Jika adaptor DC sangat lazim, mengapa AC digunakan dalam konstruksi secara default?

Saya tidak yakin apakah ada tempat yang lebih baik untuk menanyakan hal ini atau tidak.

Mengapa, setidaknya di sini di Amerika, adalah sistem kelistrikan standar diatur untuk arus bolak-balik (AC) daripada arus searah (DC)? Saya baru saja menyelesaikan perpindahan jarak jauh dan menyadari berapa banyak adaptor DC yang saya miliki dan berapa banyak perangkat saya yang membutuhkan daya DC:

• Semua pedal gitar saya.
• Jam weker saya.
• Hard disk eksternal saya.
• Dok HDD mobil USB saya.

... dan daftarnya berlanjut. Jika kita hampir selalu harus menggunakan adaptor DC untuk mengubah AC menjadi DC, mengapa bukan DC standar, selain karena orang menolak perubahan?

Alasan Transmisi / Fungsional:

1. AC lebih murah - Ada lebih sedikit kehilangan daya dari generator ke pengguna akhir.
2. Tegangan tinggi lebih murah untuk diangkut - Kehilangan daya adalah I ^ 2 * R. R adalah konstan pada semua saluran. Untuk jumlah daya (watt) yang sama P = IV. Jadi kita bisa mengurangi kehilangan daya dengan menambah voltase. - Ini membawa kita pada transformasi-kemampuan. Saya dapat dengan mudah menjalankan AC melalui transformator untuk melompati tegangan ke atas atau ke bawah (dengan perubahan arus yang sesuai). Melakukannya dengan DC memerlukan beberapa langkah lagi.
3. [tambahan] Jika kami hanya menyalakan dan memanaskan dengan listrik, kami tidak akan peduli AC / DC dari sudut pandang fungsional. Namun, banyak hal di rumah kami menggunakan motor, dan motor AC lebih murah dan bertahan lebih lama dari motor DC. Namun, ketika kami pertama kali memasang kabel lingkungan, ini bukan faktor.

Untuk mengeksplorasi transformasi tegangan lebih lanjut:

• Untuk mengubah tegangan dalam AC membutuhkan sebuah transformator . Pada dasarnya, dua gulungan kawat dan sepotong logam.

• Untuk meningkatkan voltase di DC, pertama-tama balikkan ke AC, kemudian jalankan melalui transformator , kemudian konversikan ke DC. DC yang dihasilkan tidak akan mulus kecuali jika Anda menambahkan lebih banyak elektronik. Setiap langkah memiliki beberapa limbah sebagai panas.

• Ukuran konduktor sebanding dengan arus, biasa disebut " ampacity ". Lebih banyak arus membutuhkan kabel yang lebih tebal. Penurunan tegangan adalah faktor arus dan jarak. Jadi, kabel yang lebih panjang harus lebih tebal. Kabel yang lebih tebal lebih sulit untuk digunakan dan lebih mahal, sehingga voltase yang lebih tinggi / arus listrik yang lebih rendah sangat menguntungkan.

(Isolasi sebanding dengan tegangan, seperti bahaya, sehingga tegangan tinggi bukan slam dunk.)

• AC cocok untuk distribusi multi-fase . Ini mengurangi ukuran konduktor total (lebih murah, lebih mudah untuk dikerjakan).

Multiphase baik untuk motor listrik.

Rumah-rumah Amerika biasanya mendapatkan 240V fase-split + netral dari trafo jalan. Perangkat berat (misalnya oven) dapat bekerja pada kedua panas, untuk 240V. Perangkat ringan (laptop saya) dapat bekerja pada satu panas + netral. Itu bekerja dengan baik. Lihat juga: Sirkuit Cabang Multi-kawat.

Studi kasus: RV saya memiliki sistem daya 12VDC. Kabel harus tebal karena ampli tinggi. Jika saya mempersingkat cincin kawin saya, itu akan meleleh. Kami ingin memberi daya pada beban besar, seperti blower tungku. RV akan mendapat manfaat dari 24VDC atau lebih tinggi, tetapi kami membutuhkan mobil utama untuk beralih terlebih dahulu; RV akan mengikuti.

Studi kasus:

Instalasi Photo-voltaic (panel surya) di atap rumah menderita karena mereka menghasilkan tegangan DC yang relatif rendah. Jika ada kabel yang panjang dari array PV ke bank baterai atau inverter, ia kehilangan banyak energi sebagai panas. Beberapa bergerak menuju "microinverters" di mana setiap panel mendapatkan inverter sendiri di atas atap. Ini mengurangi kehilangan transmisi.

Ke samping:

Saya pernah mendengar akan ada masalah dengan loop tanah jika didistribusikan DC ke peralatan stereo kami, tapi saya belum berhasil membungkus kepala saya di sekitarnya.

Semua jawaban atas pertanyaan itu benar. Pada dasarnya, ketika Edison pertama kali mengembangkan generator listrik pada skala jaringan listrik, ia mempekerjakan Nikola Tesla sebagai anak didik, dan Tesla, diklaim, menggunakan prinsip-prinsip arus bolak-balik dan daya polifase untuk sangat meningkatkan efisiensi generator listrik, yang oleh desain asli Edison diproduksi DC.

Pada dasarnya, masalahnya adalah bahwa AC membutuhkan lebih sedikit kerja untuk lebih banyak daya (yaitu lebih efisien untuk dihasilkan). Pikirkan arus listrik dalam hal loop air tertutup dan bertekanan; air diletakkan di bawah tekanan oleh beberapa sumber daya, yang menyebabkannya mengalir melalui selang ke beberapa gadget yang dapat menggunakan aliran air untuk melakukan pekerjaan mekanis. Air, energinya dihabiskan, kemudian ditarik kembali ke sumber listrik.

DC akan setara dengan memberikan tekanan pada air dalam satu arah saja, baik dengan mengumpankannya dari tangki (mirip dengan bagaimana baterai akan bekerja) atau dengan menggunakan impeller atau pompa berputar lainnya (mirip dengan generator). Pompa seperti itu akan memindahkan air secara tidak efisien, karena mekanisme pemompaan tidak dapat kedap air. Pompa bolak-balik satu arah akan kedap air tetapi tidak akan memindahkan air terus-menerus, yang mungkin dapat diatasi (seperti pada konverter AC ke DC) menggunakan reservoir yang akan menyimpan tekanan tambahan dan kemudian memasukkannya ke sistem ketika pompa berada pada "gaya renang punggung". Apa pun cara Anda mengirisnya, kecuali dalam hal tangki (baterai), ada usaha yang sia-sia dalam menghasilkan arus.

AC, sebaliknya, akan setara dengan menggunakan pompa bolak-balik sederhana untuk memaksa air satu arah, lalu yang lain. Selama perangkat mengharapkan aliran air untuk membalikkan dirinya sendiri (atau tidak peduli), desain generator bisa jauh lebih sederhana, dan lebih efisien. Alasan untuk perolehan efisiensi sedikit berbeda ketika Anda menghilangkan analogi, tetapi analogi itu sendiri cukup baik.

AC juga memiliki beberapa trik yang tidak dapat direplikasi DC, yang membuatnya lebih disukai daripada DC untuk aplikasi skala besar. Mungkin yang paling penting adalah kemampuan untuk "ditingkatkan" serta "mundur" menggunakan transformator. DC hanya dapat "diundurkan" menggunakan resistor, yang pada dasarnya mengubah energi listrik menjadi panas dan dengan demikian menyebabkan Anda membuang banyak energi. Daya polifase, dilihat di AS sebagai daya 3 fase, lebih merupakan solusi untuk masalah AC daripada manfaat (Tiga fase AC memungkinkan jaringan listrik memiliki tegangan keseluruhan hampir konstan, mengatasi tegangan tidak konstan dari suatu bentuk gelombang AC tunggal, walaupun menggunakan lebih sedikit kawat daripada yang dibutuhkan untuk secara efisien mentransfer daya keseluruhan yang sama dalam bentuk gelombang tunggal), tetapi ini memberikan efek samping yang menguntungkan karena dapat "menambah" fase satu sama lain untuk arus tersedia yang sama. Dalam fase split, tegangan digandakan sedangkan dalam 3 fase, tegangan dikalikan dengan √3. Inilah sebabnya perumahan adalah 120 / 240V (120 * 2) dan komersial 120/208 (120 * √3).

Anda benar. Dan jika itu menarik minat Anda, saya mendorong Anda untuk berinovasi di bidang itu .

Semua hal yang Anda daftarkan adalah beban yang sangat kecil , lebih kecil dari 10 watt. Banyak dari mereka menginginkan 12 volt DC secara langsung. Anda tidak akan salah untuk menempatkan sistem listrik 12V kedua di rumah Anda yang menjalankan beban kecil itu.

Itu akan mencakup yang berikut, dan juga mempertimbangkan ini: sangat mudah dan murah untuk menyediakan baterai cadangan untuk sistem 12V, yang diisi ulang oleh tenaga surya. Sekarang bagian-bagian rumah Anda kedap gelap.

• Pencahayaan - Pencahayaan LED memudahkan ini.

• Dada freezer - yang modern freezer Energy Star yang efisien sehingga sebagian besar off-griders tidak repot-repot dengan khusus 12V freezer lagi, dan menjalankan umum (tapi dipilih dengan baik) freezer off inverter.

• Kulkas Ditto, tetapi mereka cenderung menjadi beban yang jauh lebih besar karena isolasi mereka lebih tipis dan pintu mereka dibuka lebih sering. Itu mungkin membutuhkan perampingan sistem secara signifikan.

• Pompa bah

• Pawang udara Radon

• Router internet - kebanyakan dari mereka sudah 12VDC. Infrastruktur perusahaan telepon memiliki cadangan baterai yang sangat besar; TV kabel tidak bisa mengatakan hal yang sama.

• Pengisian daya ponsel / tablet: gunakan charger mobil, dijual di setiap pompa bensin.

• TV - banyak TV memungkinkan input 12V.

• Isi daya alat bengkel bertenaga baterai.

• Termostat dan relay yang dikendalikannya.

• Panas: tambahkan dinding bantu atau lantai tungku yang tidak memerlukan listrik (bahkan untuk termostat jarak jauh).

• Air panas: Pemanas air panas gas membutuhkan sangat sedikit (atau tidak ada) listrik. Pemanas gas sesuai permintaan menggunakan jumlah kecil, tetapi hanya saat Anda menggunakannya.

Anda melihat ke mana arahnya: dalam pemadaman listrik Anda dapat menjadi nyaman, hangat, dan menonton Netflix.

Berikut adalah beberapa beban yang Anda tidak dapat dengan mudah menjalankan sistem 12V karena kebutuhan energinya terlalu besar.

• Pendingin udara dan penurun kelembapan

• Tungku udara paksa yang, secara paradoks, cukup banyak setiap sistem di sabuk salju. Inilah sebabnya mengapa sangat sulit bagi orang di sana untuk melakukan perlindungan pemadaman dengan cara ini, karena lemak ini berada di bagian atas daftar "muatan kritis". Tungku tanpa listrik itu bahkan tidak dijual di snowbelt!

• Menggunakan listrik untuk menghasilkan panas (pemanas rumah, pemanas air, pengeringan, atau memasak)

• Mencuci pakaian dan mengeringkan gas (beban motor cukup besar)

• Pencuci piring (terutama bagian pemanas air dan pengeringan panas)

• Alat-alat listrik

Sistem 12V yang lebih besar dapat mengatasinya: Kabel tidak dapat dan inilah alasannya: Daya (watt) adalah volt x amp. Volts turun, amp naik. Amps menentukan ukuran kawat, yang dengan cepat mencapai angka yang tidak praktis. AC 240V / 30A Anda menjadi 12V / 600A . Saya sudah menghubungkan layanan listrik 600A, kabel-kabelnya BESAR dan sangat mahal ($ 60 / kaki). Tidak bekerja Bahkan pengering rambut 1500W (sekarang 12V / 125A) pada dasarnya membutuhkan kabel pengelasan.

Sistem 12V yang lebih besar akan terbalik ke 120 / 240V tepat di baterai, dan mendistribusikan di sekitar rumah dengan kabel normal.