전력망 : AC vs DC

우리는 주로 역사적 이유 때문에 벽에 50 / 60Hz가 있음을 알고 있습니다. 100 년 전에는 DC 전압을 높이거나 낮추는 방법이 없었습니다.

요즘 우리는 문제로 인해 문제가 있습니다. 판매 된 모든 단일 장치는 전원 공급 장치가 0을 통과 할 때 충분한 전력을 공급하기 전에 1W 전력 당 ~ 1uF 캡을 가져야합니다. (이 문제는 3 상 전력에는 존재하지 않지만 주로 산업 응용 제품에서만 사용할 수 있습니다. AFAIK) + 캡은 사인 피크를 견뎌 내기 위해 더 높은 정격 전압을 가져야합니다. +이 모든 PFC 엉망.

현대의 전력망을 설계한다면 AC를 건너 뛰고 DC 만 있으면된다고 말하는 것이 맞습니까? 내가 아는 한, 그것은 많은 장치의 신뢰성을 높이고 비용을 줄입니다.

인텔 리서치의 Guy Allee는 작년에이 주제에 대해 썼습니다 . -380VDC 그리드를 지원하며 다음 글 머리 기호가 있습니다.

• 7 % 에너지 절약 대 고효율 415VAC; 28 % 대 전류 일반 208VAC
• 자본 비용 15 % 감소
• PSU 구성 요소 15 % 감소
• 33 % 데이터 센터 공간 절약
• 배터리 버스를 직접 연결하면 1000 %에 이르는 200 % 안정성 개선
• 고조파 제거 및 본질적으로 다른 AC 전원 품질 문제에 면역
• 대체 에너지 생성에 대한 자연 친화력 (태양 광 및 바람은 내부적으로 ~ 400Vdc이며 AC로 변환 할 때 실제로 에너지 및 효율이 손실 됨)

그는 주석에 다음을 추가했습니다.

효율을 고려할 수있을만큼 높은 전압을 얻고 싶기 때문에 고의로 380Vdc를 선택했습니다. 동시에이 표준은 저전압 애플리케이션 (<600V) 만 대상으로합니다. 우리는 더 높아졌지만 400Vdc 및 420Vdc에서 구조적 비용 장벽이 있습니다. 380Vdc에서는 AC가 사용하는 것과 동일한 볼륨 부품 등급을 유지하며 대량의 현재 AC 전원 공급 장치 구성 요소 볼륨에서 피기 백으로 인한 볼륨 비용 이점을 얻습니다. 또한 개인 안전 장비에 +/- 340Vdc가 갖는 ​​상당한 비용 절감 효과를 인정할 수 있기 때문에 표준이 비용 효율적인 +/- 190Vdc 분배를 허용합니다. 따라서 우리는 최고 효율이지만 비용 효과적인 표준을 가지고 있습니다. PV, 풍력, 전기 자동차 및 조명과 같은 다른 산업과의 친화력으로

또한 건물 (예 : 데이터 센터) 내에서 AC와 DC의 혼합 분포에 대한 아이디어도 언급합니다. 이 이니셔티브에 대한 자세한 내용은 EMerge Alliance 웹 사이트 ( http://www.emergealliance.org)를 참조하십시오 .

안전. 콘센트를 통해 HVDC를 사용하는 것은 현명하지 않습니다. 먼저 전원을 끄지 않고 고전류 장치를 분리하면 큰 아크가 발생합니다.

짧은 대답:

아니.

긴 대답 :

원거리에 전력을 분배하기위한 AC의 장점은 변압기를 사용하여 전압을 쉽게 변경할 수 있기 때문입니다. DC 전원을 한 전압에서 다른 전압으로 변환하려면 대형 회전식 로터리 컨버터 또는 모터 제너레이터 세트가 필요하며, 이는 어렵고 비싸고 비효율적이며 유지 보수가 필요하지만 AC를 사용하면 움직이는 부품이없는 간단하고 효율적인 변압기로 전압을 변경할 수 있습니다 유지 보수가 거의 필요하지 않습니다.

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해류

당신이 옳을 수도 있습니다. AC는 과거에 DC보다 큰 이점을 가지고있었습니다. 그러나 DC-DC 컨버터의 가격이 하락함에 따라 AC의 상대적인 이점은 떨어지고 어떤 경우에는이를 넘어 섰습니다. 오늘날 새로운 전력 전송 시스템을 설계하는 경우 모든 곳에서 DC가 총 시스템 비용을 절감 할 수 있습니다.

동등한 전력 및 전류 수준과 신뢰성을 위해 DC는 회로 차단기, 퓨즈 및 피뢰기에 약간 더 강한 부품이 필요합니다. 그러나 AC는 계단식 고장을 피하기 위해 약간 더 비싼 전송 라인과 발전기의 더 나은 조정이 필요합니다.

(역사적 이유로) AC 장비가 DC 장비에 비해 대량 생산의 경제적 인 이점을 가지고 있지만, 최근의 장거리 송전 시스템 설계자들은 고전압 DC (일반적으로 200,000 VDC)를 사용하는 것이 더 낮다고 결정했습니다 AC를 사용하는 것보다 순 시스템 비용.

많은 역사적인 비행기와 우주 왕복선이 400 Hz 120 VAC를 사용하지만 국제 우주 정거장의 초기 계획은 프로그램 우선 순위가 변경되고 엔지니어가 전환 할 때까지 20,000 Hz 440 VAC 배전 전력 (!)을 사용해야했습니다. 120VDC 전원. ( 무 쿤드 R. 파텔 p. 543)

Google 직원 ( a , b )은 AC 주 전원을 12VDC로 변환하는 "12V 전용 전원 공급 장치"로 전환하면 컴퓨터 마더 보드에 12VDC 만 있으면 순 비용이 줄어들 수 있다고 데스크톱 및 서버 제조업체에 제안했습니다. motley는 여러 가지 전압을 가진 두꺼운 전선 묶음이있는 현재 ATX 전원 공급 장치 구성이 아니라 필요한 대부분의 랩톱과 같은 전압 모음으로 내려갑니다.

Lee Felsenstein과 Douglas Adams는 더 나아가서 표준 12VDC 분배 시스템을 개발하도록 요청했습니다. ( c , d )

내가 추가하고 싶은 또 다른 요점이 있는데, 왜 우리는 내 의견으로는 AC를 건너 뛸 수 없습니다. 긴 트랙, 특히 케이블은 DC에서 더 잘 수행됩니다 (원거리에서 처리하는 데 비용이 많이 드는 인덕턴스 / 커패시턴스로 인해).

가장 중요한 것은 HVDC 라인이 지점 간이라는 것입니다. 메쉬 형 DC 그리드는 완전히 다른 이야기입니다. 그리드의 어느 지점에서든 오류가 발생하면 (예 : 나무가 라인에 떨어지면) 전체 메시 네트가 다운됩니다 (전압이 거의 0으로 떨어지고 변환기가 종료되어야 함).
AC에서 임피던스는 대부분 인덕턴스에 영향을 받기 때문에 DC에서와 같이 임피던스가 작은 저항을 약화시키는 훨씬 큰 임피던스를 갖는다. 나무가 AC 라인에 빠지면 해당 지점의 전압은 0입니다. 그러나 높은 오류 전류와 높은 임피던스는 큰 전압을 만듭니다. 따라서이 선만 나오면 다른 것들은 (거의 그렇지 않은 경우) 정상 전압을 갖습니다. DC에서 임피던스는 매우 작으므로 전체 메쉬 그리드의 전압은 한 줄이 아니라 전체 그물이 0에 가깝습니다. 또한 전력 생산 a과 AC의 소비 균형은 frequenzy를 통해 이루어집니다. DC에서는 전압을 통해 수행됩니다. 이것은 전압과 같은 큰 문제가 전혀 좋지 않다는 것을 분명히해야합니다.
누군가가 낮은 전압으로이 그물을 통해 상당한 전력을 트래핑하고 싶거나 전압을 더 높이려면 매우 큰 전류가 필요합니다. 따라서 컨버터가 셧다운 (정전)되고 라인이 수리되고 준비 될 때까지 기다립니다.

짧은 대답 : 그렇게 빠르지 않음 길게 : 솔리드 스테이트 변환기는 꽤 좋습니다. 장거리 전송에는 많은 장점이 있습니다. 단거리는 여전히 변압기의 이점을 얻을 수 있습니다.

추가 정보 : 세계에는 일부 DC 전력선이 있습니다. Itaipu 의 HVDC 라인을 예로 들어 보면 세계에서 가장 중요한 HVDC 설치 중 하나입니다. 길이는 780km 인 6300MW 라인입니다.