Почему электроэнергию передают под высоким напряжением

Почему электроэнергию передают под высоким напряжением

Главная причина потерь при передаче электроэнергии — нагревание проводов, то есть превращение электрической энергии во внутреннюю.

Напомним, что согласно закону Джоуля-Ленца при прохождении тока в проводнике выделяется количество теплоты где — сила тока, — сопротивление проводника, — время прохождения тока (см. § 10. Работа и мощность постоянного тока). Следовательно, чтобы уменьшить нагревание проводов, надо уменьшать их сопротивление и силу тока в них.

Чтобы уменьшить сопротивление проводов, увеличивают их диаметр, но очень толстые провода слишком тяжелы и, кроме того, на них пошло бы много дорогой меди. Так что «главный резерв» борьбы с потерями — уменьшение силы тока в проводах.

Силу тока действительно можно уменьшить, причем многократно, но — ценой повышения напряжения во столько же раз, так как передаваемая потребителю мощность равна произведению где — напряжение в сети.

При заданной мощности сила тока Подставляя это выражение в выражение получаем откуда следует, что при заданной передаваемой мощности и заданном сопротивлении проводов «тепловые потери» в проводах обратно пропорциональны квадрату напряжения

А это значит, что при повышении напряжения в тысячу раз потери на нагревание проводов уменьшаются в миллион раз!

Что ты хочешь узнать?

Ответ

Рассмотрим систему электроснабжения, представляющую из себя группу электротехнических устройств для передачи, преобразования, распределения и потребления электрической энергии.

Снабжение электроэнергией осуществляется по стандартным схемам. Например, на рис. ниже представлена радиальная однолинейная схема электроснабжения для передачи электроэнергии от понижающей подстанции электростанции до потребителя электроэнергии напряжением 380 В.

Радиальная однолинейная схема электроснабжения

От электростанции электроэнергия напряжением 110. 750 кВ передается по линиям электропередач (ЛЭП) на главные или районные понижающие подстанции, на которых напряжение снижается до 6. 35 кВ. От распределительных устройств это напряжение по воздушным или кабельным ЛЭП передается к трансформаторным подстанциям, расположенным в непосредственной близости от потребителей электрической энергии. На подстанции величина напряжения снижается до 380 В и по воздушным или кабельным линиям поступает непосредственно к потребителю электроэнергии в доме. При этом линии имеют четвертый (нулевой) провод 0, позволяющий получить фазное напряжение 220 В, а также обеспечивать защиту электроустановок.

Читайте также:  Газификация частного дома белгород

Такая схема позволяет передать электроэнергию потребителю с наименьшими потерями. Поэтому на пути от электростанции к потребителям электроэнергия трансформируется с одного напряжения на другое. Упрощенный пример трансформации для небольшого участка энергосистемы показан на следующем рисунке.

Пример трансформации электроэнергии при передаче потребителю

Зачем применяют высокое напряжение? Расчет сложен, но ответ прост. Для снижения потерь на нагрев проводов при передаче на большие расстояния.

Потому, что при передаче эл. Энергии какая-то часть теряется. По этому и нужно повышать напряжение, что б потери не вредели работе.

Это следует из соотношений U1/U2=I2/I1 и Q= Iкв*Rt/Nfr при большей мощности, если сила тока велика, то потери на джоулево тепло в квадратичной зависимости и потери энергии огромны. При трансформации же напряжение повышается. А сила тока уменьшается -это видно из первого соотношения, следовательно потери на тепло уменьшается. Поэтому приходится повышать напряжение. Можно уменьшить сопротивление проводника, это экономически невыгодно.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector