Как происходит передача и распределение электроэнергии

Схема передачи энергии от электростанции до потребителя

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. На ней также установлен трансформатор (4), который преобразует сотни киловольт снова в 10-12 тысяч вольт. Далее следует ещё один каскад понижения до 380/220 В (5). Это напряжение является конечным и раздаётся по потребителям (6), т.е. жилым домам, больницам и т.д.

Транспортировка электрической энергии

История беспроводной передачи энергии

Великий французский физик Ампер в 1820 году путём многочисленных опытов пришёл к выводу о том, что магнитное поле может возбуждать в теле металла электрический ток. Так появился основополагающий закон Ампера.

Майкл Фарадей в 1831 открыл закон индукции, который стал базой для развития такой науки, как электромагнетизм.

Джеймс Максвелл после долгих экспериментов систематизировал свои наблюдения, квинтэссенцией которых в 1864 году стало уравнение Максвелла. Формула объясняла поведение электромагнитного поля.

Никола Тесла усовершенствовал аппарат для генерации электромагнитного поля, изобретённый Генрихом Герцем в 1888 году. На Всемирной выставке в 1893 г., состоявшейся в Чикаго, Тесла продемонстрировал свечение фосфорных лампочек без проводов.

Никола Тесла

Свой вклад в развитие беспроводной передачи энергии сделал русский учёный Александр Попов. В 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества он показал изобретённый им детекторный радиоприёмник.

Далее вплоть до наших дней происходило патентование новых изобретений в области беспроводной передачи электрической энергии. Были произведены масса экспериментов, совершенно большое количество открытий. Последнее достижение в этой сфере – это передача электричества на большие расстояния без проводов с помощью технологии Wi-Fi. В 2017 году изобретён мобильный телефон без батареи.

История развития

Передача электроэнергии на расстояние без проводов рука об руку развивается с прогрессом в области радиопередачи, потому что принцип действия в этих явлениях во многом схож, если не сказать одинаков. Большая часть изобретений основывается на методе электромагнитной индукции, а также электростатического поля.

В 1820 году А.М. Ампер открыл закон взаимодействия токов, который заключался, в том, что если по двум близко расположенным проводникам ток течет в одном направлении, то они притягиваются друг к другу, а если в разных, то отталкиваются.

М. Фарадей в 1831 году установил в процессе проведения экспериментов, что переменное (меняющееся по величине и направлении во времени) магнитное поле, порождаемое протеканием электрического тока, наводит (индуцирует) токи в близлежащих проводниках. Т.е. происходит передача электроэнергии без проводов. Подробно закон Фарадея мы рассматривали в статье ранее.

Ну а Дж. К. Максвелл еще через 33 года, в 1864 году перевел экспериментальные данные Фарадея в математический вид, собственно уравнения Максвелла являются основополагающими в электродинамике. Они описывают, как связаны электрический ток и электромагнитное поле.

Существование электромагнитных волн подтвердил в 1888 Г. Герц, в ходе своих экспериментов с искровым передатчиком с прерывателем на катушке Румкорфа. Таким образом производились ЭМ волны с частотой до пол гигагерца. Стоит отметить, что эти волны могли быть приняты несколькими приемниками, но те должны быть настроены в резонанс с передатчиком. Радиус действия установки был в районе 3-х метров. Когда в передатчике возникала искра, такие же возникали и на приемниках. Фактически это и есть первые опыты по передачи электроэнергии без проводов.

Глубокие исследования вел известный ученый Никола Тесла. Он в 1891 году изучал переменный ток высокого напряжения и частоты. В результате чего были сделаны выводы:

Для каждой конкретной цели нужно настраивать установку на соответствующую частоту и напряжение. При этом высокая частота не является обязательным условием. Лучшие результаты удалось добиться при частоте 15-20 кГц и напряжении передатчика 20кВ. Чтобы получить ток высокой частоты и напряжения использовался колебательный разряд конденсатора. Таким образом, можно передавать как электроэнергию, так и производить свет.

Ученный на своих выступлениях и лекциях демонстрировал свечение ламп (вакуумных трубок) под воздействием высокочастотного электростатического поля. Собственно основными заключениями Теслы было то, что даже в случае использования резонансных систем много энергии с помощью электромагнитной волны передать не получится.

Параллельно целый ряд ученных до 1897 года занимались подобными исследованиями: Джагдиш Боше в Индии, Александр Попов в России и Гульельмо Маркони в Италии.

Каждый из них внес свой вклад в развитие беспроводной передачи электроэнергии:

  1. Дж. Боше в 1894 году, зажигал порох, передав электроэнергию на расстояние без проводов. Это он сделал на демонстрации в Калькутте.
  2. А. Попов в 25 апреля (7 мая) 1895 года с помощью азбуки Морзе передал первое сообщение. В России до сих пор этот день, 7 мая, является Днём Радио.
  3. В 1896 году Г. Маркони в Великобритании также передал радиосигнал (азбука Морзе) на расстояние в 1,5 км, позже на 3 км на Солсберийской равнине.

Стоит отметить, что работы Тесла, недооценённые в свое время и потерянные на века, превосходили по параметрам и возможностям работы его современников. В тоже время, а именно в 1896 году его аппараты передавали сигнал на большие расстояния (48 км), к сожалению это было небольшим количеством электроэнергии.

И к 1899 году Тесла приходит к выводу:

Несостоятельность метода индукции представляется огромной по сравнению с методом возбуждения заряда земли и воздуха.

Эти выводу приведут к другим исследованиям, в 1900 году ему удалось запитать лампу от катушки, вынесенной в поле, а в 1903 году была запущена башня Вондерклифф на Лонг-Айленде. Она состояла из трансформатора с заземленной вторичной обмоткой, а на её вершине стоял медный сферический купол. С её помощью получилось зажечь 200 50-ватных ламп. При этом передатчик находился за 40 км от неё. К сожалению, эти исследования были прерваны, финансирование было прекращено, а бесплатная передача электроэнергии без проводов была экономически не выгодной бизнесменам. Башню разрушили в 1917 году.

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.

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.

Высокое напряжение как способ уменьшения потерь

Реальность такова, что передача электроэнергии на большие расстояния неизбежно сопровождается её потерями. Существенная часть электричества, проходя путь от генератора на электростанции до розетки бытового потребителя, превращается в тепло и расходуется на обогрев атмосферы. Однако это не снижает затрат за производство электроэнергии, поэтому конечному пользователю всё же приходится оплачивать и эти нецелевые расходы.

Уменьшить ненужные потери, соответственно, траты, позволяют следующие способы:

  1. применение высокотемпературных сверхпроводников;
  2. увеличение сечения кабелей и проводов ЛЭП;
  3. повышение напряжения в линиях передачи.

За первым способом будущее. Однако сегодня он технически неосуществим. От второго отказались на первых парах развития электроэнергетики, ведь он экономически нецелесообразен из-за лишних расходов на утолщение проводников. Применение высокого напряжения оказалось наиболее удачным методом, поэтому он используется по всему миру уже порядка ста лет.

Для чего нужен сетевой фильтр

Ремонт домашней техники обходится недешево, поэтому лучше заранее защитить свою помощницу специальным приспособлением, которое:

Принцип действия устройства состоит в блокировке колебаний, за исключением 50 Гц. Асинхронный двигатель машины в ходе рабочего процесса производит провалы или пики электрического тока, представляющие опасность. Фильтр помех, в свою очередь ловит их и посылает на резистор, переводящий токи на заземление.

сетевой фильтр сма

Защитные устройства спасают технику не только от повышения, но и от снижения напряжения. При низком показателе барабан прекращает вращение, ток при этом продолжает поступать. В результате этого двигатель перегревается и сгорает. Чтобы предотвратить это, фильтр помех останавливает подачу питания.

При краткосрочном падении напряжения устройство не блокирует работу стиралки, а применяет энергию, накопленную в конденсаторах. Непродолжительный спад наблюдается при включении в квартире других мощных устройств.

Внутренний фильтр

Современные стиралки, особенно сенсорные, высокотехнологичные, но при этом достаточно чувствительны к скачкам напряжения. Без защиты машина может сгореть, получив завышенные или заниженные импульсы.

Поэтому производители оснащают устройства внутренними сетевыми фильтрами. Они встраиваются в машины при изготовлении или приобретаются позже и подключаются через источник питания.

Внутренние фильтры помех бывают разными по степени защиты, которая определяется:

  • максимальным показателем нагрузки;
  • проходимым уровнем напряжения;
  • номинальным электротоком;
  • временем до отклика после возникновения колебаний в сети.

Встроенное блокирующее устройство в ударопрочном корпусе, неспособном проводить ток, располагается рядом с электрическим шнуром. При поломке его не ремонтируют, а заменяют исправной оригинальной деталью.

Онлайн-диагностика стиральной машины

Если Ваша машинка перестала нормально стирать или полоскать белье, то произошел какой-то сбой или случилась поломка. Вы можете самостоятельно попробовать найти проблему.

Запустить диагностику

Выберите какую операцию не выполняет Ваша стиральная машина:

1. Не сливает 2. Не вращает барабан 3. Не отжимает белье 4. Шумит, стучит, гудит при отжиме 5. Не включается

Проверка работы сливного насоса Работает ли сливной насос стиральной машины? Да Нет Не знаю<< Назад

Засор в шлангах стиральной машины Если звук соответствует нормальному, который всегда наблюдался при работоспособном устройстве, вероятно, причина в засоре. Был ли засор в сливном шланге? Да<< Назад

Не рабоатет сливной насос! Если звук соответствует нормальному звуку сливного насоса, рекомендуется для начала проверить фильтр, предназначенный для слива. После чистки сливной насос работает, стиральная машина сливает воду? Да Нет<< Назад

Работа сливного насоса Звук насоса обычно слышен сразу, и он заметен. Если звука нет — насос не работает. Отыскиваем, как отдельно включить программу слива воды. Как правило — это отдельная опция. После того, как программа была включена, через 1-3 секунды должен заработать насос. Если все сделано правильно, а насос работоспособный — появится звук жужжания. Если при включении программы вы не услышали ни жужжания, ни других звуков, вероятно, насос неисправен. Работает ли сливной насос стиральной машины? Да Нет<< Назад

Засор в шлангах машины Если вами был установлен засор в шлангах, их нужно разобрать, прочистить, а потом все собрать. Вода из стиральной машины сливается хорошо? Да Нет<< Назад

Ура, вы молодец, починили.

<< Вернуться к началу диагностики

Неисправен сливной насос, вызывайте мастера.

<< Вернуться к началу диагностики.

Стиральная машина не вращает барабан В процессе работы стиральной машины может возникнуть такая проблема. У каждой модели, работа барабана отличается. Он вращается по заданному алгоритму, который устанавливается программой. Этот принцип касается отжима и стирки. Если вы не уверены, что именно барабан не вращается или что он работает, положите белье в стиральную машину. Включите программу отжима. Если машина работает, она в первую очередь сольет воду, а затем начнет отжимать. При этом будет наблюдаться вращательный процесс. Если вращения не видно, то проверяйте ремень. Сначала выключаем программу, потом отключаем с розетки провод, чтобы питание не поступало в устройство. Теперь нужно снять заднюю крышку. От вас потребуется внимательный осмотр ремня барабана. Определить неправильное его положение либо повреждение довольно просто. Ремень стиральной машины порван или растянут? Да Нет

Важно проверить, не намотался ли он на шкив двигателя, не порвал ли при этом проводку к двигателю. Также могут пострадать ТЭН и датчик температуры, если провода ремень все-таки зацепил

В обязательном порядке важно проследить, чтобы модель ремня была оригинальной. В случае выбора неподходящего либо некачественного изделия, это отразится на работоспособности других устройств. Как узнать, какой у вас ремень? На старом будет написана маркировка, сравните ее с той, которая указана на предложенном вам ремне. Также можно выяснить данные о ремне по модели машины.

<< Вернуться к началу диагностики.

Неисправность двигателя стиральной машины Если неисправность не была найдена, колодку с проводами нужно отсоединить от электродвигателя. Аккуратно снимаем его. Оцениваем визуально двигатель. На нем могут быть оплавления, трещины, другие эффекты, явно намекающие на повреждение. Прозваниваем обмотки тахогенератора и двигателя

Важно понимать, что полностью изучить то, насколько правильно работает двигатель и есть ли неисправность, можно исключительно на стенде. Если вращение не происходит, не только в двигателе может быть неисправность

Иногда причина — неработающий электронный модуль. Если в двигателе случилось замыкание, модуль мог пострадать, при этом двигатель остаться работоспособным. А также, могли повредится провода.

<< Вернуться к началу диагностики.

Ремонт стиральной машины, не отжимает бельё После завершения процесса стирки стиральная машина может недостаточно качественно отжимать или не запускать отжим. Во-первых, посмотрите, возможно, установлен другой режим, который не предполагает включение отжима вовсе. Так бывает, например, с программами связаными со стиркой шерстяных вещей и тонких тканей. Для проверки отдельно запускаем отжим. Если стиральная машина не совершает слив воды, переходим на проверку насоса. Теперь стиральная машина отжимает белье? Да Нет<< Назад

Поздравляем, вы решили свою проблему!

<< Вернуться к началу диагностики.

Ремонт стиральных машин, дисбаланс Современные стиральные машины перед отжимом раскладывают белье по барабану. Это необходимо для качественной работы. Проверьте, работает ли эта функция. Иногда случается ситуация, когда вещи сматываются в клубок, который за определенное время не удается разматывать в автоматическом режиме. На этом этап работы останавливается. Нужно размотать это белье самостоятельно, разложить его и продолжить работу стиральной машины

При этом важно отключить машину, а потом, когда разложено белье, включить отдельную программу для отжима. Теперь стиральная машина отжимает белье? Да Нет

Снимаем крышку, визуально оцениваем состояние ремня. Повреждений быть не должно. Если натяжение слабое, отжим может не включаться. Если нужна замена ремня, менять следует только на оригинальный. После замены пробуем снова программу. Неисправность найдена, стиральная машина отжимает? Да Нет

<< Вернуться к началу диагностики.

Стиральная машина гудит, шумит при отжиме, грохочет, издает гул реактивного самолета

Если во время работы стиральная машина шумит, издавая непривычные звуки, пора обратить на это особое внимание. При этом видимая поломка или отсутствие функциональности могут не наблюдаться, но появление странных звуков свидетельствует о том, что пора искать неисправность

Важно понимать, что новая машина, которую только что привезли, должна быть осмотрена на предмет наличия транспортировочных болтов. Если их забыли снять, шум и вибрация неизбежны

Итак, начнем! Проворачиваем барабан стиральной машины и слушаем посторонние звуки. При вращении слышится посторонний шум, гул, перекатывание шариков, барабан движется неравномерно с небольшими заеданиями? Да Нет

<< Вернуться к началу диагностики.

Открутился противовес стиральной машины Крепление противовесов тоже должно быть качественным. Если они «разболтались», пора устранить этот дефект. В ряде случаев можно заметить, что болты, которые крепят камни, и вовсе отсутствуют. При этом будут видны разъемы для крепления. Болты нужно найти и поставить на место — вероятно, они попросту раскрутились. О том, что болты частично раскрутились, может говорить грохот, слышный в процессе работы стиральной машины. Чтобы проверить болты, можно попросту толкнуть барабан. Если он закреплен, болты в порядке. Если подвинулся, дефект есть. Слышится ли шум, лягз или дребезг при перемещении бака стиральной машины? Да Нет<< Назад

Отошел противовес

<< Вернуться к началу диагностики

Проверка амортизаторов стиральной машины Проверка амортизаторов. Если слышится вибрация или чрезмерный шум во время отжима, возможно, проблема с амортизаторами. Иногда стиралка перемещается. Теперь проверяем работоспособность. Снимаем верхнюю крышку. Жмем на бак, перемещаем его на пять-семь сантиметров вниз. Нормальная реакция будет наблюдаться, если бак резко поднимется вверх, немного подпрыгнув и остановившись на своем нормальном месте. Если этого не произошло, нужно заменить амортизаторы. Амортизаторы стиральной машины исправны? Да Нет<< Назад

Если видимый дефект не был установлен, проверьте, возможно в машину попал инородный предмет. Замена амортизаторов. Проблема с износом амортизаторов, бывают достаточно часто с течением времени.

<< Вернуться к началу диагностики.

Замена амортизаторов стиральной машины. Неисправность, износ амортизаторов явление довольно распространенное.

<< Вернуться к началу диагностики.

Не включается стиральная машина Стоит попробовать самостоятельно найти причину неисправности и ее устранить. Начинаем с подключения устройства к сети. Далее жмем на кнопку «сеть». В разных моделях машин срабатывает разная индикация: тут либо дисплей начнет работать, либо, напротив, какая-то другая кнопка. Есть ли индикация у стиральной машины? Да Нет

Не забудьте обратить внимание на включение. Как правило, процесс активации какой-либо функции характеризуется наличием определенного звука, например щелчка, с помощью которого устройство дает понять, что повторное нажатие не нужно и машина уже работает

Если звук не появился, возможно, сломана кнопка. При этом основное, что должно быть сделано, — это блокировка люка и начало работы. Если это происходит, все в порядке. Стиральная машина блокирует люк, срабатывает УБЛ? Да Нет

<< Вернуться к началу диагностики.

Не блокируется люк стиральной машины

<< Вернуться к началу диагностики.

Отсутствует индикация Проверка электроцепи. Если вы заметили, что стиральная машина не реагирует на включение, в первую очередь рекомендуется проверить подачу энергии. Возможно, розетка неисправна. Попробуйте подключить другое устройство. Если розетка работает, нужно проверить, целостна ли цепь, которая проводит по стиральной машине энергию от одного элемента к другому. Для этого понадобится мультиметр, который поможет полностью проанализировать на нескольких этапах работы способность отвечать на электрический сигнал. Если где-то будет отсутствовать связь по сети, вероятно, в этом вся проблема. Проводим данную манипуляцию, пока не дойдем до электронного модуля. Если речь идет о старой стиральной машине, здесь он будет выглядеть, как программа аппарата. Когда вы включите кнопку, разрывы в цепи не должны наблюдаться. Если цепь работает, с электричеством все в порядке. Цепь питания стиральной машины исправна? Да Нет<< Назад

Ремонт электронного модуля (блока)

<< Вернуться к началу диагностики

Неисправность контактной цепи

<< Вернуться к началу диагностики

Внешний

Внешне фильтрующее устройство, исходя из уровня защиты, бывает:

Количество розеток может быть разным: от 3 до 8, длина шнура колеблется от 1 до 5 метров. В некоторых моделях предусмотрены кнопки включения/выключения и защита от детей.

124gsm.ru

livolotouch

wint.kz

Чем мощнее приспособление, тем выше его стоимость. Диапазон колебаний, поглощаемых блокиратором, определяется такой характеристикой, как максимальная нагрузка. Также большое значение имеет скорость срабатывания фильтра при появлении перепадов.

Использование внешнего фильтра предполагает соблюдение определенных правил:

  1. Устройство нельзя подключать к электросети в 380 В.
  2. Никогда не используйте розетку без заземления.
  3. Мощность бытового прибора не должна превышать 3,5 кВт.

Как проверить

Производители предусмотрели функцию автоматического отключения стиралки при выходе из строя фильтра помех. Устройство не возобновит работу, пока деталь не будет заменена исправной.

  1. Если при осмотре шнура и вилки повреждений выявлено не было, стоит проверить фильтр помех:
  2. Прозвоните мультиметром попарно все контакты. Сопротивление должно соответствовать показателю в 680 кОм.
  3. Примерно на том же уровне должно находиться входное сопротивление непосредственно на штекере.
  4. Попробуйте проверить конденсаторы, измерив емкость между входами. В норме показатель соответствует 0,47 мкФ.

Если при проверке были обнаружены отклонения от нормы, то сетевой фильтр поврежден и требует замены.

Мультиметр

Неисправности

Свидетельством неисправности фильтра помех, кроме невозможности включения СМА, являются также следующие проблемы:

Не забывайте о том, что сетевые фильтры, как и другие устройства, со временем ломаются и требуют замены.

Как правильно выбрать

Технические приспособления, защищающие бытовые приборы, представлены на рынке достаточно широко. Найти подходящий сетевой фильтр для своей отечественной или импортной стиральной машины можно не только у официального поставщика «родных» запчастей, но и в любом магазине с соответствующим ассортиментом.

Выключаете из розетки стиралку?

О-да!Нет

Обязательно обратите внимание на показатели:

Неисправный внутренний фильтр помех можно временно заменить внешним, подключаемым к сети через розетку.

Несомненно, сетевой фильтр радиопомех необходим каждой стиральной машине

Важность защиты техники от скачков в электросети нельзя недооценивать. Современные устройства, сглаживающие помехи, защитят всю систему бытовых приборов

Согласование сопротивлений

Значение тока в цепи будет определяться законом Ома для полной цепи:

Обычно внутренним сопротивлением источника можно пренебречь, поскольку оно намного меньше сопротивлений проводов и нагрузки:

Так, ЭДС источника можно определить по соотношению:

Умножим полученное выражение на величину тока:

Каждое из слагаемых в полученном выражении имеет определенный смысл. Так, в левой части равенства стоит мощность сторонних сил

илимощность источника . Первое слагаемое в правой части равенства представляет собой мощность, передаваемую потребителям, –полезную мощность . Второе слагаемое –потеря мощности .

При передаче электроэнергии важно максимально увеличить полезную мощность, сведя к минимуму при этом потери. Попытаемся этого достичь

Зависимость полезной мощности от сопротивления нагрузки (рис. 2) имеет вид:

Рис. 2. График зависимости полезной мощности от сопротивления нагрузки

Можно показать, что полезная мощность как функция сопротивления нагрузки будет иметь максимум при условии равенства сопротивления нагрузки и сопротивления подводящих проводов – согласование сопротивлений

Если сопротивление источника сопоставимо с сопротивлением проводов, то условие максимума полезной мощности будет представлять собой равенство сопротивления нагрузки и суммы сопротивлений проводов и источника. Таким образом, потребителю доставляется максимальная мощность, если сопротивление нагрузки равно сумме сопротивлений подводящих проводов и источника.

Получение и передача

Для начала стоит затронуть тему получения энергии. За последние 150 лет человечество сделало огромный шаг в разработке способов добычи электричества. Сегодня используются невозобновляемые источники, например, сжигание угля и газа, и возобновляемые — движения воды, ветра.

Лучшие умы планеты работают над совершенствованием возобновляемых технологий добычи, проще говоря экологически чистых источников. Ведь потребление энергии растет с каждым годом и электростанциям приходится сжигать все больше угля и газа, тем самым исчерпывая природные запасы и нанося вред экологии. Другое дело ветряк или ГЭС, для которых ветер и вода никогда не закончатся. Но КПД от них пока крайне мал.

Виды электростанций

Так как в большинстве стран СНГ главным поставщиком электричества в дома являются местные ТЭС (Тепловые электростанции, работающие от угля, нефти или газа), нужно рассмотреть процесс получения именно на их примере.

Схема выработки энергии от сжигания полезных ископаемых на ТЭС

Как видно, процесс происходит следующим образом:

  1. Уголь и воздух подаются в топку.
  2. Жар от топки разогревает воду и превращает ее в пар.
  3. Пар под давлением подается на турбину.
  4. Мощный поток пара заставляет турбину вращаться.
  5. Вместе с турбиной начинает вращаться ротор генератора, который уже преобразует механическое движение в электричество.

Конечный смысл любой ЭС, неважно на каких источниках она работает, заключается во вращении турбины. На тепловых станциях турбину вращает пар, на ГЭС ­вода, в ветряке ветер

Ввиду дороговизны строить в каждом городе по электростанции невозможно. На деле большинство станций обеспечивают электричеством один крупный мегаполис и сотни приближенных сел, деревень и ПГТ.

Прежде чем попасть в населенный пункт, добытая энергия проходит десятки, а то и сотни километров. Тут стоит рассказать о том, каким образом ток вообще путешествует по проводам.

После выхода с генератора станции электрический ток попадает на трансформатор для повышения напряжения до 1150 кВ. Зачем это делается? Чем больше напряжение, тем меньше электричество теряет свою мощность, путешествуя по кабелю

Но, что еще немаловажно — это затраты на передачу электричества. Чем выше напряжение, тем меньшего сечения провода нужны

Чем тоньше кабель, тем меньше в нем проводящего металла. Чем меньше металла, тем он дешевле.

Высоковольтные линии электропередачи

Тем не менее, существует и некоторый эффект рассеивания электричества. Пока ток пройдет сотню километров, он неизбежно потеряет некоторое количество своей мощности. Так же снижение КПД зависит от силы сопротивления металла в кабеле.

Дополнительная информация. Ученые рассматривают вопрос об исключении проводов из цепочки передачи электроэнергии. Для этого планируется использовать всем знакомую технологию Wi-Fi.

Схемы

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

В целом, электропередача энергии, благодаря которой функционирует вся домашняя и производственная сеть вместе с оборудованием, происходит катушками, лазером и микроволнами. Также есть способы перенаправления потока на дальние расстояния. Зависит это от длины проводов, стрелы их провеса, расстояния от земли и других факторов.

Преимущества резонансной однопроводной системы передачи электроэнергии:

– электрическая энергия передается с помощью реактивного емкостного тока в резонансном режиме,

– несанкционированное использование энергии затруднено,

– снижение расходов на строительство ЛЭП,

– возможность замены воздушных ЛЭП на однопроводниковые кабельные линии,

– существенная экономия цветных металлов, т.к. сечение кабеля в 3-5 раз меньше сечений традиционной трехфазной системы передачи электроэнергии, содержание алюминия и меди в проводах может быть снижено в 10 раз,

– значительное уменьшение радиуса поворота линий, что является весьма важным при прокладке кабелей в городских условиях,

– значительное (до 10 раз) снижение затрат на прокладку кабелей,

– отсутствует межфазное короткое замыкание,

– обеспечивается высокий уровень электробезопасности для окружающей природной среды и человека,

– потери электроэнергии в однопроводной линии малы,

– электроэнергию можно передавать на большие и сверхдальние расстояния,

– в однопроводном кабеле невозможны короткие замыкания и однопроводный кабель не может быть причиной пожара,

– отсутствие необходимости в техническом обслуживании,

– наличие пониженного магнитного поля,

– отсутствие влияния погодных условий,

– не нарушается естественный природный ландшафт,

– отсутствие полосы отчуждения,

– потери в проводах практически отсутствуют (в сотни раз меньше, чем при  традиционном способе передачи электрической энергии).

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

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector