关于交流与直流的新手问题（尤其是为房屋供电）

在美国，电网是交流电。我听说交流电可以在更远的距离传输功率，而损耗却更少。但是，随着太阳能电池板的出现，似乎可以直接产生直流电，并以此方式为房屋供电。没有太大的距离。

为什么不这样做？据我所知，太阳能电池板会反馈到主电网。这意味着它们可能将直流电转换为交流电，可能会有一些损失。您可以使用直流电源为整个房子供电吗？假设您生活在阳光充足的地方，并且有足够的屋顶空间，您是否可以为所有物品（冰箱空调等）供电，也许可以将其存储在电池中以备夜间使用？我认为您需要使用DC的所有新设备吗？

保持能源独立似乎要付出很小的代价。您可以重复使用现有的房屋电线吗？我从来没有听说过，所以我认为存在重大障碍。有人可以给我外行的解释，为什么这是一个坏主意，不可能或根本没有做？

这不是不可能，只是更加复杂和昂贵。您家中的所有物品都旨在通过交流电运行。许多较小的产品都可以使用直流电，但是它们带有交流适配器，因为这是几乎所有地方唯一的连续廉价电源。每个设备所需的电压可能不同。最接近直流电源标准的可能是USB 5.0V，它只能为小型设备提供足够的电流，而不能提供更大的电流。

太阳能房屋的工作方式大致是：太阳能电池板，电池充电器，电池，DC-AC逆变器，壁式插座，以及另外的功率调节器和仪表（如果不需要将额外的能量回馈到电网），则不是必需的。如果设备设计为从房子运行，则可以使用电池的不受调节的直流电直接为房屋供电，但大多数情况并非如此。如果必须在分配电池到屋子之前调节电池电压，那么您真正要做的就是将DC-AC逆变器换成DC-DC调节器，这基本上是另一盒成本相似的盒子。

由于直流设备的市场规模很小（目前），与交流设备相比，它们很难找到，而且价格可能更高。如果到了几乎每所房屋的屋顶都安装太阳能的时候，它们的购买和维护便会变得同样容易。

至于重复使用布线，电线只是一条铜带，如果您保持交流电或直流电在其能力范围内，则不必在乎是否在上面放置交流电或直流电。如果由于电压较低而不得不使更多的电流通过电线，则可能需要更粗的电线，接线盒中的不同安全功能，额定值更高的保险丝等。您想要在插座上使用不同的插头，这样就不会有人误将AC设备插入提供DC的插座。

总体而言，将DC-AC逆变器放置在电池上比拆掉整个房屋的电气系统并对其进行重建，再购买所有新设备以及每个房间仍然需要小型DC-AC逆变器便宜和简单。无法购回的设备可通过直流电运行-目前几乎是每个小工具。您可能会认为AC逆变器与前几百年的电气设备具有“向后兼容性”。

如果新手已经读了那么多书，那么可能有助于定义“ SMPS” —这是开关模式电源。几乎每台（99.99 ...％）台式计算机都包含一个，而UPS不间断电源也包含一个。

[PS：这是我对SE的第一篇文章，我必须承认，对历史和与外围设备相关的话题不屑一顾。有罪吗？]

在内部，SMPS使用整流器将输入的交流电转换为直流电，从而为高频逆变器供电。（一台逆变器将直流电转换为交流电。）该逆变器的交流电馈给一个小的变压器，该变压器明显小于相同额定值的60 Hz变压器，如果是的话，则可能大10％。变压器通过整流器从多个次级绕组提供所需的直流电压。从某种意义上说，它与汽车发动机的传动带没有太大区别，后者为交流发电机，风扇和其他配件提供不同的速度。*至少25 kHz，可能是原来的很多倍。

安全注意事项：向逆变器供电的DC大约为300 V左右，并通过大型电容器使之平滑，这些电容器可以存储毫秒的能量，而传入AC的瞬时电压不在其峰值附近或附近。他们可能会在拔下电源线后握住电荷，这是危险的，可能是致命的电击危险。

逆变器使用半导体（传统上是功率晶体管）来快速完全打开或完全关闭高频下的DC。开启时，这些半导体非常高效，仅因热量而损失一点功率；关闭时，甚至更好。切换时的过渡速度很快，但需要良好的工程设计。那就是“切换模式”部分。（是的，有一个振荡器为开关提供时序。）

属于太阳能发电设备的逆变器以该地区的频率提供交流电，在世界上大部分地区和日本部分地区提供50 Hz，在北美，日本其他地区和大部分（如果不是全部）iirc的地区提供60 Hz和南美国家。

一段时间以前，有人建议将来的家用和小型办公室电源将使用两个电压，即320 V（很可能是DC，iirc）和大约24或32 V的电压，我记得，也是DC。高电压将用于需要大量功率的设备。

在农村电气化管理局之前，直流32伏直流电以及小型风力涡轮机很普遍。尝试使用Wincharger™获得商标。

较长的高压交流输电线路确实会造成很大的损耗，这可能是因为电容以及电阻所致。但是，高压直流线路的损耗要低得多。尽管法国有一个开创性的高压直流输电线路，它与串联的绝缘发电机和电动机串联，但是特别是开发变频器需要花费一些时间，甚至可能是几十年。可靠地将数百兆瓦的兆伏直流电转换为交流电不是业余爱好者！

电源及相关历史

这确实是一个误称。它们确实是功率转换器。电力由公用电网的发电机提供，发电机由涡轮机旋转。早在1920年代初期，所有无线电接收器均由电池，A电池（通常为6 V的汽车电池）和B电池供电，不可充电，22½V及其倍数，最高为135V。但显然持续了一半 这些汽车电池早于密封/阀门调节型，而稀硫酸则不适用于客厅地板和地毯。充电很麻烦。B电池包含许多1.5 V的锌碳电池，其成本也不小。

那时，家用公用事业电源已变得非常普遍，确实需要使用家用电源来运行无线电。最初，替换电池的设备可以完成这项工作，而afaik则被称为“电源”，也称为“电池消除器”。这个术语引起了无线电工程师的青睐，从那时起，它一直用于交流线/市电到直流转换器。

相关说明：

在美国110伏特（120？）电压成为直流公用事业服务的标准电压之前，早期的公用事业DC的范围为50至500V。*电动机的第一个广泛应用是旋转风扇，通常是台式风扇。传动带被使用了一些。古董风扇收藏家保留了早期的电动机历史。*由早期风扇制造商在线复制的广告提供了该范围的电压。

市电的直流电源并没有很快消失。1960年后，纽约市至少向一个酒店宴会厅提供了110 V DC电源。首次设置展品时，插入设备并打开电源后不久，它们似乎已经死了，但是其中的电源变压器和电机过热；有些可能已经严重损坏。将直流电馈给仅交流电的设备显然不会使断路器跳闸或熔断保险丝。

你猜到了！墙壁插座未标记为DC，并且具有我们在第3线安全接地之前拥有的标准配对插槽。

几十年前，通常使用测试仪检查电源是交流还是直流。在这类测试仪中，有极性测试纸，该测试纸已用某些离子盐处理过。DC仅在一根电线上产生一种颜色。带有引线的小霓虹灯灯泡类型曾经是，现在仍然是另一种。仅负极发光。

随之，设备被宣传为可以在AC或DC上使用。值得注意的是，吸尘器和有线电钻中嘈杂的高速电机等等。这些电动机具有碳“电刷”，换向器和缠绕有电磁线的转子。基本上，它们是具有叠层励磁磁芯和转子周围较宽的气隙的直流电动机。同样，第二次世界大战前的无线电，尤其是无处不在的五管电视，在DC上运行良好-如果显然在DC上“死机”，则将电源插头反向。

最早的有轨电车全部为直流电动机，都使用铜（合金？）电刷接触其换向器。那些都不起作用，所以碳块取代了它们。原来的名字卡住了。

显然，许多电灯开关都是旋转的。旋转旋钮时，您会上紧弹簧，旋转四分之一圈后，该机构会突然松开触点，以断开电弧。（没有吹出磁铁吗？）尝试使用“ Ark-Les”™进行商标注册。也许这就是为什么我们说“打开/关闭”灯的原因，尽管带有开关插座的台灯和台灯有时会带有旋钮。

用于房间照明灯的较旧的墙壁开关（无处不在的向上/向下操纵杆类型）在操作时非常有特色。那简直就是要打破直流电弧。我的公寓。有两种

马萨诸塞州曾经要求浴室的电灯开关必须在房间门外。（我的确做过，建于1957年。）显然，人们被电死了，这也许是因为并非如实地始终更换旋转开关的可移动盖。

实际上，电击保护的历史一直在不断改善。一只很早的电风扇的连接处裸露在外，顶部似乎是长而易熔的大连接，没有盖子。

即使在今天，用于家庭和小型办公室电路的电弧故障灭弧室仍然很少（而且相当昂贵）。在处理大量电力的工业和公用事业中，闪弧是一种严重的危险，应予以认真对待。

不久前，我遇到了一个关于普通西半球电源线插头的插脚孔的解释。早期的壁装电源插座没有铁合金弹簧，毫无疑问的是由于最终的腐蚀。当时的有色弹簧合金显然可以而且确实发脾气，并且塞子掉了！如果不能保持良好的接触，出口触头中的凹痕会与孔接合，至少可以应对掉落物。

真正早的电器的电源线的末端为外螺纹，与我们的灯泡相同。

如果这些改道是不礼貌的行为，我深表歉意！

您可以为房屋提供直流电，但是问题仍然存在，尽管大多数设备将交流电整流为直流电，但它们都是为交流电输入而设计的。这就是为什么您需要一台逆变器的原因，即使逆变器有些亏本，您也需要为电子设备提供原本设计的逆变器。即使如此，您所说的并网太阳能系统也只能帮助提高并网功率。您需要大量的太阳能电池板和缓冲（电池）以使自己与电网完全分离，即使如此，您的容量也仅限于设置，而不是在需要时能够从电网中动态拉出。得到更多基于意见的意见，我认为这不会带来麻烦，而您会错过很多好处。例如，假设有50％的人口获得了太阳能电池板，但不足以单独满足其电力需求。然而，结合基于电网连接的设置和逆变器，它们可以减轻发电公司自身的负担。不过，我也想知道采用当前接线标准的直流电的安全性。也许有经验的人会插话，但是由于交流电并非一直处于峰值电压（返回到0V），所以它有一定的散热余量。另一方面，DC是恒定的。

您可以这样做。如果您的设备是为使用DC而设计的。他们不是。由于房屋已为交流布线，因此电器制造商会设计并建造使用交流电源。那是使您退缩的主要因素。

世界上有不同标准的交流电源应该是什么样的（例如，美国为120伏@ 60 Hz，欧洲为220伏@ 50 Hz），灯泡，吸尘器，电视，计算机等都是标准。按照这些标准制造。据我所知，尚无国际公认的DC标准。嗯，祝您好运的电器将使用直流配电。有一些使用12伏直流电，意在用于车辆和船上，但它们的使用范围非常有限。

长期以来，我一直认为，为一间可容纳500伏直流电的房屋布线并使用可产生您想要的任何东西的使用点逆变器是理想的选择。500伏特允许您使用相同的布线为任何现有负载供电（导线横截面限制了安培；给定负载的较高电压=较低安培，因此导线可以像以前一样处理得最少）。500 VDC也是我所知道的电动汽车快速充电的最大规格。

如果要通过房屋提供500 VDC，则PWM电路，IGBT和H桥足以将其转换为任何<353伏的交流电压。如果我们在使用时为一个插件（而不是整个房子）创建AC，那么用于该插件的组件可能会更小且更便宜。是的，您将在每个插槽中放入其中一个或两个，这将增加总成本。但是有可能在美国制造的灯旁边插入那个美国制造的立体声音响（反之亦然）。或者，插座中该设备的变型可以直接为笔记本电脑，平板电视等设备提供直流电，而无需使用电源砖将直流电->交流电->重新转换为直流电。可以说，将高压DC转换为低压DC比该过程更有效。和“高效”

几年前，我正在读某人的文章，该人将房屋双线连接为通常的120 VAC @ 60 Hz（美国）和48 VDC。他没有电网，通常会增加负载，并试图避免花钱购买新的，更高容量的逆变器，更多的电池和更多的太阳能电池板。他之所以选择48 VDC，是因为他可以为其他DC设备获得简单的基于电阻的降压转换器。他的答录机使用降压直流电，而不是插入交流电的“壁式疣”。同上他的笔记本电脑。他的移动侦测安全灯同时使用了两种。运动检测器连接到降压的直流电（是的，他必须拆开外壳并自己修改），照明使用交流电。将各种东西转换为直流电非常有效，以至于他现有的电池组使用寿命更长，并且能够使用现有的逆变器和太阳能电池板。生成的系统虽然更复杂，但效率更高。这听起来像是您要问的问题。

房屋之所以使用交流电，是因为在开始构建所有这些基础设施时，更容易制作用于交流电的升压/降压变压器。至少有一个人提到了潮流战争。西屋和特斯拉（AC的支持者）胜过爱迪生（DC的支持者），因为交流电压升压/降压的简便性使其能够高效且相对便宜地建造一些发电厂并在整个发电过程中分配高压电力，然后将其降低到更接近使用点的可用水平。DC要求电源只能在本地产生，因为很难提高/降低功率。那时，提高DC电压意味着您有一个低压电机正在转动高压发电机。那时，他们没有基于半导体的固态开关。

关于SMPS，如果不做任何修改，在DC上运行它会遇到一些麻烦。

直流总线整流器。仅两个二极管（考虑全桥整流器）将导通，如果它们的尺寸接近（没有安全裕度），则可能会引起问题。（为此，只需将DC直接连接到DC总线上，或替换为更高电流的二极管）。

PFC。取决于PFC的实现方式，这可能会成为问题。一些控制器希望过零会产生电流的正弦表示，以比较和校正器件电流波形。在使用升压型PFC的情况下，DC总线上的电压较高，因此可以解决此问题，但不像将直流电未经修改地馈送到设备那样容易。

关于其他事情，有些设备通过相角控制来控制施加到设备的功率。在直流电下，它们将简单地锁存。

交流电可在更远的距离传输功率而损耗更少

不完全准确的是，通过在高压下传输将热量损失最小化，因为热量损失通常与电流的平方乘以电阻成正比，从而允许使用廉价的导体并实现长距离传输。

...太阳能板... [w]为什么不这样做？

查找购买和维护足够的太阳能电池板来为房屋供电的价格。

您可以使用直流电源为整个房子供电吗？

是。大多数数字设备都可以在DC上正常运行。冰箱和洗衣机等设备需要交流电才能运行计时器和交流电动机。

您可以重复使用现有的房屋电线吗？

是的，铜就是铜。

这样做是因为它昂贵得多。但是从长远来看，会有投资回报。

当我在1990年代初期（美国）首次开始研究太阳能住宅时，情况一直在变化。

提问者建议使用旧的处理方式：用12V，带12V照明灯，12V冰箱等的电源运行房屋。为了提高房屋内部的传输效率，有人主张使用24V而不是12V。我用12V电压比较普遍，因为用12V汽车电池供电的东西已经存在市场。

但是逆变器变得越来越高效，价格也越来越便宜，因此（在1990年代初期）更现代的建议是购买逆变器并使用标准的灯，电器等。与其将金钱投入到更昂贵的非标准12V电器中，购买一些额外的光伏板。

嗨：当为房屋中的电线定尺时，有两个注意事项（1）电线的额定载流量必须大于它将承载的最大电流。如果电线过载，这将允许足够的电流流过断路器，并且（2）电线的尺寸应足够大，以使最大负载下的电压降小于2％。

如果尝试为12 VDC的房屋布线，您会发现您需要母线（您无法购买直径足够大的电线）来承载与120 AC 15安培电路相同的功率。即使只给低电流负载供电，铜的成本也会很高。

但是由于电池的成本，用太阳能电池板给房子供电没有经济意义。使用公用互连逆变器，然后将功率泵回交流电网会更好。即使在这种情况下，大多数逆变器也非常靠近配电盘，并输出240 VAC，以最大程度地减少将配电盘中的电源传输到房屋中最近的240 VAC插座所花费的铜成本。

我有一个200W的太阳能电池板，驱动一个小的逆变器经过Kill-A-Watt后插入120 VAC的电源插座，这样我就能看到它产生了多少功率。该面板没有针对性，因此夏季一天的峰值是60瓦。

我不同意其他许多答案。我们的电器越先进，您的建议就越容易实施-只要我们谈论的是总线级的直流电压（在美国为150-170V）。我们几乎所有使用的都是直流电，因此无论如何都会进行电源转换-幸运的是，几乎所有相对较新的设备都使用SMPS进行AC-DC转换。这些功率转换器可以毫无问题地接受直流输入（因为他们对输入所做的第一件事就是将其整流为直流）。您唯一需要注意的电器是大型电动机，尽管许多新电器使用BLDC和由控制器驱动的三相电动机，而控制器又以直流电为动力。此外，任何带有变压器输入的东西（例如高保真立体声接收器）都将在DC上运行时出现问题。对于这些电器，