Основная проблема в передаче электроэнергии заключается в том, «как уменьшить потери». По законам физики потери тока, проходящего через проводник, прямо пропорциональны квадрату тока (P_loss= I²R). Чтобы уменьшить потери, нужно либо уменьшать сопротивление (за счет утолщения проводника, что крайне затратно), либо уменьшать ток. Однако ток обратно пропорционален напряжению (P=UI). При условии постоянной мощности увеличение напряжения может значительно снизить ток.-Это основная логика передачи энергии при высоком-напряжении.
На этом этапе становится очевидным ключевое различие между переменным током (AC) и постоянным током (DC): переменный ток может легко повышать и понижать напряжение с помощью трансформаторов, тогда как постоянный ток не может делать это эффективно в течение длительного времени.
Электрическую энергию, генерируемую электростанцией (обычно около 20 кВ), можно повысить до сверхвысокого напряжения 110 кВ, 220 кВ или даже более 1000 кВ с помощью повышающего-трансформатора. При передаче на большие расстояния по линиям электропередачи ток сжимается до предельно низкого уровня, а потери контролируются в допустимых пределах. После достижения конечного пользователя напряжение дополнительно понижается с помощью понижающего-трансформатора до 220 В (гражданское) или 380 В (промышленное), обеспечивая безопасное и удобное использование оборудования.
Неотъемлемая слабость постоянного тока (DC) заключается в сложности преобразования напряжения. Вначале не хватало эффективных трансформаторов постоянного тока. Чтобы добиться передачи высокого- постоянного тока, регулирование напряжения должно было осуществляться с помощью сложных механических устройств или дорогостоящего электронного оборудования, которое было не только дорогостоящим, но и гораздо менее надежным, чем трансформаторы. Эта, казалось бы, простая «задача преобразования» напрямую определила доминирующее положение переменного тока (AC) в энергосистеме.
В конечном счете, энергосистема выбирает переменный ток (AC), поскольку он идеально отвечает основным требованиям «крупномасштабной,-большой-расстоянии и низкой-затратной» передачи электроэнергии.
