Si les adaptateurs CC sont si répandus, pourquoi le CA est-il utilisé dans la construction par défaut?

Je ne sais pas s'il y a un meilleur endroit pour poser cette question ou non.

Pourquoi, au moins ici en Amérique, le système électrique standard est-il configuré pour le courant alternatif (AC) plutôt que pour le courant continu (DC)? Je viens de terminer un déménagement longue distance et je me rends compte du nombre d'adaptateurs CC que j'ai et du nombre de mes appareils qui nécessitent une alimentation CC:

• Toutes mes pédales de guitare.
• Mon réveil.
• Mes disques durs externes.
• Ma station d'accueil pour disque dur USB pour voiture.

... Et la liste continue. Si nous devons presque constamment utiliser des adaptateurs CC pour convertir le CA en CC, pourquoi le CC standard n'est-il pas, sinon parce que les gens résistent au changement?

Transmission / Raisons fonctionnelles:

1. Le courant alternatif est moins cher - Il y a moins de perte de puissance du générateur à l'utilisateur final.
2. La haute tension est moins chère à transporter - La perte de puissance est I ^ 2 * R. R est une constante sur n'importe quelle ligne. Pour la même puissance (watts) P ​​= IV. On peut donc diminuer la perte de puissance en augmentant la tension. - Cela nous amène à la capacité de transformation. Je peux facilement faire fonctionner le courant alternatif via un transformateur pour augmenter ou diminuer la tension (avec une variation correspondante du courant). Le faire avec DC nécessite plusieurs étapes supplémentaires.
3. [addendum] Si nous ne faisions qu'éclairer et chauffer avec de l'électricité, nous ne nous soucierions pas de l'AC / DC d'un point de vue fonctionnel. Cependant, beaucoup de choses dans nos maisons utilisent des moteurs, et les moteurs à courant alternatif sont moins chers et durent beaucoup plus longtemps que les moteurs à courant continu. Cependant, lorsque nous avons commencé à câbler des quartiers, ce n'était pas un facteur.

Pour explorer davantage les transformations de tension:

• Pour changer la tension en CA, il faut un transformateur . Fondamentalement, deux bobines de fil et un morceau de métal.

• Pour augmenter la tension en courant continu, inversez d' abord le courant alternatif, puis faites-le passer par un transformateur , puis convertissez-le en courant continu. Le DC résultant ne sera pas lisse à moins que vous ajoutiez plus d'électronique. Chaque étape a des déchets sous forme de chaleur.

• La taille du conducteur est proportionnelle au courant, communément appelé " ampacité ". Plus le courant nécessite des fils plus épais. La chute de tension est un facteur à la fois du courant et de la distance. Ainsi, les fils plus longs doivent être plus épais. Les fils plus épais sont plus difficiles à travailler et plus chers, donc une tension plus élevée / un ampérage inférieur est largement avantageux.

(L'isolation est proportionnelle à la tension, tout comme le danger, donc la haute tension n'est pas un slam dunk.)

• AC se prête à la distribution multi-phases . Cela réduit la taille totale du conducteur (moins cher, plus facile à travailler).

Le multiphasé est bon pour les moteurs électriques.

Les maisons américaines obtiennent généralement une phase divisée de 240 V + un neutre du transformateur de rue. Les appareils lourds (par exemple un four) peuvent fonctionner sur les deux points chauds, pour 240V. Les appareils légers (mon ordinateur portable) peuvent fonctionner sur un seul chaud + neutre. Ça marche bien. Voir aussi: Circuits de dérivation multifils.

Étude de cas: Mon RV a un système d'alimentation 12VDC. Les fils doivent être épais car les amplis sont élevés. Si je court-circuite ma bague de mariage, elle fondra. Nous voulons alimenter de grandes charges, comme les soufflantes de fournaise. Les véhicules récréatifs bénéficieraient de 24 V CC ou plus, mais nous avons besoin de voitures traditionnelles pour passer en premier; Les VR suivront.

Étude de cas:

Les installations photovoltaïques (panneaux solaires) sur les toits souffrent car elles produisent un courant continu relativement basse tension. S'il y a un long fil entre le générateur photovoltaïque et un groupe de batteries ou un onduleur, il perd beaucoup d'énergie sous forme de chaleur. Certains s'orientent vers des «micro-onduleurs» où chaque panneau obtient son propre onduleur sur le toit. Cela réduit les pertes de transmission.

De côté:

J'ai entendu dire qu'il y aurait des problèmes avec les boucles de masse si le DC était distribué à notre équipement stéréo, mais je n'ai pas réussi à m'en occuper.

Toutes les réponses à la question sont correctes. Fondamentalement, quand Edison développait pour la première fois des générateurs électriques à l'échelle du réseau électrique, il a engagé Nikola Tesla en tant que protégé, et Tesla, prétend-on, a utilisé les principes du courant alternatif et de l'énergie polyphasée pour augmenter considérablement l'efficacité des générateurs électriques, ce qui par les dessins originaux d'Edison produit DC.

Fondamentalement, le gros problème est que la climatisation nécessite moins de travail pour plus de puissance (c'est-à-dire qu'elle est plus efficace à générer). Pensez à un courant électrique en termes de boucle d'eau fermée et sous pression; l'eau est mise sous pression par une source d'alimentation, ce qui la fait circuler à travers des tuyaux vers un gadget qui peut utiliser le débit d'eau pour effectuer des travaux mécaniques. L'eau, son énergie dépensée, est ensuite ramenée à la source d'énergie.

Le courant continu équivaudrait à exercer une pression sur l'eau dans une seule direction, soit en l'alimentant à partir d'un réservoir (similaire au fonctionnement d'une batterie), soit en utilisant une turbine ou une autre pompe rotative (similaire à un générateur). Une telle pompe déplacerait l'eau de manière inefficace, car le mécanisme de pompage ne peut pas être étanche. Une pompe à piston unidirectionnelle serait étanche mais ne déplacerait pas l'eau en permanence, ce qui peut être surmonté (comme dans les convertisseurs CA / CC) à l'aide d'un réservoir qui stockera une pression supplémentaire et l'alimentera ensuite dans le système pendant que la pompe est en marche. "dos crawlé". Quelle que soit la façon dont vous le coupez, sauf dans le cas d'un réservoir (batterie), il y a un effort inutile pour produire le courant.

AC, en revanche, serait l'équivalent d'utiliser une simple pompe à piston pour forcer l'eau dans un sens, puis dans l'autre. Tant que les appareils s'attendent à ce que le débit d'eau s'inverse (ou s'en fout), la conception du générateur peut être beaucoup plus simple et plus efficace. Les raisons des gains d'efficacité sont un peu différentes lorsque vous supprimez l'analogie, mais l'analogie elle-même tient assez bien.

AC a également quelques astuces dans son manchon que DC ne peut tout simplement pas reproduire, ce qui le rend préférable à DC pour les applications à grande échelle. Peut-être le plus important est la possibilité d'être «intensifié» ainsi que «démissionné» à l'aide d'un transformateur. Le courant continu ne peut être "abaissé" qu'en utilisant des résistances, qui transforment essentiellement l'énergie électrique en chaleur et vous font donc gaspiller beaucoup d'énergie. L'alimentation polyphasée, considérée aux États-Unis comme une alimentation triphasée, est plus une solution à un problème de courant alternatif qu'un avantage (le courant alternatif triphasé permet au réseau électrique d'avoir une tension globale presque constante, surmontant la tension non constante d'un une seule forme d'onde CA, tout en utilisant moins de fil que ce qui serait nécessaire pour transférer efficacement la même puissance globale dans une seule forme d'onde), mais cela offre l'effet secondaire bénéfique de pouvoir «ajouter» phases entre elles pour le même courant disponible. En phase divisée, la tension est doublée tandis qu'en triphasé, la tension est multipliée par √3. C'est pourquoi résidentiel est 120 / 240V (120 * 2) et commercial 120/208 (120 * √3).

Vous avez raison. Et si cela vous intéresse, je vous encourage à innover dans ce domaine .

Toutes les choses que vous avez énumérées sont des charges extrêmement petites , inférieures à 10 watts. Beaucoup d'entre eux veulent directement 12 volts DC. Vous n'auriez pas tort de mettre un deuxième système électrique 12V dans votre maison qui gère ces petites charges.

Ceux-ci comprendraient les éléments suivants, et considéreraient également ceci: il est étonnamment facile et bon marché de fournir une batterie de secours pour ce système 12V, complétée par l'énergie solaire. Maintenant, ces parties de votre maison sont protégées contre les pannes.

• Éclairage - L'éclairage LED rend cela facile.

• Congélateur coffre - les congélateurs Energy Star modernes sont si efficaces que la plupart des off-griders ne se soucient plus des congélateurs 12V spéciaux et font fonctionner un congélateur commun (mais bien choisi) sur un onduleur.

• Idem Réfrigérateurs, mais ils ont tendance à être une charge beaucoup plus importante car leur isolation est plus mince et leurs portes s'ouvrent beaucoup plus souvent. Cela peut nécessiter une mise à niveau considérable du système.

• Pompe de puisard

• Appareil de traitement de l'air au radon

• Routeurs Internet - la plupart sont déjà 12VDC. L'infrastructure de la compagnie de téléphone a une batterie de secours massive; la télévision par câble ne peut pas en dire autant.

• Recharge de téléphone / tablette: utilisez des chargeurs de voiture, vendus dans toutes les stations-service.

• TV - de nombreux téléviseurs permettent une entrée 12V.

• Chargez les outils d'atelier alimentés par batterie.

• Thermostats et relais qu'ils contrôlent.

• Chauffage: ajoutez une fournaise auxiliaire murale ou au sol qui ne nécessite pas d'électricité (pas même pour le thermostat à distance).

• Eau chaude: Les chauffe-eau à gaz nécessitent très peu (ou pas) d'électricité. Les appareils de chauffage au gaz à la demande en utilisent une petite quantité, mais uniquement lorsque vous les utilisez.

Vous voyez où cela va: dans une panne de courant, vous pouvez être confortable, chaleureux et regarder Netflix.

Voici quelques charges que vous ne pouvez pas facilement faire fonctionner avec un système 12V car les besoins énergétiques sont trop importants.

• Climatisation et déshumidification

• Les fours à air pulsé qui sont, paradoxalement, à peu près tous les systèmes de la ceinture de neige. C'est pourquoi il est si difficile pour les gens là-bas de faire une protection contre les pannes de cette façon, car ce fattie est en haut de la liste des "charges critiques". Ces fournaises sans électricité ne sont même pas vendues dans la ceinture de neige!

• Utiliser l'électricité pour produire de la chaleur (chauffage domestique, chauffage de l'eau, séchage ou cuisson)

• Lavage et séchage au gaz (les charges motrices sont considérables)

• Vaisselle (notamment les parties de chauffe-eau et de séchage à la chaleur)

• Outils électroportatifs

Les grands systèmes 12V peuvent le gérer: Le câblage ne peut pas et voici pourquoi: La puissance (watts) est de volts x ampères. Les volts diminuent, les amplis augmentent. Ampère décide de la taille du fil, qui atteint rapidement des numéros impraticables. Votre climatiseur 240V / 30A devient 12V / 600A . J'ai raccordé un service électrique 600A, les fils sont ÉNORMES et très chers (60 $ / pied). Ça ne marche pas. Même un sèche-cheveux de 1500 W (maintenant 12V / 125A) nécessite essentiellement un câble de soudage.

Un système 12V plus grand s'inversera à 120 / 240V directement sur la batterie et se répartira dans toute la maison avec un câblage normal.