लंबी दूरी पर शक्ति का संचार करना बेहतर एसी या डीसी क्या है?


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मुझे यह एक संबंधित प्रश्न का उत्तर मिला । जवाब का हिस्सा है कि मुझे भ्रमित कर रहा है:

लंबी दूरी पर डीसी पावर को प्रसारित करना अक्षम्य है। इस प्रकार एसी आपूर्ति शक्ति संचारित करने के लिए कहीं अधिक कुशल है।

सीमेंस के अनुसार यह बिल्कुल विपरीत है :

जब भी बिजली को लंबी दूरी पर प्रसारित करना होता है, तो उच्च वोल्टेज एसी की तुलना में डीसी ट्रांसमिशन सबसे किफायती समाधान होता है।

इसके अलावा, विकिपीडिया से

एचवीडीसी ट्रांसमिशन के नुकसान को 1,000 किमी प्रति 3% से कम के रूप में उद्धृत किया जाता है, जो समान वोल्टेज स्तरों पर एसी लाइनों के साथ 30 से 40% कम है।

पोस्ट किया गया उत्तर सही है?

- - EDIT - -

क्रिस एच ने एक बहुत ही महत्वपूर्ण अवलोकन किया (नीचे उनकी टिप्पणी देखें): मैंने जिस पद का उल्लेख किया वह कम वोल्टेज का था जबकि मैं नेत्रहीन उच्च वोल्टेज के बारे में सोच रहा था। वास्तव में मैंने उत्तरों और टिप्पणियों द्वारा भार सीखा। धन्यवाद।


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"हाँ!" <एडीसन> "नहीं!" <टेस्ला>
कार्ल विट्ठॉफ्ट

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ध्यान दें कि आपका पहला उद्धरण कम वोल्टेज डीसी के संदर्भ में एक उत्तर से है । इसका मतलब है कि उच्च धाराओं, और उच्च प्रतिरोधक नुकसान।
क्रिस एच।

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पारंपरिक विद्या का कारण यह है कि डीसी को प्रेषित करना कम कुशल है क्योंकि पुराने दिनों में, डीसी को महत्वपूर्ण शक्ति हानि के बिना वोल्टेज के बीच परिवर्तित करना बहुत कठिन था। इस कारण से, प्रारंभिक डीसी ट्रांसमिशन लाइनें बहुत कम वोल्टेज (ट्रांसमिशन के अन्य तरीकों की तुलना में) होती हैं। उदाहरण के लिए रेलवे को देखें - ब्रिटेन में, पुरानी डीसी तीसरी रेल प्रणाली 750V डीसी है, जबकि नई ओवरहेड एसी प्रणाली 25,000V एसी है। यह विचार किया जा रहा है कि 750V लगभग सीधे बिजली ट्रेन मोटर्स को होगा, जबकि 25,000V को ट्रांसफार्मर के साथ नीचे ले जाया जाएगा।
मुजेर

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(कम वोल्टेज ट्रांसमिशन के अयोग्य होने के पीछे भौतिकी कारण वी = आईआर है, इसलिए वर्तमान एक ही लोड के लिए एक उच्च वोल्टेज के साथ छोड़ देगा, लेकिन पी = आई ^ 2 आर, इसलिए तार के प्रतिरोध के कारण बिजली खो जाएगी काफी कम हो क्योंकि वर्तमान गिरा है)।
मुजेर

जवाबों:


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एक ही बुनियादी ढांचे का उपयोग करके डीसी को प्रसारित करना अधिक कुशल है । यह कई प्रभावों के कारण है:

  1. एसी के साथ त्वचा के प्रभाव का अनुभव। डीसी के साथ कोई त्वचा प्रभाव नहीं है।

  2. समान ट्रांसमिशन लाइनों के लिए डीसी के साथ उच्च वोल्टेज की अनुमति है। लाइनों को शिखर वोल्टेज का सामना करना पड़ता है। एसी के साथ, जो कि आरएमएस से 1.4 गुना अधिक है। डीसी के साथ, आरएमएस और पीक वोल्टेज समान हैं। हालांकि, प्रेषित शक्ति वर्तमान समय में आरएमएस है, न कि चोटी, वोल्टेज।

  3. डीसी के साथ कोई विकिरण हानि। लंबी संचरण लाइनें एंटेना के रूप में कार्य करती हैं और कुछ शक्ति को विकीर्ण करती हैं। वह केवल एसी के साथ हो सकता है।

  4. कोई इंडक्शन लॉस नहीं। एसी चालू करने वाले एक तार के चारों ओर बदलता चुंबकीय क्षेत्र, पास के कंडक्टरों में प्रेरित वोल्टेज और करंट का कारण बनता है। वास्तव में, ट्रांसमिशन लाइन एक ट्रांसफार्मर का प्राथमिक है, और इसके पास के कंडक्टर सेकेंडरी हैं। डीसी करंट के साथ, चुंबकीय क्षेत्र नहीं बदलता है और इसलिए बिजली स्थानांतरित नहीं करता है।

डीसी का एक अन्य लाभ यह है कि इसे ग्रिड के बीच सिंक्रनाइज़ेशन की आवश्यकता नहीं होती है। दो एसी ग्रिड को एक साथ जोड़ने के लिए चरण-सिंक किए जाने की आवश्यकता है। यह मुश्किल हो जाता है जब दूरी एक चक्र के महत्वपूर्ण अंश होने के लिए पर्याप्त बड़ी होती है।

दूसरा पहलू यह है कि AC वोल्टास के बीच परिवर्तित करना आसान है। डीसी को एसी में वापस लाना स्थानीय ग्रिड पर इसे प्राप्त करने के लिए डंप करना एक तुच्छ प्रक्रिया नहीं है। ऐसा करने के लिए एक बड़ा संयंत्र लगता है, जिसका अर्थ है महत्वपूर्ण व्यय। यह खर्च केवल इसके लायक है अगर ट्रांसमिशन की दूरी काफी लंबी है, ताकि जीवन भर में डीसी-एसी रूपांतरण संयंत्र की लागत से दक्षता बचत निकल जाए।

यहाँ एक उदाहरण है कि हाई वोल्टेज डीसी को एसी में बदलने के लिए क्या होता है:

क्यूबेक में बड़े बांधों से डीसी पावर शीर्ष दाईं ओर प्रवेश करती है। यह संयंत्र एसी को धर्मान्तरित करता है और आयर्स मैसाचुसेट्स में 42.5702N 71.5242W पर एक बड़े क्षेत्रीय एसी ट्रांसमिशन लाइन पर बिजली की आपूर्ति करता है

इस संयंत्र के निर्माण और संचालन का खर्च एसी के बजाय डीसी को प्रसारित करने की महत्वपूर्ण बिजली बचत के कारण इसके लायक है। डीसी का उपयोग करने में सिंक्रनाइज़ेशन भी एक कारक था।


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बहुत बहुत धन्यवाद। स्पष्टीकरण बहुत ज्ञानवर्धक है। बस एक ही भ्रम के साथ बाहर और शायद दूसरों के लिए लपेटो: डीसी के बारे में टिप्पणी एसी की तुलना में कम कुशल है (जवाब में मैं जुड़ा हुआ) समग्र रूप से सही नहीं है?
अरवल

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आपने बहुत सी चीजों से लिंक किया, जिनमें से कोई भी मैंने नहीं किया। प्रश्न और उत्तर को स्व-निहित होना चाहिए। आपके मामले में, इसका उत्तर देने के लिए यहां एक प्रश्न पर्याप्त था, इसलिए मैंने किया।
ओलिन लेथ्रोप

1
@leftroubdabout: तांबे के लिए 50 हर्ट्ज पर 9.38 मिमी, विकिपीडिया के अनुसार
प्लाज़्मा एचएच

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हम ओरेगन से सैन डिएगो तक एक मिलियन vdc लाइन भी चलाते हैं - कैलिफोर्निया के उत्तर-पश्चिम में हमारे बांधों से भारी मात्रा में बिजली की खपत होती है (हालांकि वर्तमान में यह कैलिफोर्निया में सौर उत्पादन के कारण थोड़ा बदल रहा है)
बिल के

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पुनः: "एसी आसान वोल्टेज के बीच परिवर्तित करने के लिए" वर्थ एडिसन वी टेस्ला दिनों में एक ऐतिहासिक नोट। यह एक ड्राइवर का और भी अधिक था, वास्तव में हम कह सकते हैं कि एडीसन को अपने डीसी को ऊपर / नीचे करने के लिए यह व्यावहारिक रूप से असंभव था। हाई वोल्टेज डीसी ट्रांसमिशन के कुछ दशक पहले भी यह संभव था।
एजेंटप

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मैंने वास्तव में एचवीडीसी योजनाओं पर काम किया था, 90 के दशक के मध्य तक वापस आ गया। ओलिन लेट्रोप का जवाब आंशिक रूप से सही है, लेकिन काफी नहीं है। मैं उसके उत्तर को बहुत ज्यादा नहीं दोहराने की कोशिश करूंगा, लेकिन मैं कुछ चीजों को साफ कर दूंगा।

मुख्य रूप से एसी के लिए नुकसान केबल के अधिष्ठापन के लिए नीचे आते हैं। यह एसी पावर ट्रांसमिशन के लिए प्रतिक्रिया बनाता है । एक आम गलतफहमी (ओलिन द्वारा दोहराई गई) यह है कि यह अपने आस-पास की चीजों को शक्ति स्थानांतरित करने के कारण है। यह नहीं है - यहाँ और मैगेलैनिक बादल के बीच तार का एक तार आधे से एक ही प्रतिक्रिया करता है और ठीक उसी तरह का विद्युत प्रभाव पैदा करता है जो आपके डेस्क पर बैठा था। इस कारण से, इसे सेल्फ-इंडक्शन कहा जाता है , और एक लॉन्ग ट्रांसमिशन केबल का सेल्फ-इंडक्शन वास्तव में महत्वपूर्ण है।

केबल अन्य मेटलवर्क के साथ आगमनात्मक युग्मन से कोई महत्वपूर्ण शक्ति नहीं खोता है - यह उस आम गलतफहमी का दूसरा हिस्सा है। आगमनात्मक युग्मन की प्रभावशीलता एसी आवृत्ति और केबलों के बीच की दूरी का एक कार्य है। 50/60 हर्ट्ज पर एसी ट्रांसमिशन के लिए, आवृत्ति इतनी कम है कि किसी भी तरह की दूरी पर आगमनात्मक युग्मन पूरी तरह से अप्रभावी है; और जब तक आप बिजली नहीं पहुंचाना चाहते हैं, उन दूरी को कई मीटर अलग करना होगा। यह सिर्फ किसी भी मापने योग्य सीमा तक नहीं होता है।

(एक बात जो मैं भूल गया था जोड़ने के लिए संपादित) पानी के नीचे चलने वाले केबलों के लिए, उनके निर्माण के कारण बहुत उच्च केबल कैपेसिटेंस भी हैं। यह प्रतिक्रियात्मक नुकसान का एक अलग स्रोत है, लेकिन उसी तरह से महत्वपूर्ण है। पानी के नीचे के केबलों में नुकसान का प्रमुख कारण हो सकता है।

ओलिन का कहना है कि स्किन इफेक्ट एसी पावर ट्रांसमिशन के लिए उच्च प्रतिरोध का कारण बनता है। हालांकि व्यवहार में, लचीली केबलों की आवश्यकता इस मुद्दे को कम करती है। महत्वपूर्ण शक्ति संचारित करने के लिए पर्याप्त रूप से सिंगल केबल मोटी होती है जो आमतौर पर तोरण से लटकने के लिए बहुत ही अनम्य और अनपेक्षित होती है, इसलिए ट्रांसमिशन केबल को स्पेसर के साथ रखे तारों के एक बंडल से इकट्ठा किया जाता है। हमें वैसे भी ऐसा करने की आवश्यकता होगी, चाहे हम डीसी या एसी का उपयोग कर रहे हों। हालांकि इसका परिणाम बंडल के लिए त्वचा प्रभाव क्षेत्र के भीतर तारों को डालना है। स्पष्ट रूप से इसमें इंजीनियरिंग शामिल है, और अभी भी कुछ नुकसान होंगे, लेकिन इस सुखद संयोग से हम यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि वे बहुत कम हैं।

दफन और पनडुब्बी केबल एक मोटी केबल है, ज़ाहिर है, इसलिए सिद्धांत रूप में वे अभी भी त्वचा के प्रभाव से काट सकते हैं। भारी-शुल्क केबल निर्माण हालांकि आमतौर पर एक मजबूत केंद्रीय कोर का उपयोग करेगा जो उस कोर पर अन्य कनेक्टर्स घाव के साथ, केबल के लिए संरचनात्मक अखंडता प्रदान करता है। फिर, हम एसी में त्वचा के प्रभाव को कम करने के लिए हमारे लाभ के लिए उपयोग कर सकते हैं, और यहां तक ​​कि एचवीडीसी केबलों को भी उसी तरह बनाया जाएगा।

पावर ट्रांसमिशन में बड़ी जीत हालांकि प्रतिक्रियात्मक नुकसान को खत्म कर रही है।

जैसा कि ओलिन कहते हैं, दो बिजली ग्रिडों को एक साथ जोड़ने के साथ एक मुद्दा भी है, क्योंकि वे कभी भी एक ही आवृत्ति और चरण नहीं होंगे। 20 वीं शताब्दी के मध्य में फिल्टर के चतुर उपयोग ने ग्रिड के कनेक्शन की अनुमति दी थी, लेकिन इन्हें डिजाइन करना विज्ञान के रूप में बहुत अधिक कला था, और वे स्वाभाविक रूप से अक्षम थे। एक बार जब आप अपनी शक्ति को डीसी में संचारित कर लेते हैं, तो आप एसी को गंतव्य ग्रिड के समान सटीक आवृत्ति और चरण के साथ फिर से संगठित कर सकते हैं, और समस्या से बच सकते हैं।

इतना ही नहीं, बल्कि चरण और आवृत्ति की भरपाई के लिए फिल्टर का उपयोग करने की कोशिश करने के बजाय, एसी से डीसी और वापस एसी में बदलने के लिए यह अधिक कुशल है। इन दिनों ग्रिड आमतौर पर बैक-टू-बैक योजनाओं के साथ जुड़ जाते हैं । ये अनिवार्य रूप से एक दूसरे के बगल में एक एचवीडीसी लिंक के दोनों हिस्सों हैं, ट्रांसमिशन केबल के किलोमीटर के बजाय दोनों के बीच एक विशाल बसबार।


दिए गए विवरण और स्पष्टीकरण के लिए +1। मैं अपनी कुछ प्रतिष्ठा बिंदुओं के कारण इसे आगे नहीं बढ़ा सकता। न तो मैं मूल पोस्ट पर टिप्पणी कर सकता हूं (वह जिसने मेरे सवाल को उछाला)। यह बहुत अच्छा होगा अगर कोई टिप्पणी कर सकता है [वहाँ] ( Engineering.stackexchange.com/a/295/15211 ) क्योंकि मुझे लगता है कि यह भ्रामक है। बहुत धन्यवाद।
अरवल

एक शायद के रूप में एसी के साथ समस्याओं की व्याख्या कर सकता है "हजारों मील के पैमाने पर, 60Hz एसी बस waveguides-एंटेना-समाक्ष और सोना चढ़ाना-काले जादू आरएफ दुनिया के रूप में counterintuitive के रूप में व्यवहार"
rackandboneman

@Arraval ने स्पष्ट करने के लिए उस उत्तर पर एक टिप्पणी जोड़ी।
ग्राहम

अनिच्छा अवांछनीय है, लेकिन अपने आप से नुकसान का कारण नहीं है।
ओलिन लेथ्रोप

मैं मानता हूं कि बाहरी प्रेरक और कैपेसिटिव प्रभाव न्यूनतम हैं, लेकिन वे मौजूद हैं। मुझे एक किसान की कहानी याद है, जिसे बिजली की लाइन के किनारे एक तार की बाड़ के कारण मुफ्त बिजली मिली थी। विकिरण फिर से छोटा है, लेकिन महत्वपूर्ण है कि लाइनें नियमित अंतराल पर मुड़ जाती हैं।
ओलिन लेथ्रोप

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वे जटिलता और लागत के बारे में बात कर रहे हैं ( $ $ $ $ $ )

"डीसी कम कुशल" कहे जाने वाले लोग "दक्षता" शब्द का उपयोग रूपांतरण हार्डवेयर की जटिलता, और अधिक गंभीर रूप से इसकी लागत जैसे डिजाइन कारकों के बारे में बात करने के लिए कर रहे हैं ।

यदि हमारे पास सांता क्लॉस मशीन है जो डीसी / डीसी कन्वर्टर्स को तुलनीय ट्रांसफार्मर के रूप में सस्ते और विश्वसनीय के रूप में पॉप आउट कर सकती है, तो डीसी जीतता है। (अकेले त्वचा पर प्रभाव)। हालांकि व्यावहारिक दुनिया में, एक बार जब आपके जूते ऊपर की ओर होते हैं और लाइनमैन के दस्ताने चल रहे होते हैं, तो आप कुछ अन्य हिचकोलों में भागते हैं।

  • एसी में, प्रकाश की गति चरणबद्ध मुद्दों को पैदा करती है क्योंकि लोड चारों ओर चलते हैं - विशेष रूप से इलेक्ट्रिक रेलवे पर एक समस्या है, यही वजह है कि वे अल्ट्रा-कम आवृत्तियों जैसे 25 हर्ट्ज या 16-2 / 3 हर्ट्ज को पसंद करते हैं। यह समस्या डीसी के पास चली जाती है
  • आप करंट नहीं बढ़ा सकते। वर्तमान तार हीटिंग द्वारा सीमित है, और तार हीटिंग पहले से ही एसी के आरएमएस पर आधारित है।
  • ट्रांसमिशन और डिस्ट्रीब्यूशन टावरों के अधिकांश स्थापित बेस 3-चरण "डेल्टा" के लिए बनाए गए हैं, इसलिए उनके पास 3 कंडक्टर हैं। डीसी में प्रभावी रूप से सभी 3 तारों का उपयोग करना मुश्किल है, इसलिए डीसी एक तार को बर्बाद करके इन लाइनों की प्रभावी क्षमता को काफी कम कर देगा । कितना? DC सिंगल-फ़ेज़ AC, और 3-वायर 3-फ़ेज़ कैरिअर sqrt (3) (1.732) गुना के बराबर ही ले जाता है। आउच।
  • आप अच्छी तरह से वोल्टेज बढ़ा सकते हैं । एसी लाइनें पीक वोल्टेज [पीक = आरएमएस * स्क्वेयर (2)] के लिए अछूता है ताकि आप डीसी वोल्टेज को उस तक ले जा सकें। तथापि...
  • एक बार डीसी पावर एक चाप से टकराती है, तो इसे बुझाने में बहुत मुश्किल होती है क्योंकि यह कभी नहीं रुकती है (एसी के विपरीत, जहां हर शून्य-क्रॉसिंग आर्क को बुझाने का मौका देता है)। यह आर्क-गलती का पता लगाने के साथ पता करने योग्य हो सकता है। एसी लाइनों में पहले से ही पुनरावर्तक हैं जो एक यात्रा के बाद ऑटो-फिर से कनेक्ट करेंगे; एक डीसी रिसोर्सर एसी शून्य क्रॉसिंग के प्रभाव की नकल करते हुए, कुछ मिलीसेकंड के बाद कम से कम पीछे हट सकता है।

रेलवे एसी सिस्टम 16.6 हर्ट्ज की तरह हुआ करता था क्योंकि शुरुआती एसी मोटर्स उच्च आवृत्तियों पर अक्षम थे (लेकिन ट्रांसफार्मर कम आवृत्तियों पर बड़े और भारी होते हैं , जिससे व्यापार बंद हो जाता है)। नए सिस्टम आम तौर पर सामान्य बिजली वितरण ग्रिड के समान आवृत्ति का उपयोग करते हैं, जो आधुनिक बिजली इलेक्ट्रॉनिक्स ठीक ठीक संभालते हैं। स्पीड-ऑफ-लाइट देरी एक गैर-मुद्दा है; ओवरहेड तार वैसे भी हर कई दर्जन किलोमीटर में चरण-अलग-अलग खंडों में टूट गया है।
हेनिंग मैखोलम

@HenningMakholm लेकिन वितरण नहीं है।
हार्पर - मोनिका

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सभी अन्य समान डीसी ट्रांसमिशन समान प्रतिक्रियाशील नुकसान के उन्मूलन के कारण एक ही नाममात्र वोल्टेज पर एसी ट्रांसमिशन से अधिक कुशल हैं।

हालाँकि बाकी सभी शायद ही कभी समान हों।

  1. किसी दिए गए वोल्टेज पर AC की तुलना में DC को बनाए रखने के लिए कहीं अधिक प्रवण होता है।
  2. यह केवल अपेक्षाकृत हाल ही में है कि हमने उचित लागत और दक्षता के साथ डीसी वोल्टेज के बीच परिवर्तित करने की क्षमता विकसित की है। उच्च शक्ति स्तरों पर यह ट्रांसफॉर्मर की तुलना में अभी भी अधिक महंगा और कम कुशल है।

इसका नतीजा यह है कि डीसी सिस्टम एसी सिस्टम की तुलना में कम वोल्टेज पर काम करने की प्रवृत्ति रखता है और यही है कि डीसी को अक्षम होने के लिए प्रतिष्ठा मिली है।

वोल्टेज का प्रसारण की लागत और / या दक्षता पर व्यापक प्रभाव पड़ता है। यदि आप वोल्टेज को आधा कर देते हैं तो प्रतिरोधक नुकसानों के समान स्तर को बनाए रखने के लिए आपको कंडक्टरों के आकार को चौगुना करना होगा। वैकल्पिक रूप से कंडक्टरों के समान आकार के लिए आपके पास चार गुना नुकसान है।

लंबी दूरी पर, अंडरसीट केबल पर या गैर-सिंक्रनाइज़ किए गए ग्रिड के बीच पावर ट्रांसमिशन को इंगित करने के लिए यह बहुत उच्च शक्ति बिंदु है। इन मामलों में ग्रिड पर इस्तेमाल होने वाले एसी को हाई वोल्टेज डीसी में परिवर्तित करने से जुड़े खर्च और खतरे जायज हो जाते हैं।

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