Почему передача электричества происходит при высоких напряжениях?

Статьи

В большинстве случаев электроэнергия не используется там, где она вырабатывается. Часто проходит долгий путь, прежде чем электричество потечет из наших розеток. Технологическая задача состоит в том, чтобы максимально снизить потери энергии при передаче электроэнергии. Высоковольтный кабель используют для передачи электроэнергии большой мощности от источника к месту преобразования. Рассчитан он на номинальный показатель напряжения в 10000 В. Выбрать и купить высоковольтный кабель можно здесь https://amperok.com.ua/ru/kabel-provid/cat-kabel_vysokovoltnyj/.

Электрический ток состоит из движения электронов в электрических проводниках. Электроны могут передавать свою энергию двумя различными способами. В случае постоянного тока электроны всегда текут в одном направлении: они движутся по линии к пользователю, выделяют там часть своей энергии, а затем возвращаются к генератору по второй линии. С другой стороны, в случае переменного тока электроны меняют свое направление – и это в Европе около пятидесяти раз в секунду. Даже в этом случае электроны могут отдавать свою энергию пользователю.

При протекании тока часть энергии электронов превращается в тепло за счет так называемого омического сопротивления линий. Этот принцип весьма полезен, например, для электронагревателей. Однако для транспортировки электроэнергии это означает, что электрическая энергия в конце линии меньше, чем в начале. Для минимизации тепловых потерь уменьшается ток, что означает, что передается меньше электроэнергии. Этот эффект, в свою очередь, можно компенсировать увеличением напряжения тока [подробности см. в рамке под текстом].

Чтобы вообще иметь возможность достигать требуемых высоких напряжений, в конце 19 века ученые разработали трансформатор. С одной стороны, трансформатор может использоваться для выработки переменного тока с высоким напряжением, которое, с другой стороны, может быть преобразовано обратно в более низкое напряжение в пункте назначения. Именно эта технология позволила создавать электрические сети на все больших расстояниях, особенно в Америке и Европе. Трансформаторная технология постоянно совершенствовалась, и наша энергосистема по-прежнему в основном основана на переменном токе.

Однако транспорт энергии с использованием переменного тока имеет некоторые недостатки: Помимо потери тепла, существуют еще три явления, вызывающие потери электрической энергии, вызванные емкостным сопротивлением, индуктивным сопротивлением и так называемым скин-эффектом. Первое явление вызвано быстрым изменением направления тока, которое имеет эффект, аналогичный зарядке и разрядке конденсатора. Этот эффект проявляется как дополнительное сопротивление в цепи — как емкостное сопротивление.

Кроме того, электрические токи всегда создают вокруг себя магнитное поле. В зависимости от частоты переменного тока он постоянно нарастает и снова разрушается, что, в свою очередь, заметно как индуктивное сопротивление. Оба этих эффекта увеличиваются с увеличением длины электрических линий, что в конечном итоге делает неэкономичной передачу мощности переменного тока на большие расстояния.

С другой стороны, скин-эффект — третье явление — вызван тем, что электроны движутся почти исключительно по поверхности линии электропередач из-за быстрого изменения направления. Такое поведение требует все более и более толстых кабелей или нескольких параллельных линий, что также неэкономично при транспортировке на большие расстояния.

Такие источники потерь не возникают, если ток передается при постоянном напряжении. Поэтому многие ученые в настоящее время исследуют так называемую высоковольтную передачу постоянного тока. Для этого переменный ток сначала должен быть преобразован в постоянный ток в так называемых преобразовательных системах, чтобы снова преобразоваться в переменный ток в пункте назначения. Однако в настоящее время электроэнергию постоянного тока целесообразно транспортировать только на большие расстояния — например, для передачи электроэнергии от морских ветряных электростанций на материк.

 

Оценить способ изготовления:
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
Поделиться:
Оставить комментарий

Adblock
detector