Haussteckdose mit Gleichspannung

Ich frage mich, warum es in einem Standardhaus keinen großen (wie 12 V 20 ~ 50 A) AC-DC-Gleichrichter gibt, der eine Steckdose mit Gleichspannung versorgt, anstatt viele AC-DC-Gleichrichter mit geringem Stromverbrauch zu verwenden. Auf lange Sicht sollte dies billiger sein, angesichts der Tatsache, dass AC zu DC in einem großen Gerät besser gemacht wird als in vielen minderwertigen Transformatoren, oder?

Außerdem haben moderne Chip-DC-Spannungsregler einen Wirkungsgrad von >90 %, sodass kleinere (oder sogar größere) Spannungen immer noch effizient und möglich sind.

Wir könnten also eine 12-V-Steckdose verwenden, um ein Telefon, einen Desktop-Computer, einen Laptop, ein Radio usw.

Warum wird das nicht gemacht?

Bearbeiten: Die eigentliche Frage ist: Ist es angesichts einer Standardfamilie (2 Laptops, 1 Desktop, 4 Smartphones, 1 großer Fernseher und einige kleinere Elektronikgeräte) praktisch, dies zu tun?

Telefone wurden über die Telefonleitung mit Strom versorgt. Abgesehen davon sind Desktop, Laptop, Ladegeräte usw. alles (relativ) neue Innovationen und keine von ihnen hatte Gleichspannungen definiert. USB 5V wird jetzt meistens verwendet, warum also nicht 5V? Oder 19V für Laptops?
Schauen Sie sich das nicht genau an, wir können sogar mit 25 V gehen, DC-Aufwärts- oder Abwärtsschritt (Regler) hat einen Wirkungsgrad von> 90%, sodass Sie verwenden können, was Sie möchten. Ich kann verstehen, dass ALTE Häuser diesen Trick nicht haben, aber was für ein neues Haus?
Sie haben Ihre eigene Frage beantwortet - STANDARDHAUS.
Sie müssten für jedes Ihrer Geräte, das aufgeladen werden muss, benutzerdefinierte Kabel herstellen.
@tcrosley am Anfang, aber sobald es zum Standard wird, hat das Gerät den alten und / oder neuen Akkord, basierend auf dem Hexenstecker ist effizienter.
@JImDearden Ich kann nicht verstehen, was du mit "STANDARD HOUSE" meinst. Wie gesagt ALTE Häuser sind so gebaut und ok, aber neustes Haus?
Historische Notwendigkeit - Sie müssen bedenken, dass es bei der Hausverkabelung ursprünglich um Beleuchtung ging und dann andere Dinge gebaut wurden, um damit kompatibel zu sein. Das Problem der Leitergröße ist real, aber nicht unerschwinglich - anscheinend gibt es ländliche Bauernhäuser mit etwa 12-V-Gleichstromgenerator- und Batteriesystemen.

Antworten (4)

Ich denke, Sie konzentrieren sich auf eine kleine Tatsache über die Effizienz der Leistungsumwandlung und ignorieren alle wichtigeren Faktoren:

  • zusätzliche Kosten für die Kupferverkabelung im Haus, um eine erhebliche Gleichstromleistung zu übertragen
    (dies ist teilweise der Grund, warum Teslas Wechselstrom das Gleichstromsystem von Edison übertrifft),
  • das Fehlen einer einzigen Standard-Gleichspannung, sodass noch eine Umwandlung erforderlich ist,
  • die Anforderung an Wechselstrom mit höherer Spannung für bestehende und wahrscheinlich zukünftige Heimgeräte,
  • die Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit von AC/DC-Wandlern kleiner Leistung,
  • die Flexibilität von AC-DC-Umwandlungstechniken
  • die Flexibilität und Skalierbarkeit der Konvertierung von einem einzelnen AC-Standard auf die spezifischen Anforderungen des Geräts
  • die zusätzliche Komplexität der Hausverkabelung, wenn zwei "Standards" verlegt werden müssen, z. B. die Notwendigkeit neuer Steckerstandards, zusätzliche Kabel, die durch das Gebäude geführt werden
  • es wird immer noch eine Übergangsphase geben, in der beide Systeme unterstützt werden müssen, und meiner Meinung nach würde keine vernünftige demokratische Regierung die Umstellung anordnen,
  • Ich glaube auch, dass mit zunehmender Leistung die Kosten für Komponenten für DC-DC ziemlich schnell über die bescheidenen Leistungsumwandlungsanforderungen hinaus steigen

Bearbeiten:
Kupfer ist teuer, London Metal Exchange - Kupfer listet eine Tonne Kupfer (Bargeld) für 7050 $ auf, und das wurde nicht zu Kabel verarbeitet.
Zum Vergleich: Die London Metal Exchange – Stahlknüppel listet eine Tonne mit 430 $ auf, dh Kupfer ist 16x teurer als Stahl.

Wie dick muss also das 50-A-12-V-Kabel sein, um nicht mehr Energie als Wärme zu verschwenden als Wechselstrom? (Denken Sie daran, dass der größte Vorteil der Effizienz ist, daher erscheint es sinnvoll sicherzustellen, dass die Wärmeverluste im DC-Kabel nicht schlimmer als 230 V AC sind.)

Vergleichen wir ein AC-Netzkabel mit einer Nennleistung von beispielsweise 15 A (Europa 230 V) mit einem 12 V 50 A DC-Kabel.

Verlustleistung = I^2 R

15^2 Rac = 50^2 Rdc

Rdc = Rac x 15^2/50^2 = Rac x 0,09,
dh Rdc muss ~11x niedriger sein als Rac, um einen ähnlichen Leistungsverlust zu erreichen

DC-Kabel müssten eine über 11-mal größere Querschnittsfläche als AC-Kabel haben, um die gleiche Verlustleistung bei Wärme zu erreichen. Anders gesagt, eine DC-Hausverkabelung würde 12x mehr Kupfer benötigen, damit die Verluste in den DC-Kabeln nicht schlimmer wären als im AC-Netz.

Während das 230-V-15-A-Wechselstromkabel 3,6 kW führen könnte, trägt das 12-V-50-A-Gleichstromkabel 600 W bei denselben Verlusten.

Ja, für 11x mehr Kupfer (um vergleichbare Energieverluste wie bei Wechselstrom aufrechtzuerhalten) trägt das DC-Kabel 1/6 der Leistung. Selbst in der Größe eines Hauses ist die vorgeschlagene Niederspannungs-Gleichstromverkabelung gegenüber 230 V Wechselstrom nicht realisierbar.

Die erheblichen und erheblichen wirtschaftlichen, praktischen, politischen und Übergangskosten scheinen jeden fiktiven Nutzen in den Schatten zu stellen.

"(Dies ist teilweise der Grund, warum Teslas AC Edisons DC-System schlägt)" FTFY.
Bitte nicht, ich frage nicht nach FULL DC, sondern nach DC + AC-System. Es ist wahr, dass es mehr Kabel und einen neuen Steckdosenstandard gibt und die zu verwendende Hexenspannung bestimmt. Aber Kabel sind nicht so teuer, da sie 20/50 A tragen (sie werden häufig in der RC-Welt verwendet) wie Soweit ich weiß, wird die AC-DC-Versorgung auch nie direkt in die Elektronik gesteckt, da sie viel Welligkeit aufweist und daher trotzdem an einen Regler weitergegeben wird. die bringen punkt 1 2 3 6 7 8, 4 ist eine annahmesache, und punkt 5 kann ich nicht verstehen
@lesto Nichts hindert Haushalte daran, andere Systeme wie Niederspannungs-Gleichstrom, optische Datensysteme, Audio usw. für ihre speziellen Bedürfnisse zu installieren. Die eingebauten grundlegenden Wechselstromkreise sind jedoch die letzten Teile eines sehr großen und teuren Stromverteilungsnetzes , enorme Investitionen in die Erstellung von technischen Standards auf der ganzen Welt, Schulungs- und Qualifizierungsstellen, um hohe Installations- und Sicherheitsstandards zu gewährleisten. Gbulmer weist zu Recht darauf hin, dass keine vernünftige demokratische Regierung die Änderung anordnen würde. Alles, was Sie benötigen, kann mit dem aktuellen (kein Wortspiel) Setup erreicht werden.
@JImDearden, ok, also werde ich die Frage bearbeiten, um klarer zu sein, Punkt ist, wird der Gewinn mehr als exanse sein?
@Ignacio Vazquez-Abrams - "... warum Teslas AC ..." behoben. Wir sollten jede Gelegenheit nutzen, um die Menschen an Nikola Tesla zu erinnern. Ich bin Brite, also ärgert es mich, dass die Leute denken, Edison habe die Glühbirne erfunden.
Man fragt sich fast, ob Edisons nächster Schritt, nachdem er die USA überzeugt hat, nach DC zu gehen, darin bestehen würde, so viele Kupferminen wie möglich aufzukaufen ...
@gbulmer Ich bin ein Geordie (geboren in Newcastle upon Tyne) und es war natürlich ein Geordie-Kollege, Sir Joseph Swan, der die Metallfaden-Glühbirne erfand, die erstmals bei einem Vortrag am 18. Dezember 1878 demonstriert wurde, was werden sollte Newcastle-Universität. Natürlich haben wir auch Lord Armstrongs Haus in Cragside, das das erste Haus der Welt war, das durch Wasserkraft mit Schwanenbirnen betrieben wurde. Wir sollten George Westinghouse (aus Amerika) nicht vergessen, dessen Unternehmen (1888) Tesla beschäftigte und die Verwendung von Wechselstromerzeugung und -übertragung förderte.
@JImDearden - Ich stimme zu. Ich bin im Vergleich zu Ihnen ein 'Südländer', geboren in der Grafschaft Durham und lebte meine frühen Jahre in Swan Walk :-) Edison war zweifellos talentiert, aber meiner Meinung nach sind die Leute verwirrt darüber, wo sein Talent lag.

Für eine gegebene Leistung, die von einem Gerät benötigt wird, sollte der Strom umso höher sein, je niedriger die Spannung ist. Das würde viel dickere Drähte und eine mögliche Überhitzung bedeuten, wo der Abschnitt nicht ausreicht.

Welche Spannung würden Sie selbst beim Erstellen Ihrer DC-Schiene wählen? Wenn Sie sich beispielsweise für 12 VDC entscheiden, sollten Sie einen oder mehrere DC-DC für niedrigere Spannungen hinzufügen. An diesem Punkt, wo ist die Bequemlichkeit?

kleine und billige DC zu DC liegen im Wirkungsgradbereich von 90%, während AC-DC mit normaler Wand weniger als 70% beträgt
Ich glaube, du vermischst zwei Dinge miteinander. Wenn Sie einen Transformator (also AC-AC) auswählen, beträgt sein Wirkungsgrad fast 100%. Was den Wirkungsgrad beeinträchtigt, ist die Art und Weise , den Wechselstrom (also AC-DC) gleichzurichten. Der alte, aber billige Weg ist die "Verschwendung" von Energie über eine Last, typischerweise einen Transistor oder so. Der neue Weg schaltet Energie über einen Energiespeicher, typischerweise eine Spule, hin und her. Das Problem ist also nicht Wechsel- oder Gleichstrom, Hoch- oder Niederspannung, sondern die Art und Weise, wie der Erbauer die Stromversorgung hergestellt hat.
Um ein 500-W-Gerät (z. B. einen PC) mit 10 V DC zu versorgen, wären 50 A erforderlich. Das würde etwa AWG 6-Draht in der Wand bedeuten, mit entsprechenden Mehrkosten.

Ich dachte, wenn die Dinge noch einmal gemacht würden, wenn man weiß, was wir jetzt wissen, würden Häuser besser mit 3-Phasen-60-Hz- oder 50-Hz-Strom versorgt werden.

Es lässt sich mit 6 Dioden leicht in Gleichstrom umwandeln (kein Kondensator für mäßige Welligkeit erforderlich), kann mit einem Netzfrequenztransformator problemlos in andere Spannungen umgewandelt werden und treibt direkt effiziente, leise 3-Phasen-Motoren an, die keine Betriebskondensatoren benötigen. Wenn Sie einen 3-Phasen-Motor mit variabler Frequenz wollen, brauchen Sie keinen riesigen Kondensator, der als erstes stirbt.

Gegenwärtig wird in Nordamerika in praktisch allen kommerziellen und industriellen Installationen und vielen Wohngebäuden Drehstrom verwendet (obwohl er nicht in einzelne Einheiten gebracht wird). Es ist straßenweise in Unterteilungen aufgeteilt.

Die Einsparungen in Milliarden von Gadgets würden die zusätzlichen Kapitalkosten wahrscheinlich bei weitem aufwiegen.

http://coefs.uncc.edu/mnoras/files/2013/03/Transformer-and-Inductor-Design-Handbook_Chapter_12.pdf

Aber dafür ist es zu spät, und Standards wurden lange vor dem Gedanken an Elektronik im Massenmaßstab gesetzt. Die meisten Verbraucher waren mit ein paar primitiven Glühbirnen, einem sperrigen, schwachen Motor in der elektrischen Eisbox und der Waschmaschine usw. zufrieden, von denen sich keiner so sehr mit Einphasen vs. Dreiphasen befasste.

Wenn Sie eine Steckdose mit (sagen wir) 300 VDC Ausgangsspannung herstellen würden, würden viele der elektronischen Geräte, die wir jetzt haben, betrieben werden (die Lebensdauer des Eingangsfilterkondensators wäre kein Problem mehr). Sie wären nicht viel einfacher, aber sie könnten kompakter sein. Aber selbst heute würden viele Geräte mit DC-Eingang in Rauch aufgehen (alles mit einem Netzfrequenztransformator oder -motor und wahrscheinlich einigen anderen obendrauf). Du brauchst also einen anderen Stecker.

Grundsätzlich stimme ich zu, dass dies vielleicht die bessere Wahl gewesen wäre. Ich besitze jedoch immer noch Geräte, die eine "Erde" benötigen, um "sicher" zu sein, und ich gehe davon aus, dass ich damit nicht allein bin. Es wäre also ein zusätzliches Kabel erforderlich.
Die Infrastruktur, um jedes Haus mit 3 Phasen zu versorgen, ist mehr, als Sie vermuten. Normalerweise haben alle 1-3 Häuser einen Abwärtstransformator. Diese wären ziemlich sperrig und teurer, wenn sie dreiphasig sein müssten, und es gäbe viele davon. Dort wäre die zusätzliche Verkabelung, um überall 3 Phasen zu bringen.
@OlinLathrop Es würde ein zusätzliches Kabel in den Straßen geben, das derzeit keine drei Phasen hat (meins tut es, aber es wäre eine große Sache in ländlichen Gebieten) und dann zu den Häusern und zumindest zu einigen der Steckdosen. Ein 3-Phasen-Transformator könnte für die gleiche kVA weniger Kernmaterial benötigen als ein Einphasen-Transformator, aber natürlich kann die Form weniger bequem sein. Ich denke, die Masse an Kupfer, die in der Verkabelung verwendet wird, wäre auch geringer, aber ich habe es nicht ausgerechnet. Auf jeden Fall ist es ein strittiger Punkt, da es außerhalb Europas nicht passiert.
Mit einem Transformator, der sowohl eine Dreiecks- als auch eine Sternsekundärseite hat, läuft der 12-Dioden-Gleichrichter noch glatter.

Weil ein "Standardhaus" vor einem Jahrhundert (oder so) entstand und langsam nach Bedarf modifiziert wurde (öffentliche Sicherheit und Standard-Elektrocode), mit der Geschwindigkeit der Bürokratie. Menschen sind sehr resistent gegen Veränderungen. Sobald die IEC gegründet wurde und die Konsolidierung von Standards stattfand, muss alles, was zu unterschiedlich ist, breite Unterstützung finden, um sich zu verbreiten. Das ist ein Haken 22. Wenn es keine Nachfrage gibt, gibt es kein Angebot.

Da alles bereits auf dem aktuellen System funktioniert, mit allen Negativen, die für den normalen Benutzer unsichtbar sind, Negative, die sehr neutral sind. Effizienz spielt für jemanden keine Rolle, der sich nur darum kümmert, ob es funktioniert oder nicht.

Niederspannungs-Gleichstrom ist jedoch ein Standard, der in vielen Haushalten verwendet wird. Oder ich sollte neben Häusern sagen. Es wird in der Landschaftsbeleuchtung verwendet. Und es gibt neue Produkte, die DC vorantreiben. In der Wand 2+ Ampere USB-Ladegeräte. Steckdosen mit integrierten USB-Ladeanschlüssen. Ich gebe ihm ein Jahrzehnt, bevor sie so verbreitet sind, dass ein Haus ohne sie von jungen Erstkäufern gemieden wird.

Haussteckdose mit Gleichspannung
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