Quelle tension pour tous

La guerre des courants a été gagnée de manière assez décisive par AC. Après tout, que vous ayez du 110 V ou du 230 V sortant de vos prises murales, du 50 Hz ou du 60 Hz, le monde entier s'accorde sur le fait que la fréquence d'oscillation doit être strictement supérieure à zéro. Techniquement, AC a gagné grâce à trois faits étroitement liés. Il était plus économique d’avoir quelques grandes centrales électriques plutôt que des centaines de milliers de petites. Cela signifiait que l’énergie devait être transmise sur des distances relativement longues, ce qui nécessitait des tensions plus élevées. Et à l’époque, le transformateur CA était le seul moyen viable d’augmenter et de diminuer les tensions.

Mais c'était alors. Nous sommes actuellement à l’aube d’une révolution dans la production d’électricité, du moins si l’on en croit les aficionados de l’énergie solaire. Et cela signifie deux choses : une énergie locale générée à l’origine en courant continu. Et cela annule complètement deux des trois facteurs en faveur d’AC. (Et les convertisseurs DC-DC efficaces tuent le transformateur.) Non, nous ne pensons pas qu'il y aura un changement du jour au lendemain, mais nous ne serions pas surpris s'il devenait de plus en plus courant d'avoir deux systèmes électriques domestiques - un Un courant alternatif haute tension à distance fourni par les services publics et un courant continu basse tension généré localement.

Pourquoi? Parce que la plupart des appareils utilisent aujourd’hui du courant continu basse tension, à l’exception notable de certains gros appareils électroménagers. Les batteries stockent du courant continu. Si de plus en plus de foyers disposent d'une capacité de production locale de courant continu, il n'est plus logique de convertir le courant continu local en courant alternatif simplement pour brancher une verrue murale et la reconvertir en courant continu. [Jenny List] de Hackaday a contourné une grande partie de cette configuration et est allée droit au but dans son article « Où est ma prise murale CC basse tension ? et proposé quelques solutions pour les interconnexions physiques. Mais nous aimerions le sauvegarder pendant une minute. Lorsque la révolution du courant continu basse tension arrivera, quelle sera la tension ?

Le problème du câblage basse tension est simple. Pour une demande de puissance donnée, P = I*V, donc une tension plus faible signifie pousser plus de courant. Mais en remplaçant la loi d'Ohm, plus de courant signifie également des pertes résistives considérablement plus élevées P=I^2*R dans les fils. Réduire la résistance du fil en utilisant davantage de cuivre est une alternative, mais vous en aurez plus pour votre argent en vous concentrant sur le terme au carré du courant.

C'est la raison pour laquelle, par exemple, les systèmes d'alimentation via Ethernet (PoE) utilisent environ 48 V pour transmettre quelque chose comme 30 W de puissance : ces câbles Ethernet minces ne peuvent transporter qu'une quantité limitée de courant sans en gaspiller la majeure partie sous forme de chaleur. Même autour de 50 V, les systèmes PoE prévoient une perte de trois à cinq watts dans le câblage. Ainsi, quel que soit le câblage utilisé pour les segments CC basse tension du système électrique de votre maison, il sera plus épais que le Cat-5.

Mais le cuivre coûte de l'argent, il y aura donc toujours une pression à la hausse sur la tension exercée par les effets de chauffage résistif.

L'électricité commence à devenir dangereuse pour les humains aux alentours de 30-50 V. C'est là que les niveaux de courant qui traversent la résistance du corps humain commencent à devenir gênants. Mais alors que tout le monde dit « la sécurité avant tout ! il convient également de noter que vous disposez actuellement de 110 ou 230 V AC dans vos murs. De toute évidence, c'est « la machine à laver d'abord » dans le monde réel. Autrement dit, même si une tension inférieure à 30 V CC serait plus sûre, nous pensons que la sécurité sera intégrée aux connecteurs ou aux disjoncteurs.

Ce qui nous amène à la dernière préoccupation. Avez-vous déjà soudé à l'arc ? Quelle tension continue faut-il pour amorcer un arc ? Quelque chose aux alentours de 24 V est une valeur assez courante pour une unité professionnelle, mais les gens ont pu souder avec des batteries d'outils de 20 V ou même des batteries de voiture de 12 V. Certaines conceptions de soudeuses par points que nous avons vues n'utilisent que deux ou trois volts, mais elles développent le courant requis en pressant très fort les pièces ensemble pour créer le chemin à faible résistance.

Avez-vous déjà regardé un relais et remarqué qu'il était doté de caractéristiques nominales pour une utilisation en courant continu et alternatif ? Par exemple, ces relais sont conçus pour 10 A à 250 V CA, mais seulement 10 A à 30 V CC. D'où vient ce facteur dix ? Les contacts du relais peuvent produire des étincelles lorsque les deux contacts se rapprochent, et ils ont tendance à se souder ensemble à des tensions CC plus élevées, ce qui n'est tout simplement pas le cas pour le courant alternatif, car les arcs alternatifs s'éteignent automatiquement 100 ou 120 fois par seconde.