposte alla domanda sono corrette. Fondamentalmente, quando Edison stava sviluppando per la prima volta generatori elettrici su una scala di rete elettrica, assunse Nikola Tesla come un protetto, e Tesla, si dice, usò i principi dell'alternanza di corrente e potenza polifase per aumentare notevolmente l'efficienza dei generatori elettrici, che dai disegni originali di Edison prodotti DC.

Fondamentalmente, il grosso problema è che l'AC richiede meno lavoro per una maggiore potenza (cioè è più efficiente da generare). Pensa a una corrente elettrica in termini di un circuito chiuso, pressurizzato; l'acqua viene messa sotto pressione da una fonte di alimentazione, che la fa fluire attraverso i tubi flessibili verso alcuni gadget che possono utilizzare il flusso di acqua per eseguire lavori meccanici. L'acqua, la sua energia consumata, viene quindi riportata alla fonte di energia.

La corrente continua equivarrebbe a mettere pressione sull'acqua in una sola direzione, alimentandola da un serbatoio (simile a come funzionerebbe una batteria) o utilizzando una girante o un'altra pompa rotante (simile a un generatore). Tale pompa sposterebbe l'acqua in modo inefficiente, poiché il meccanismo di pompaggio non può essere a tenuta stagna. Una pompa alternativa a senso unico sarebbe a tenuta stagna ma non muoverebbe costantemente l'acqua, che potrebbe essere superata (come nei convertitori CA / CC) utilizzando un serbatoio che memorizzerà una pressione aggiuntiva e quindi la immetterà nel sistema mentre la pompa è sulla sua "dorso". In ogni modo, se non nel caso di un serbatoio (batteria), lo sforzo viene sprecato nel produrre corrente.

L'AC, al contrario, sarebbe l'equivalente dell'uso di una semplice pompa alternativa per forzare l'acqua in un modo, poi nell'altro. Fintanto che i dispositivi si aspettano che il flusso di acqua si invertisca (o non si preoccupi), il design del generatore può essere molto più semplice ed efficiente. Le ragioni dei guadagni di efficienza sono leggermente diverse quando si elimina l'analogia, ma l'analogia stessa tiene abbastanza bene.

AC ha anche qualche asso nella manica che DC semplicemente non può replicare, il che lo rende preferibile a DC per applicazioni su larga scala. Forse la cosa più importante è la capacità di essere "potenziato" e "abbassato" usando un trasformatore. La corrente continua può essere "ridotta" solo usando resistori, che sostanzialmente trasformano l'energia elettrica in calore e quindi fanno sprecare molta energia. L'alimentazione polifase, vista negli Stati Uniti come alimentazione trifase, è più una soluzione a un problema di CA che un vantaggio (CA trifase consente alla rete elettrica di avere una tensione globale quasi costante, superando la tensione non costante di un singola forma d'onda in corrente alternata, pur utilizzando meno fili di quanto sarebbe necessario per trasferire in modo efficiente la stessa potenza complessiva in una singola forma d'onda), ma fornisce il benefico effetto collaterale di poter "aggiungere" tra loro fasi per la stessa corrente disponibile. In fase frazionata, la tensione viene raddoppiata mentre in trifase, la tensione viene moltiplicata per √3. Questo è il motivo per cui il residenziale è 120 / 240V (120 * 2) e commerciale 120/208 (120 * √3).

Hai ragione. E se questo ti interessa, ti incoraggio a innovare in quel settore .

Tutte le cose che hai elencato sono carichi estremamente piccoli , inferiori a 10 watt. Molti di loro vogliono direttamente 12 volt DC. Non sbaglieresti di mettere un secondo impianto elettrico a 12V nella tua casa che gestisce quei piccoli carichi.

Includerebbero quanto segue e lo considererebbero anche: è sorprendentemente facile ed economico fornire un backup della batteria per quel sistema a 12 V, integrato dall'energia solare. Ora quelle parti della tua casa sono a prova di blackout.

• Illuminazione: l'illuminazione a LED rende tutto più semplice.

• Congelatore orizzontale: i moderni congelatori Energy Star sono così efficienti che la maggior parte dei fuoriporta non si preoccupano più di speciali congelatori da 12 V e fanno funzionare un congelatore comune (ma ben scelto) su un inverter.

• Idem i frigoriferi, ma tendono ad essere un carico molto più grande poiché il loro isolamento è più sottile e le loro porte vengono aperte molto più spesso. Ciò potrebbe richiedere un considerevole potenziamento del sistema.

• Pompa di scarico

• Unità di trattamento dell'aria del radon

• Router Internet: la maggior parte di essi è già a 12VDC. L'infrastruttura della compagnia telefonica ha un enorme backup di batteria; la TV via cavo non può dire lo stesso.

• Ricarica telefono / tablet: utilizzare caricabatterie per auto, venduti in ogni stazione di servizio.

• TV: molti televisori consentono l'ingresso a 12V.

• Carica strumenti da officina a batteria.

• Termostati e relè che controllano.

• Calore: aggiungere una fornace ausiliaria a parete o pavimento che non richiede elettricità (nemmeno per il termostato remoto).

• Acqua calda: gli scaldacqua a gas richiedono pochissima elettricità (o nessuna). I riscaldatori a gas su richiesta ne usano una piccola quantità, ma solo quando li si utilizza.

Vedi dove sta andando: in un blackout puoi essere accogliente, caloroso e guardare Netflix.

Ecco alcuni carichi che non è possibile far funzionare facilmente da un sistema a 12 V perché i requisiti energetici sono troppo grandi.

• Aria condizionata e deumidificazione

• Forni ad aria forzata che sono, paradossalmente, praticamente tutti i sistemi nella cintura da neve. Questo è il motivo per cui è così difficile per le persone lì fare la protezione da blackout in questo modo, perché questo fattie è in cima alla lista del "carico critico". Quei forni senza elettricità non sono nemmeno venduti nella cintura di neve!

• Utilizzo dell'elettricità per produrre calore (riscaldamento domestico, riscaldamento dell'acqua, asciugatura o cottura)

• Lavaggio e asciugatura del gas (i carichi del motore sono notevoli)

• Lavaggio di stoviglie (in particolare le parti di riscaldamento dell'acqua e di asciugatura a caldo)

• Utensili elettrici

I sistemi a 12 V più grandi possono gestirlo: il cablaggio non è possibile ed ecco perché: Potenza (watt) è volt x amp. I volt diminuiscono, gli amplificatori aumentano. L'amplificatore decide la dimensione del filo, che colpisce rapidamente numeri impraticabili. Il tuo condizionatore d'aria a 240 V / 30 A diventa 12V / 600A . Ho collegato un servizio elettrico da 600A, i cavi sono ENORMI e molto costosi ($ 60 / piede). Non funziona Anche un asciugacapelli da 1500 W (ora 12V / 125A) richiede essenzialmente un cavo di saldatura.

Un sistema a 12 V più grande si invertirà a 120/240 V a destra della batteria e si distribuirà in tutta la casa con un normale cablaggio.