¿Por qué la corriente alterna es mejor para la transmisión de energía a larga distancia que la corriente continua?

Answer 1

Porque no lo es. De hecho, la CA no es inherentemente mejor para la transmisión de energía a larga distancia que la CC. Y esta es la razón por la cual HVDC (DC de alto voltaje) se usa en gran parte de Europa para enlaces de energía entre países y submarinos:

Desde la página de wikipedia sobre corriente continua de alto voltaje (el rojo es enlaces HVDC existentes)

Lo que es bueno para la transmisión de energía a larga distancia son los altos voltajes. Cuanto mayor sea el voltaje, menores serán las pérdidas resistivas en el cable. Es por eso que la alimentación de la red se transmite a muchos cientos de miles de voltios, y solo se reduce a los 110 V o 230 V a los que está acostumbrado cuando está cerca de su edificio.

La CA es mucho más fácil (por lo tanto, más barata) para subir y bajar el voltaje que la CC, y se puede hacer de manera más eficiente (típicamente, actualmente) que los sistemas de subida / bajada de CC mucho más caros y complejos. Es por eso que la CA se usa para la transmisión de la red eléctrica a nivel nacional.

PERO, AC tiene una desventaja en comparación con DC: pérdidas inductivas y capacitivas. Cuanto mayor es la inductancia y la capacitancia de un trozo de cable, más difícil es seguir tratando de cambiar la dirección del flujo de electrones, que es lo que hace AC a 50 o 60 veces por segundo. DC, por otro lado, tiene la corriente que fluye en una dirección todo el tiempo, por lo que esta inductancia no lo impide y tiene pérdidas capacitivas insignificantes.

Los cables rectos en el aire tienen muy poca inductancia y pérdidas capacitivas. A lo largo de las distancias que se transmite la alimentación de la red, hay algunas pérdidas cuando se usa CA, pero las pérdidas son pequeñas. Un sistema de CC tendría mejores eficiencias de transmisión ya que tiene menores pérdidas, pero sería más costoso y menos eficiente en las etapas de aumento / disminución.

Sin embargo, los cables submarinos son una historia diferente. Los cables submarinos tienen una inductancia y capacitancia mucho más altas (debido a la interacción del campo magnético y eléctrico con el agua). Un cable de CA submarino tendría pérdidas capacitivas e inductivas mucho más altas, por lo que los cables de CC de alto voltaje siempre se utilizan para la transmisión de energía submarina a larga distancia.

Para resumir, la CC es inherentemente mejor para la transmisión de energía a larga distancia, pero los sistemas de subida / bajada son caros y menos eficientes que la CA. Pero AC tiene sistemas de subida / bajada más baratos y más eficientes. En general, el sistema preferido depende de una combinación de unidad de costo total de energía entregada: a menudo es más barato generar un poco más de energía para contrarrestar las mayores pérdidas de transmisión. Debido a esto, las redes nacionales usan CA, mientras que los cables submarinos y de larga distancia entre países usan CC.

Hay margen de mejora en la tecnología de aumento / disminución de CC, cada avance en la tecnología de semiconductores de potencia significa que la transmisión de potencia de CC mejora ligeramente. En algún momento, es factible que la corriente continua supere a la corriente alterna. Puede que todavía esté un poco lejos, pero es casi inevitable.

Nota al margen: hay otras razones por las que se prefiere AC a DC, que no tiene nada que ver con cuál es mejor para la transmisión de energía. Los motores de CA se pueden construir para aprovechar la transmisión de energía de CA, que es particularmente útil para la industria, donde simplemente puede enchufar un motor barato en el suministro trifásico. Pero incluso aquí, los motores de corriente continua están ganando popularidad gradualmente debido a los avances tecnológicos.

Answer 2

Porque la CA es fácil y barata de transformar de un voltaje a otro usando transformadores. El alto voltaje significa menos amperaje para la misma potencia, lo que significa que puede hacerlo con cables más delgados. Pero el alto voltaje es difícil y peligroso de usar. Con AC, es fácil transformar 400kV de líneas de transmisión a 110 o 220V que puede usar en casa.

Con los nuevos semiconductores que ahora están disponibles, podemos, al igual que las fuentes de alimentación conmutadas, convertir CC también de forma más económica. Por lo tanto, las líneas de transmisión de CC de alto voltaje ahora se están volviendo más populares. DC tiene la ventaja de que no tiene pérdidas debido a la radiación EM. Entonces las viejas reglas están cambiando debido a la tecnología.

Answer 3

Los transformadores pueden aumentar y disminuir el voltaje de CA con mucha facilidad y cuanto mayor sea el voltaje, menor será la corriente. Tiende a tener menos pérdidas de resistencia cuando distribuye CA a largas distancias también. Puede usar cables más delgados, lo que significa que son más baratos de fabricar y suspender.

En la estación de energía puede aumentar hasta miles de voltios y muy poca corriente a través de un transformador elevador. En el Reino Unido, los voltajes comúnmente vistos en el extremo del consumidor son 230 V (residencial, comercial, industria ligera) y 440 V (industrial) y los mismos altos voltajes enviados desde la estación de energía se reducen nuevamente a través de un transformador reductor. De esta forma recuperas la corriente.

También es mucho más fácil generar CA que CC debido a la forma en que funcionan los generadores.

Con todo, es mejor tener un sistema más barato para el largo recorrido terrestre de un sistema de red nacional donde hay millas de cables, muchos pilones para soportarlo y la infraestructura posterior es mínima.

Sin embargo, eso no quiere decir que no puedas o no lo hagas con DC. Hay uno en Brasil que se extiende por casi 1,500 millas. La transmisión de CC de esta manera se llama, como era de esperar, corriente continua de alto voltaje (HVDC). Esto se utiliza en transferencias entre países; Puede transmitir HVDC a una red de CA de cualquier frecuencia.

Los cables submarinos son casi siempre HVDC porque actúan como condensadores, y al ser tan largos, grandes. AC cargaría y descargaría los condensadores y probablemente terminarías usando todo el jugo solo para combatir la capacitancia. HVDC lo carga solo cuando el voltaje se aplica por primera vez o cambia. Extrañamente el que está entre Inglaterra y la Isla de Man es AC. Con 65 millas de largo, es el conector submarino de CA más largo del mundo y transporta 90,000V. No sé por qué eligieron AC. Debe haber habido un cierto compromiso entre el costo y la eficiencia técnica, pero no sé qué era y se nota.

Por lo tanto, no se trata de ser mejor, es solo que uno se adapta a ciertas circunstancias de manera más efectiva que el otro, y sean cuales sean las circunstancias, elige el sistema que se ajuste.

Answer 4

La respuesta de Yuan Gao es muy buena, pero pierde un punto importante.

Le recomiendo que lea su respuesta, pero que la complemente con esta respuesta parcial.

Las centrales eléctricas se sincronizan con el voltaje y la frecuencia que ya se encuentran en la red.

La central eléctrica más grande de una red tiende a “liderar”, es decir, su fase tiende a controlar la red, es decir, incluso cuando se conectan y “siguen” lo que está allí, el hecho de que su salida es mayor, eventualmente hace que su entrada a la cuadrícula más dominante.

Ahora imagine que hay dos o tres grandes centrales eléctricas separadas por varios miles de kilómetros de red. Cada uno tratando de sincronizarse con la fase del poder en la red.

Ahora imagine lo que hace la velocidad de la luz? Suponga que la velocidad efectiva de la luz en el cable es 2.5e5 km / seg, luego cada 1000 km es 4ms.

1200 km es un cambio de fase de 90 grados en un sistema de 50 Hz (5 ms). Esto causará problemas de fases. 2400 km es un cambio de fase de 180 grados y habrá construido efectivamente un gran oscilador.

La transmisión de larga distancia desde grandes estaciones de energía en ubicaciones remotas requiere una transmisión de CC para conectarla a una red distante, solo para que las fases sean manejables.

La transmisión de CC por tierra está dominada por este requisito, más la necesidad de interconectar redes de 50Hz a 60Hz. (Japón por ejemplo)

La transmisión submarina requiere corriente continua por las razones que otras personas han indicado. Los campos eléctricos en movimiento hacen que las moléculas de agua se realineen 50/60 veces por segundo, y eso “calienta” el agua. Por lo tanto, la energía que se necesita en el otro extremo se absorbe en el camino “calentando” el mar.

Answer 5

Obviamente no es mejor, pero es mejor.

Explicaré eso en un momento, pero primero, un poco de historia.

Durante los primeros días de la electricidad, muchos electrodomésticos funcionaban con CC, por lo que Edison construyó varias redes de CC en las ciudades de los EE. UU.

Los principales problemas fueron 2:

-Muchas ciudades estaban lejos de posibles sitios de producción (básicamente las centrales hidroeléctricas eran responsables de la mayor producción eléctrica de la red)

-las máquinas eléctricas que eran capaces de aumentar y disminuir el voltaje de las redes de CC eran costosas, ineficientes y francamente bastante peligrosas para la salud humana.

Sin embargo, muchos de los primeros electrodomésticos estaban alimentados por CC, por lo que se utilizó una red de CC en varias ciudades con plantas hidroeléctricas cercanas.

Luego vino Tesla con una idea extraña. La idea en sí era realmente extraña. Use corriente alterna en un sistema de 3 cables.

¿Por qué 3 hilos en lugar de 2? Porque en realidad puedes llevar mucho más poder.

Veamos las matemáticas:

REJILLA DC

Potencia transmitida = Voltaje * Corriente

RED DE CA EN UN SISTEMA DE 3 CABLES

Potencia transmitida = √3 * Voltaje * Corriente

Entonces, para decirlo simplemente, mientras usa, por ejemplo, 6 cables, la CA en un sistema de 3 cables transmitirá un 46% más de energía que las redes de CC.

El reinado de CA se cimentó básicamente con la invención de motores de inducción de CA (aún hoy el caballo de batalla de la economía industrial), generadores sincrónicos (todavía se usan hoy en día porque es muy eficiente), transformadores y muchos otros efectos físicos (principalmente el efecto de la piel, que en realidad aumenta la capacidad actual de los cables en CA)

El AC, como han dicho otros, no siempre es la mejor opción. Por ejemplo, las líneas submarinas se transforman en CC para disminuir las pérdidas debido a que el agua en lugar de aire es un medio alrededor de los cables, pero la CA es mucho más eficiente para largas distancias.

Answer 6

Es preferible, porque es fácil aumentar la CA a altos voltajes para la transmisión, y volver a bajar a los voltajes más bajos para el consumo.

¿Por qué son deseables voltajes más altos para la transmisión? De P = I × I × R, la potencia perdida en una línea de transmisión con resistencia R, se escala como el exponencial de la corriente I. Al mismo tiempo, desde P = I × V, la potencia se escala solo linealmente con el voltaje.

Entonces, para reducir las pérdidas de transmisión, queremos voltajes más altos y corrientes más bajas. Con CA, simplemente podemos pasarlo a través de un transformador para subir y bajar el voltaje. Con DC, es más complejo.

¿Por qué no usar alto voltaje en el sitio del consumidor? Eso es una cuestión de seguridad y prácticamente. ¿Te imaginas un interruptor de luz capaz de aislar 500KV?

Answer 7

Hay varias respuestas a su pregunta.
La transformación de voltaje de CA es fácil y barata. Para un requisito de potencia dado, menos amperios y voltios más altos significan menos calentamiento, pero cuando se llega al usuario doméstico, 230V es aproximadamente el límite de seguridad.
El bloqueo de fase del suministro de CA generalmente se realiza a través de una conversión a CC (generalización de barrido), por lo que muchos enlaces internacionales se realizan a través de CC o HVDC como se muestra en otro lugar.
La alineación de frecuencia necesita conversión a cc.
Un sistema de transmisión (especialmente submarino) que minimiza la corrosión es obviamente importante. En un grado que depende del diseño detallado, pero generalmente indica CA, aunque el HVDC submarino bien aislado parece ser el preferido para las líneas internacionales de alta potencia.
DC es peligroso porque el peligro no se ve. Incluso en el sistema de 12v de un automóvil, usar una correa de reloj de metal puede dejarlo mutilado.
La energía eléctrica de fuentes renovables es generalmente dc.
Entonces, dejando de lado el intercambio de energía eléctrica entre las naciones, para la distribución nacional interna, la futura pregunta me parece acerca de la generación multipunto en una amplia red de consumidores que también pueden ser generadores. Tal problema, en mi opinión, favorece la CC para usuarios domésticos en el futuro y la CA trifásica para consumidores comerciales.
Eso, por supuesto, supone que la electricidad es el sistema de distribución de energía preferido del futuro. Hay otras alternativas, hidrógeno para uno, que al menos se pueden almacenar.

Answer 8

La energía desperdiciada como calor al transmitir energía a través del país es proporcional al cuadrado de la corriente, por lo que cuanto menor es la corriente, menos energía se desperdicia como calor. La CA es muy fácil de transformar hasta voltajes muy altos, por lo tanto, para la misma potencia, la corriente es mucho menor, menos desperdicio y más ganancias. No puede aumentar el voltaje de la alimentación de CC sin utilizar un par motor / generador que, debido a ineficiencias, desperdicia más energía por encima de las pérdidas mencionadas anteriormente.
http://www.zyra.info/i2r.htm

Answer 9

Para la transmisión de potencia a larga distancia, lo mejor es un voltaje más alto. Un voltaje más alto significa una corriente más baja para la misma potencia, y la corriente más baja significa menos pérdidas debido a la resistencia en los cables. La CA tiene la ventaja de que se pueden usar transformadores simples y robustos para aumentar el voltaje de manera fácil y eficiente en un extremo, y bajar en el otro extremo a los voltajes utilizados en el país. DC requiere circuitos mucho más complejos o conjuntos ineficientes de motor / generador para convertir el voltaje.

Sin embargo, si puede obtener CC de alto voltaje, es más eficiente que la CA para la transmisión. Un problema con la CA es la capacitancia y la inductancia en los cables. Ambas causan pérdidas de transmisión que desperdician energía. Una corriente continua de CC no cambia, por lo tanto solo se ve afectada por la resistencia del cable. Los proyectos que involucran la transmisión de energía a gran escala (por ejemplo, a Europa desde granjas solares en África) están investigando DC de alto voltaje debido a las distancias involucradas.

Answer 10

No es exactamente cierto que los voltajes y corrientes de CA sean mejores para transmitirse a largas distancias, en lugar de los voltajes y corrientes de CC. De hecho, transmitir CC a largas distancias es más eficiente que transmitir energía de CA. La CA tiene las ventajas de poder transformarse hacia arriba y hacia abajo en niveles de voltaje utilizando transformadores, que son relativamente simples, baratos y confiables. La transmisión de CA tiene la desventaja del efecto de la piel y los efectos del factor de potencia donde las corrientes y los voltajes no siempre viajan en fase para producir la máxima eficiencia energética.
Al comienzo de la distribución eléctrica cuando había una pelea entre la transmisión de CA y CC, la pelea fue ganada por el lado de CA, solo porque el EQUIPO ELECTRÓNICO estático para cambiar la CC a otros voltajes, incluida la CA, no estaba disponible y tenían que depender de la rotación maquinaria “cepillada”. También los grupos electrógenos de CC parecen necesitar conmutadores con escobillas de carbón en esos días, y el carbono tiende a ser sucio y sucio y no tan libre de problemas, mientras que los generadores de CA no tienen conmutadores y, por lo tanto, el destino prefería la CA solo debido a las circunstancias del momento.

Answer 11

Respuesta muy corta: porque hasta la octava, solo la CA era fácil de subir o bajar como voltajes, ¡simplemente usando transformadores!
Desde entonces, los avances en semiconductores de potencia y controladores de microprocesador permiten que la CC se convierta fácilmente en voltajes más altos o más bajos. Pero la mayoría de las líneas de alta tensión funcionan con AC, porque parece difícil cambiar todo el sistema …

Answer 12

en general, se considera que es más fácil pasar de AC desde el generador hasta los usuarios finales utilizando transformadores que son simples.

DC se ha considerado más costoso porque los convertidores HV DC / DC son complejos y requieren muchas partes.

Pero la tecnología ha estado entregando convertidores DC / DC a precios más bajos y DC hace que sea más fácil sincronizar los extremos de las diferentes redes.

Entonces eso ya no puede ser cierto.

Answer 13

De hecho, si la longitud de la línea es más de aproximadamente 400 millas transportando energía a granel (por ejemplo, 1000 a 2000 MW o incluso más) DC (conocido como HVDC) es más económico y operacionalmente ventajoso en comparación con AC (conocido como EHVAC o UHVAC).

Answer 14

Aquí se deben considerar muchos factores. Solo pondré algo de Sikh. En el factor de potencia de CA es una preocupación importante. La reactancia de línea que ofrece una línea de transmisión grande también es una preocupación. Para mejorar el factor de potencia, se requieren condensadores y dispositivos de mejora del factor de potencia. Siempre hay un punto de equilibrio en cualquier caso para encontrar las soluciones óptimas.

Answer 15

No hay nada intrínsecamente malo en el uso de CC para la transmisión de energía a larga distancia de alto voltaje, pero hay algunas características particulares que a veces hacen que la transmisión de CA sea más atractiva. Por un lado, es más fácil convertir los voltajes de CA con transformadores relativamente simples. Además, es más fácil encender y apagar los voltajes de CA en los tiempos de voltaje cero y corriente cero de la forma de onda.

Answer 16

La CA es fácil y barata para la transmisión de energía, pero en ciertos casos usamos CC como

1. conectar la faja de dos países funciona con diferentes frecuencias.
2. Para largas distancias para reducir las pérdidas causadas por el efecto Skin, la radiación EM y las pérdidas inductivas y capacitivas.

Efecto en la piel

Corriente continua de alto voltaje

Answer 17

No: para el mismo nivel de voltaje, DC es mejor para transmisión de larga distancia que AC.
Debido al hecho de que no hay efecto en la piel en el caso de CC, donde la concentración de corriente alterna es más en la periferia externa que en el conductor interno, mientras que la CC está distribuida uniformemente.
La ventaja de AC es la facilidad de subir y bajar con un dispositivo muy simple llamado transformador de potencia.
Mientras tanto, subir / bajar DC es muy complejo.
Sin embargo, tenemos muchas nuevas líneas de transmisión EHVDC hoy en día.

Answer 18

Era mucho mejor antes de 1990 más o menos, ya que para enviar energía a un largo camino se necesitan altos voltajes, y no había una manera fácil de generar CC de muy alto voltaje, pero CA es muy fácil, con un transformador. Sin partes móviles, muy alta eficiencia, muy simple y costos moderados.

Ahora el péndulo se está volcando para usar DC, ya que DC tiene algunas ventajas, y cada vez es más fácil y más barato convertir DC hacia arriba y hacia abajo.

Answer 19

La potencia de la corriente alterna es I * U / 2. Sin embargo, la potencia en corriente continua es I * U. Entonces, la transmisión de CA es mejor. Sin embargo, la transmisión de CC también es beneficiosa porque no es vulnerable a la diferencia de frecuencia entre sistemas (digamos entre 2 países al exportar electricidad).

Answer 20

Hay varias líneas de transmisión de alto voltaje (un millón de voltios) en los EE. UU. Tienen muchas ventajas sobre la transmisión de CA, como sin impedancia, sin ángulos, solo resistencia óhmica recta. Además, la protección de una línea de CC es mucho más simple.