Способы беспроводной передачи электричества на расстояние

Отрасли промышленности электроэнергетики

Список промышленных источников производства электрической энергии состоит из 4 отраслей энергетики:

  • атомная;
  • тепловая;
  • гидроэнергетика;
  • альтернативная.

Атомная энергетика

Эта отрасль энергодобычи является на сегодня самым эффективным способом получения электричества за счёт ядерной реакции. Для этого используют очищенный уран. Сердцем станции является атомный реактор.

Схема работы ядерного реактора

Источниками тепла являются ТВЭЛы (тепловыделяющие элементы). Они представляют собой тонкие длинные циркониевые трубки, в которых помещены урановые таблетки. Их объединяют в группы – ТВС (тепловыделяющая сборка). Ими загружают корпус реактора, в теле которого размещены трубы с водой. Во время ядерного распада урана происходит выделение тепла, которое нагревает воду в первичном контуре до 3200.

Пар поступает на лопасти турбин, которые вращают генераторы переменного тока. Электричество через трансформаторы попадает в общую энергетическую систему.

Обратите внимание! Помня о трагедии Чернобыля, учёные всего мира совершенствуют систему безопасности работы АЭС. Последние разработки в атомной энергетике обеспечивают практически 100% безвредность атомных электростанций

Вид на АЭС

Тепловая энергетика

Тепловые электростанции работают по принципу сжигания природного топлива: угля, газа и мазута. Вода, проходящая по трубопроводам через котлы, превращается в пар и в дальнейшем подаётся на лопасти генераторных турбин.

Дополнительная информация. За 4 года эксплуатации одной группы ТВЭЛов вырабатывается такое количество электроэнергии, для получения которого ТЭС потребуется сжечь 730 цистерн природного газа, 600 вагонов угля или 900 нефтеналивных железнодорожных танкеров.

Помимо этого, тепловые электростанции сильно ухудшают экологическую обстановку в районах месторасположения. Продукты горения топлива сильно загрязняют атмосферу. Лишь только станции, работающие на газотурбинных установках, отвечают требованиям экологической чистоты.

Гидроэнергетика

Примерами эффективного применения гидроэнергетики являются Асуанская, Саяно-Шушенская ГЭС и др. Самые экологичные электростанции, использующие кинетическую энергию движения воды, не производят никаких вредных выбросов в окружающую природу. Однако массовое возведение гидросооружений ограничено совокупностью обстоятельств. Это наличие определённой величины природного водного потока, особенностью рельефа местности и многое другое.

ГЭС

Альтернативная энергетика

Научно-техническая революция не замирает ни на минуту. Каждый день приносит новшества в получение электрического тока. Пытливые умы постоянно заняты поисками новых технологий выработки электроэнергии, которые выступают в роли альтернативы традиционным способам получения электричества.

Следует упомянуть ветровые генераторы, приливные морские станции и солнечные батареи. Наряду с этим, появились устройства, вырабатывающие электроток, используя тепло разложения бытовых отходов, продуктов жизнедеятельности крупного рогатого скота. Есть такие устройства, которые используют температурную разницу различных слоёв грунта, щелочную и кислотную среду почвы на разных уровнях. Альтернативные источники электроэнергии объединяет одно – это несопоставимость выработанного количества энергии с объёмами электричества, которые получают традиционными способами (АЭС, ТЭС и ГЭС).

Трансформатор. Передача Электроэнергии

Трансформатор — это устройство для повышения или
понижения переменного напряжения. Простейший трансформатор
состоит из двух обмоток, одна из которых называется
первичной, а другая — вторичной. Обмотки
трансформатора расположены на общем сердечнике из
электротехнической стали; обычно он изготовляется наборным из
листов для уменьшения потерь на вихревые токи.

Принцип действия трансформатора основан на явлении
электромагнитной индукции. Когда на первичную обмотку подается
переменное напряжение, возникающий в результате этого
переменный магнитный поток возбуждает во вторичной обмотке
(катушке) переменное напряжение той же частоты. Однако
напряжение на обмотках будет различным в зависимости от числа
витков в каждой из них.

Согласно закону Фарадея, ЭДС индукции на вторичной обмотке
равна

1;

11

Разделив эти выражения одно на другое, получим:

Это уравнение трансформатора, показывающее, как напряжение на
вторичной обмотке связано с напряжением на первичной обмотке.
Если n2>n1; то трансформатор
повышающий, если n2l, то —
понижающий.

Из закона сохранения энергии следует, что выходная мощность
трансформатора не может превышать его входную мощность.

Грамотно сконструированный трансформатор может иметь КПД
порядка 99%; столь низки потери энергии в нем. Таким образом,
выходная мощность трансформатора практически равна входной, и,
поскольку мощность равна р = IU, имеем:

Трансформатор может работать только на переменном токе.

Трансформаторы играют важную роль в передаче энергии на
расстояние. Электростанции часто располагаются далеко от
промышленных городов, гидроэлектростанции строятся на больших
реках, для атомных электростанций требуется большое количество
охлаждающей воды, тепловые электростанции тоже часто строят
вдали от городов, чтобы уменьшить загрязнение воздуха.

В любом случае электроэнергию часто приходится передавать на
большие расстояния, и в линиях электропередачи всегда
неизбежны потери энергии.

Потери энергии можно уменьшить, если использовать в линиях
электропередачи высокое напряжение.

Чем выше напряжение, тем меньше сила тока, и тем меньшая доля
мощности теряется в линии электропередачи.

Рассмотрим следующую задачу: поселок потребляет электрическую
мощность в среднем 120 кВт от электростанции, расположенной в
10 км. Полное сопротивление линии электропередачи равно 0,40
Ом. Следует определить потери мощности при напряжении на
линии: а) 240 В; б) 24 000 В.

Решение

а) Если передать мощность 120 кВт при напряжении 240 В, то
сила тока в линии составит

Потери мощности в линии достигнут

Свыше 80% общей мощности будет теряться в линии выделяться в
виде тепла. то] б) При U = 24 000 В,

Потери мощности составят:

Меньше 1% общей мощности будет теряться в линии, если энергию
передавать высоким напряжением.

Беспроводная передача электроэнергии, первые опыты

В 1888 году Генрих Герц экспериментально подтвердил существование электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом. Его искровой передатчик с прерывателем на основе катушки Румкорфа мог производить электромагнитные волны частотой до 0,5 гигагерц. Которые могли быть приняты несколькими приемниками, настроенными в резонанс с передатчиком. 

   Генрих Герц и его творение

Приемники могли располагаться на расстоянии до 3 метров, и при возникновении искры в передатчике, искры возникали и в приемниках. Так были проведены первые опыты по беспроводной передаче электрической энергии с помощью электромагнитных волн.

В 1891 году Никола Тесла, занимаясь исследованием переменных токов высокого напряжения и высокой частоты, приходит к выводу, что крайне важно для конкретных целей подбирать как длину волны, так и рабочее напряжение передатчика, и совсем не обязательно делать частоту слишком высокой. Ученый отмечает, что нижняя граница частот и напряжений, при которых ему на тот момент удалось добиться наилучших результатов, — от 15000 до 20000 колебаний в секунду при потенциале от 20000 вольт

   Никола Тесла

Тесла получал ток высокой частоты и высокого напряжения, применяя колебательный разряд конденсатора. Он заметил, что данный вид электрического передатчика пригоден как для производства света, так и для передачи электроэнергии для производства света.

READ  Как выбрать и установить светодиодную ленту для освещения аквариума

В период с 1891 по 1894 годы ученый многократно демонстрирует беспроводную передачу, и свечение вакуумных трубок в высокочастотном электростатическом поле. При этом отмечая, что энергия электростатического поля поглощается лампой, преобразуясь в свет. А энергия электромагнитного поля, используемая для электромагнитной индукции с целью получения аналогичного результата, в основном отражается, и лишь малая ее доля преобразуется в свет. Даже применяя резонанс при передаче с помощью электромагнитной волны, значительного количества электрической энергии передать не удастся, утверждал ученый. Его целью в этот период работы была передача именно большого количества электрической энергии беспроводным способом.

Вплоть до 1897 года, параллельно с работой Тесла, исследования электромагнитных волн ведут: Джагдиш Боше в Индии, Александр Попов в России, и Гульельмо Маркони в Италии.

Вслед за публичными лекциями Тесла, Джагдиш Боше выступает в ноябре 1894 года в Калькутте с демонстрацией беспроводной передачи электричества, там он зажигает порох, передав электрическую энергию на расстояние.

После Боше, а именно 25 апреля 1895 года, Александр Попов, используя азбуку Морзе, передал первое радиосообщение, и эта дата (7 мая по новому стилю) отмечается теперь ежегодно в России как «День Радио».

В 1896 году Маркони, приехав в Великобританию, продемонстрировал свой аппарат, передав с помощью азбуки Морзе сигнал на расстояние 1,5 километра с крыши здания почтамта в Лондоне на другое здание. После этого он усовершенствовал свое изобретение и сумел передать сигнал по Солсберийской равнине уже на расстояние 3 километра.

Схема передачи энергии от электростанции до потребителя

На практике применяют следующие методики для определения потерь:

  • проведение оперативных вычислений;
  • суточный критерий;
  • вычисление средних нагрузок;
  • анализ наибольших потерь передаваемой мощности в разрезе суток-часов;
  • обращение к обобщенным данным.

Полную информацию по каждой из представленных выше методик, можно найти в нормативных документах.

Расчет потерь в силовом трансформаторе

Для понимания процесса следует ознакомиться с основными характеристиками TM 630-6-0,4.

Параметры TM 630/6/0,4

Теперь переходим к расчету.

Итоги расчета

Воздушные линии – это, упрощённо, медные или алюминиевые проводники, подвешенные через изоляторы на металлические или железобетонные опоры. При таком методе возможна передача электричества на большие расстояния и между разными государствами.

Кабельная линия – прокладка проводов под землёй. Отдельные токоведущие жилы расположены, как правило, в резиновой или ПВХ изоляции. Если напряжение высокое, то имеется и броня из металлической ленты. Также она служит в качестве экрана для защиты от помех. Встречается преимущественно в пределах города или предприятия.

Прокладка кабелей

Дополнительная информация. Применяя кабельные линии, возможно транспортировать электроэнергию по дну водоёмов и даже морей. Это позволяет поставлять электричество на острова. Применение ЛЭП таких возможностей не подразумевает.

Главная электростанция (1) вырабатывает напряжение порядка 10-12 кВ. Затем оно повышается с помощью трансформатора (2) до более высокого уровня: 35, 110, 220, 400, 500 или 1150 кВ. После по кабельной или воздушной линии (3) энергия передаётся на расстояния от единиц до тысяч километров и попадает на понижающую подстанцию.

Транспортировка электрической энергии

Q = I2Rt.

Дополнительная информация. Потери электричества имеются и в трансформаторе. К самым большим из них относятся затраты энергии на создание вихревых токов в сердечнике и нагрев обмоток.

На данный момент есть одноцепная, двухцепная или многоцепная схема электропередач. Одна из таких представлена на схеме ниже и может быть использована для обеспечения электроэнергией целого поселка или производственной станции. Другие схемы можно отыскать в гостах.

Схема электропередачи

ТепловÑе ÑлекÑÑоÑÑанÑии

ЭÑо один из ÑÑаÑейÑÐ¸Ñ Ð¸ наиболее ÑаÑпÑоÑÑÑаненнÑÑ Ð³ÐµÐ½ÐµÑаÑоÑов ÑлекÑÑоÑнеÑгии. Такие ÑÑанÑии пÑеобÑазÑÑÑ ÑепловÑÑ ÑнеÑгиÑ, коÑоÑÐ°Ñ ÑоÑмиÑÑеÑÑÑ Ð¿ÑÑем вÑÐ´ÐµÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð² пÑоÑеÑÑе ÑÐ¶Ð¸Ð³Ð°Ð½Ð¸Ñ Ñоплива оÑганиÑеÑкого пÑоиÑÑождениÑ. Ðо пеÑед Ñем как пеÑейÑи в ÑоÑÑоÑние ÑлекÑÑиÑеÑÑва, ÑимиÑеÑÐºÐ°Ñ ÑÐ¾Ð¿Ð»Ð¸Ð²Ð½Ð°Ñ ÑнеÑÐ³Ð¸Ñ Ð¿ÑеобÑазÑеÑÑÑ Ð² меÑаниÑеÑкÑÑ. РкаÑеÑÑве Ñопливного ÑÑÑÑÑ Ð¿ÑименÑеÑÑÑ ÑоÑÑ, ÑголÑ, мазÑÑ Ð¸ Ñ. д. РзавиÑимоÑÑи Ð¾Ñ Ñого, ÐºÐ°ÐºÐ°Ñ Ð¿ÐµÑедаÑа ÑлекÑÑоÑнеÑгии ÑÑебÑеÑÑÑ Ð² конкÑеÑном Ñайоне или Ñегионе, могÑÑ Ð¸ÑполÑзоваÑÑÑÑ Ð´Ð²Ð° вида ÑÑанÑий. Ð ÑаÑÑноÑÑи, конденÑаÑионнÑе комплекÑÑ Ð¿ÑедназнаÑÐµÐ½Ñ Ð¸ÑклÑÑиÑелÑно Ð´Ð»Ñ Ð¿ÑоизводÑÑва ÑлекÑÑоÑнеÑгии, а Ð¢Ð­Ð¦Ñ (ÑеплоÑлекÑÑоÑенÑÑали) помимо ÑлекÑÑиÑеÑÑва Ñакже оÑÑÑеÑÑвлÑÑÑ Ð²ÑÑабоÑÐºÑ Ñепловой ÑнеÑгии, коÑоÑой ÑаÑе ÑнабжаÑÑÑÑ Ð¿ÑомÑÑленнÑе пÑедпÑиÑÑиÑ.

Маршрут транспортировки электричества

Итак, как мы уже сказали, начальной точкой является электрическая станция, которая, собственно, и генерирует электроэнергию. На сегодняшний день основными видами электростанций являются гидро- (ГЭС), тепло- (ТЭС) и атомные (АЭС). Помимо этого бывают солнечные, ветровые и геотермальные эл. станции.

Далее от источника электричество передается к потребителям, которые могут находиться на дальних расстояниях. Чтобы осуществить передачу электроэнергии, нужно повысить напряжение с помощью повышающих трансформаторов (напряжение могут повысить вплоть до 1150 кВ, в зависимости от расстояния).

Почему электроэнергия передается при повышенном напряжении? Все очень просто. Вспомним формулу электрической мощности — P=UI, тогда если передавать энергию к потребителю, то чем выше напряжение на линии электропередач — тем меньше ток в проводах, при той же потребляемой мощности. Благодаря этому можно строить ЛЭП с большим напряжением, уменьшив сечение проводов, по сравнению с ЛЭП с низшим напряжением. Значит и сократятся расходы на строительство — чем тоньше провода, тем они дешевле.

Соответственно от станции электричество передается на повышающий трансформатор (при необходимости), а после этого с помощью ЛЭП осуществляется передача электроэнергии на ЦРП (центрально распределительные подстанции). Последние, в свою очередь, находятся в городах или в близком расстоянии от них. На ЦРП происходит понижение напряжения до 220 или же 110 кВ, откуда электроэнергия передается к подстанциям.

Далее напряжение еще раз понижают (уже до 6-10 кВ) и происходит распределение электрической энергии по трансформаторным пунктам, именуемым также ТП. К трансформаторным пунктам электричество может передаваться не по ЛЭП, а подземной кабельной линией, т.к. в городских условиях это будет более целесообразно. Дело в том, что стоимость полосы отчуждения в городах достаточно высокая и более выгодно будет прокопать траншею и заложить кабель в ней, нежели занимать место на поверхности.

От трансформаторных пунктов электроэнергия передается к многоэтажным домам, постройкам частного сектора, гаражному кооперативу и т.д

Обращаем ваше внимание на то, что на ТП напряжение еще раз понижается, уже до привычных нам 0,4 кВ (сеть 380 вольт)

Если кратко рассмотреть маршрут передачи электроэнергии от источника к потребителям, то он выглядит следующим образом: электростанция (к примеру, 10 кВ) – повышающая трансформаторная подстанция (от 110 до 1150 кв) – ЛЭП – понижающая трансформаторная подстанция – ТП (10-0,4 кВ) – жилые дома.

READ  Простой лабораторный блок питания на lm317

Вот таким способом электричество передается по проводам в наш дом. Как вы видите, схема передачи и распределения электроэнергии к потребителям не слишком сложная, все зависит от того, насколько большое расстояние.

Наглядно увидеть, как электрическая энергия поступает в города и доходит до жилого сектора, вы можете на картинке ниже:

Более подробно об этом вопросе рассказывают эксперты:

Как электричество поступает от источника к потребителю

Производство электроэнергии

Среди генераторов электроэнергии наиболее распространены электромеханические генераторы переменного тока. Они преобразуют механическую энергию вращения ротора в энергию индукционного переменного тока, возникающего благодаря явлению электромагнитной индукции.

На рис. 1 проиллюстрирована основная идея генератора переменного тока: проводящая рамка (называемая якорем) вращается в магнитном поле.

Рис.1. Схема генератора переменного тока

Магнитный поток сквозь рамку меняется со временем и порождает ЭДС индукции, которая приводит к возникновению индукционного тока в рамке. С помощью специальных приспособлений (колец и щёток) переменный ток передаётся из рамки во внешнюю цепь.

Если рамка вращается в однородном магнитном поле с постоянной угловой скоростью , то возникающий переменный ток будет синусоидальным. Покажем это.

Выберем направление вектора нормали к плоскости рамки. Вектор , таким образом, вращается вместе с рамкой. Направление обхода рамки считается положительным, если с конца вектора этот обход видится против часовой стрелки.

Напомним, что ток считается положительным, если он течёт в положительном направлении (и отрицательным в противном случае). ЭДС индукции считается положительной, если она создаёт ток в положительном направлении (и отрицательной в противном случае).

Предположим, что в начальный момент времени векторы и сонаправлены. За время рамка повернётся на угол . Магнитный поток через рамку в момент времени равен:

(1)

где — площадь рамки. Дифференцируя по времени, находим ЭДС индукции:

(2)

Если сопротивление рамки равно , то в ней возникает ток:

(3)

Как видим, ток действительно меняется по гармоническому закону, то есть является синусоидальным.

В реальных генераторах переменного тока рамка содержит не один виток, как в нашей схеме, а большое число витков. Это позволяет увеличить в раз ЭДС индукции в рамке. Почему?

Объяснить это несложно. В самом деле, магнитный поток через каждый виток площади по-прежнему определяется выражением (1), так что ЭДС индукции в одном витке согласно формуле (2) равна: . Все эти ЭДС индукции, возникающие в каждом витке, складываются друг с другом, и суммарная ЭДС в рамке окажется равной:

Сила тока в рамке:

где есть по-прежнему сопротивление рамки.

Кроме того, рамку снабжают железным (или стальным) сердечником. Железо многократно усиливает магнитное поле внутри себя, и поэтому наличие сердечника позволяет увеличить магнитный поток сквозь рамку в сотни и даже тысячи раз. Как следует из формул (2) и (3), ЭДС индукции и ток в рамке увеличатся во столько же раз.

Виды и структура потерь

Под потерями подразумевается разница между отпущенной потребителям электроэнергией и фактически поступившей к ним. Для нормирования потерь и расчетов их фактической величины, была принята следующая классификация:

  • Технологический фактор. Он напрямую зависит от характерных физических процессов, и может меняться под воздействием нагрузочной составляющей, условно-постоянных затрат, а также климатических условий.
  • Расходы, затрачиваемые на эксплуатацию вспомогательного оборудования и обеспечение необходимых условий для работы техперсонала.
  • Коммерческая составляющая. К данной категории относятся погрешности приборов учета, а также другие факторы, вызывающие недоучет электроэнергии.

Примерная структура потерь

Как видно из графика наибольшие расходы связаны с передачей по воздушным линиям (ЛЭП), это составляет около 64% от общего числа потерь. На втором месте эффект коронированния (ионизация воздуха рядом с проводами ВЛ и, как следствие, возникновение разрядных токов между ними) – 17%.

Коронный разряд на изоляторе ЛЭП

Исходя из представленного графика, можно констатировать, что наибольший процент нецелевых расходов приходится на технологический фактор.

Реальные проекты в наши дни

За все последние годы, согласно вышеприведенным технологиям, ученые пытались и пытаются реализовать всего два проекта.

Первый из них начинался очень обнадеживающе. В 2000-х годах на о.Реюньон, возникла потребность в постоянной передаче 10кВт мощности на расстояние в 1км.

Горный рельеф и местная растительность, не позволяли проложить там ни воздушные линии электропередач, ни кабельные.

Все перемещения на острове в эту точку осуществлялось исключительно на вертолетах.

Для решения проблемы в одну команду были собраны лучшие умы из разных стран. В том числе и ранее упоминавшиеся в статье, наши ученые из МГУ В.Ванке и В.Савин.

Однако в момент, когда должны были приступать к практической реализации и строительству передатчиков и приемников энергии, проект заморозили и остановили. А с началом кризиса в 2008 году и вовсе забросили.

На самом деле это очень обидно, так как теоретическая работа там была проделана колоссальная и достойная реализации.

Второй проект, выглядит более безумным чем первый. Однако на него выделяются реальные средства. Сама идея была высказана еще в 1968г физиком из США П.Глэйзером.

Он предложил на тот момент не совсем нормальную идею — вывести на геостационарную орбиту в 36000 км над землей огромный спутник. На нем расположить солнечные панели, которые будут собирать бесплатную энергию солнца.

Затем все это должно преобразовываться в пучок СВЧ волн и передаваться на землю.

Этакая «звезда смерти» в наших земных реалиях.

На земле пучок нужно поймать гигантскими антеннами и преобразовать в электричество.

Насколько огромны должны быть эти антенны? Представьте, что если спутник будет в диаметре 1км, то на земле приемник должен быть в 5 раз больше — 5км (размер Садового кольца).

Но размеры это всего лишь малая часть проблем. После всех расчетов оказалось, что такой спутник вырабатывал бы электричество мощностью в 5ГВт. При достижении земли оставалось бы всего 2ГВт. К примеру Красноярская ГЭС дает 6ГВт.

Поэтому его идею рассмотрели, посчитали и отложили в сторонку, так как все изначально упиралось в цену. Стоимость космического проекта в те времена вылезла за 1трлн.$.

Но наука к счастью не стоит на месте. Технологии совершенствуются и дешевеют. Сейчас разработку такой солнечной космической станции уже ведут несколько стран. Хотя в начале двадцатого века для беспроводной передачи электроэнергии хватало всего одного гениального человека.

Общая цена проекта упала от изначальной до 25млрд.$. Остается вопрос — увидим ли мы в ближайшее время его реализацию?

READ  Приказ о назначении комиссии по проверке знаний по электробезопасности

К сожалению никто вам четкого ответа не даст. Ставки делают только на вторую половину нынешнего столетия. Поэтому пока давайте довольствоваться беспроводными зарядками для смартфонов и надеяться что ученым удастся повысить их КПД. Ну или в конце концов на Земле родится второй Никола Тесла.

Передача электроэнергии

Электрическую энергию производят на электростанциях. Ее надо передать потребителям, часто находящимся очень далеко от станции. Для этого между станцией и потребителем строят линии электропередач (ЛЭП).

При передаче электроэнергии неизбежны потери, связанные с нагреванием проводов. Возникает проблема уменьшения этих потерь.

По закону Джоуля—Ленца количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении тока, равно

\(~Q = I^2_dRt.\)

Чтобы уменьшить потери в ЛЭП, необходимо, как видно из закона, уменьшить сопротивление R или силу тока \(~I_d\) в ней. Сопротивление проводов \(~R = \rho \frac lS \) будет меньше, если уменьшить l, но длина определяется расстоянием, на которое надо передавать электроэнергию. Можно увеличить площадь поперечного сечения S. Но это ведет к перерасходу дорогостоящего цветного металла и возникновению трудностей при закреплении проводов на столбах. Поэтому такой способ снижения потерь практически невозможен.

Другой путь заключается в уменьшении силы тока в линии передачи. Но при данной мощности \(~P = I_dU_d \cos \varphi \) уменьшение силы тока возможно лишь при увеличении напряжения.

Таким образом, при передаче электроэнергии на большие расстояния необходимо пользоваться высоким напряжением. Так, электроэнергия Волжской ГЭС передается в Москву при напряжении 500 кВ, от Саяно-Шу-шенской ГЭС — при напряжении 750 кВ.

На электростанциях генераторы вырабатывают электрическую энергию при напряжениях, не превышающих 20 кВ. Поэтому на электростанциях устанавливают повышающие трансформаторы, а на месте потребления — понижающие трансформаторы. На рисунке 1 представлена блок-схема линии передачи переменного тока. Так как трансформаторы обладают большим индуктивным сопротивлением, которое приводит к сдвигу фаз между током и напряжением, то для увеличения коэффициента мощности в цепь включают конденсаторы.

Рис. 1

Потери при передаче постоянного тока были бы меньше примерно в полтора раза (нет потери на перемагничивание, потери на реактивном сопротивлении). Но пока нет способов трансформации постоянного тока. Делается попытка промышленной передачи постоянного тока высокого напряжения на большие расстояния, но трансформируется переменный ток, который затем при высоком напряжении выпрямляется с помощью полупроводниковых приборов. После передачи постоянный ток преобразуется в переменный (в инверторах), который затем снова трансформируется. Трудности преобразований тока в такой линии передачи не позволяют пока широко использовать этот экономичный метод передачи электроэнергии. На рисунке 2 показана блок-схема линии передачи постоянного тока.

Рис. 2

Трансформаторные подстанции

Для преобразования напряжения одной величины в другую служат трансформаторные подстанции. Они представляют собой огороженный забором объект, имеющий на своей территории трансформатор. Внутри него располагаются первичная и вторичная обмотки (катушки). Их электромагнитное взаимодействие позволяет с большим КПД преобразовывать энергию. На подстанцию заходят воздушные линии или кабеля с одним напряжением, а выходят с другим, как правило, более низким.

Понижающий трансформатор

Там же располагаются всевозможные системы контроля и учёта электроэнергии и распределительное устройство (РУ). Оно предназначено для связи с другими объектами энергосистемы и является неотъемлемой частью трансформаторной подстанции. РУ позволяет отключить отдельного потребителя по стороне низкого напряжения, не обесточивая при этом всех остальных.

К данной категории отнесены затраты электрической энергии на функционирование вспомогательных устройств. Такое оборудование необходимо для нормальной эксплуатации основных узлов, отвечающих за преобразование электроэнергии и ее распределение. Фиксация затрат осуществляется приборами учета. Приведем список основных потребителей, относящихся к данной категории:

  • системы вентиляции и охлаждения трансформаторного оборудования;
  • отопление и вентиляция технологического помещения, а также внутренние осветительные приборы;
  • освещение прилегающих к подстанциям территорий;
  • зарядное оборудование АКБ;
  • оперативные цепи и системы контроля и управления;
  • системы обогрева наружного оборудования, например, модули управления воздушными выключателями;
  • различные виды компрессорного оборудования;
  • вспомогательные механизмы;
  • оборудование для ремонтных работ, аппаратура связи, а также другие приспособления.

ÐеÑедаÑа ÑлекÑÑоÑнеÑгии по ÑеÑÑм

ÐÐ»Ñ Ð¾Ð±ÐµÑпеÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿ÐµÑедаÑи ÑнеÑгии иÑполÑзÑÑÑÑÑ ÑлекÑÑиÑеÑкие ÑеÑи. ÐÐ°Ð½Ð½Ð°Ñ Ð¸Ð½ÑÑаÑÑÑÑкÑÑÑа пÑедÑÑавлÑÐµÑ Ñобой ÐºÐ¾Ð¼Ð¿Ð»ÐµÐºÑ ÑлекÑÑоÑÑÑановок, ÑеализÑÑÑÐ¸Ñ ÑÑанÑлÑÑÐ¸Ñ Ð¸ ÑаÑпÑеделение ÑнеÑгоÑеÑÑÑÑа Ð¾Ñ Ð²ÑÑабаÑÑваÑÑей его ÑÑанÑии до конеÑного поÑÑебиÑелÑ. РзавиÑимоÑÑи Ð¾Ñ Ð½Ð°Ð·Ð½Ð°ÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ð¿ÐµÑедаÑа ÑлекÑÑоÑнеÑгии Ð¼Ð¾Ð¶ÐµÑ Ð²ÑполнÑÑÑÑÑ Ð¿Ð¾ ÑазнÑм ÑеÑÑм. Ð ÑаÑÑноÑÑи, вÑделÑÑÑÑÑ ÑледÑÑÑие ÑазновидноÑÑи:

  • СеÑи Ñ Ð¾Ð±Ñим назнаÑением. Ðак пÑавило, обеÑпеÑиваÑÑ Ð±ÑÑовÑе, ÑÑанÑпоÑÑнÑе, пÑомÑÑленнÑе и ÑелÑÑкоÑозÑйÑÑвеннÑе нÑждÑ.
  • ÐонÑакÑнÑе ÑеÑи. ÐÑ Ð¼Ð¾Ð¶Ð½Ð¾ вÑделиÑÑ Ð² оÑделÑнÑÑ Ð³ÑÑппÑ, коÑоÑÐ°Ñ Ð¾Ð±ÑлÑÐ¶Ð¸Ð²Ð°ÐµÑ ÑÑанÑпоÑÑнÑе ÑÑедÑÑва, пиÑаÑÑиеÑÑ ÑнеÑгией в пÑоÑеÑÑе движениÑ. ЭÑо могÑÑ Ð±ÑÑÑ Ð»Ð¾ÐºÐ¾Ð¼Ð¾ÑивÑ, ÑÑамваи, поезда и дÑ.
  • ЭлекÑÑоÑеÑи Ð´Ð»Ñ ÑÐ½Ð°Ð±Ð¶ÐµÐ½Ð¸Ñ ÑеÑнологиÑеÑÐºÐ¸Ñ Ð¾Ð±ÑекÑов. Рданном ÑлÑÑае пеÑедаÑа ÑлекÑÑоÑнеÑгии на ÑаÑÑÑоÑние позволÑÐµÑ Ð¾Ð±ÑлÑживаÑÑ ÑдаленнÑе пÑоизводÑÑвеннÑе обÑекÑÑ, а Ñакже ÑазлиÑнÑе инженеÑнÑе коммÑникаÑии.
  • СеÑи Ð´Ð»Ñ Ð°Ð²Ñономного ÑнабжениÑ. ÐиÑаÑÑ ÑнеÑгией авÑономнÑе и мобилÑнÑе единиÑÑ, ÑÑеди коÑоÑÑÑ — Ñе же ÑÑанÑии, ÑамолеÑÑ, ÑÑда, коÑмиÑеÑкие аппаÑаÑÑ Ð¸ Ñ. д.

Способы электропередачи на дальние расстояния

Осуществление передачи электрической энергии можно сделать при помощи прямой передачи и преобразования электричества в другую энергию. В первом случае электричество идет по проводниковым элементам, а именно проводу или токопроводящей среде. В воздушной или кабельной линии используется данный метод электропередачи.

Обратите внимание! Благодаря преобразованию энергии в другую энергию открывается беспроводной способ снабжения потребителей. Из-за этого пользователи могут отказаться от электрической передачи и избавиться от монтажа и обслуживания

Стоит также указать, что передается электроэнергия благодаря индуктивной, резонансной индуктивной, емкостной, магнитодинамической связи, свч-излучению и оптическому излучению. При этом переносчиком всех этих способов является магнитное и электрическое поле, а также видимый свет с инфракрасным излучением и ультрафиолетовым излучением.

Способы электропередачи

ЭнеÑгоÑбÑÑ Ð¸ поÑÑебление

ÐавеÑÑаÑÑей ÑÑадией в пÑоÑеÑÑе обÑлÑÐ¶Ð¸Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑлекÑÑоÑнеÑгии ÑвлÑеÑÑÑ ÐµÐµ ÑбÑÑ Ð¸ поÑÑебление. Так же как и вÑе пÑодÑкÑÑ Ð½Ð° ÑÑнке, ÑнеÑгоÑеÑÑÑÑÑ Ð¿ÑодаÑÑÑÑ, но в данном ÑлÑÑае ÑÑÐµÐ¼Ñ ÑеализаÑии Ñложнее. РаÑÑеÑÑ Ð¾ÑÑÑеÑÑвлÑÑÑÑÑ Ð¿Ð¾Ñле Ñого как бÑла оÑÑÑеÑÑвлена пеÑедаÑа показаний ÑлекÑÑоÑнеÑгии за ее ÑкÑплÑаÑаÑÐ¸Ñ Ð² жилом помеÑении, оÑиÑе или пÑоизводÑÑвенном обÑекÑе. СбÑÑом ÑнеÑгии занимаÑÑÑÑ ÑпеÑиалÑнÑе оÑганизаÑии, вÑполнÑÑÑие поÑÑавки пÑоизведенной ÑлекÑÑиÑеÑкой ÑнеÑгии.

ÐÑи ÑÑом ÑÑÑеÑÑвÑÐµÑ Ð´Ð²Ðµ ÑазновидноÑÑи ÑбÑÑа. РпеÑвом ÑлÑÑае его назÑваÑÑ ÑнеÑгоÑÑейдингом, пÑедполагаÑÑим покÑÐ¿ÐºÑ ÑеÑÑÑÑа на опÑовом ÑÑнке Ñ Ð½ÐµÐ¿Ð¾ÑÑедÑÑвенного пÑоизводиÑелÑ. Ðалее поÑÑедник оÑганизÑÐµÑ ÑабоÑÑ Ñ ÑеÑевÑми компаниÑми, коÑоÑÑе занимаÑÑÑÑ Ð¿Ñодажами ÑозниÑно. Ðа ÑÑом ÑÑапе Ð²Ð½Ð¾Ð²Ñ Ð¿ÑоизводиÑÑÑ Ð¿ÐµÑедаÑа даннÑÑ Ð·Ð° ÑлекÑÑоÑнеÑÐ³Ð¸Ñ Ð¾Ñ ÐºÐ¾Ð½ÐµÑнÑÑ Ð¿Ð¾ÑÑебиÑелей Ñ Ð¿Ð¾ÑледÑÑÑими ÑаÑÑеÑами. Ðо вÑоÑом ваÑианÑе ÑеализÑеÑÑÑ ÑÑема, пÑи коÑоÑой пÑоизводиÑÐµÐ»Ñ Ð¸Ð·Ð½Ð°ÑалÑно пÑÐµÐ´Ð»Ð°Ð³Ð°ÐµÑ Ñвои ÑÑлÑги на ÑозниÑном ÑÑнке.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: