Proč je výhodné přenášet energii na velké vzdálenosti při vysokém napětí?

Na dannom uroke my uznaem, kakim je sposobom elektroenergia popadaet k nam v doma. Pochemu dlya peredachi elektroenergii na rasstoyanie trebuetsya ispolzovat transformátory. A také chápu, pochemu pri peredachi elektroenergii ispolzuetsya peremennyy tok vmesto Constantoyannogo.

Přehrávač: YouTube VKontakte

V tuto chvíli nemůžete sledovat ani distribuovat videolekci studentům

Chcete-li získat přístup k tomuto a dalším výukovým videím sady, musíte ji přidat do svého účtu.

Získejte neuvěřitelné příležitosti

1. Otevřete přístup ke všem videolekcím v sadě.

2. Distribuujte video lekce na osobní účty studentů.

3. Podívejte se na statistiky toho, jak studenti prohlížejí videolekce.
Získat přístup

Shrnutí lekce „Přenos elektřiny“

Nejúžasnější věc je petrolejová lampa,

ale já jsem pro elektřinu!

M.A. Bulgakov „Morfin“

V tomto tématu budeme podrobně zvažovat mechanismus přenosu elektřiny na velké vzdálenosti.

Nejprve si zopakujme některé definice a pojmy, které budou potřeba při studiu nového materiálu.

Transformátor je zařízení, které slouží k přeměně výkonu a napětí střídavého proudu při konstantní frekvenci.

Jakýkoli transformátor je charakterizován transformační poměr – poměr počtu závitů primárního vinutí transformátoru k počtu závitů jeho sekundárního vinutí.

V závislosti na hodnotě transformačního poměru existují zvýšení и dolů transformátory.

Pokud je transformační poměr menší než jedna, pak se nazývá transformátor zvyšující se, a pokud více než jeden, pak dolů.

Elektřina se vyrábí v různých elektrárnách: TPP, vodní elektrárna и Jaderná elektrárna. Zpravidla se však všechny elektrárny nacházejí ve značné vzdálenosti od velkých sídel a měst, v místech blízko zdrojů paliv a vodních zdrojů.

Je známo, že v současné době je nemožné šetřit elektrickou energií ve velkém měřítku. Proto musí se spotřebovat téměř okamžitě po obdržení. V tomto ohledu je potřeba přenášet elektřinu na velké vzdálenosti.

Za tímto účelem se mezi stanicí a koncovými spotřebiteli staví elektrické vedení.

Přenos elektřiny elektrickým vedením je však spojen se znatelnými ztrátami, protože při průchodu elektrického proudu dráty dochází k jejich zahřívání.

Podle Joule-Lenzův zákon množství tepla generovaného vodičem se rovná součinu druhé mocniny síly proudu, odporu a doby průchodu proudu vodičem. Na základě tohoto zákona tedy bude energie vynaložená na ohřev vodičů elektrického vedení určena vzorcem:

kde R — odpor elektrického vedení, U je přenášené napětí a P — výkon zdroje proudu.

Na základě tohoto zákona vyplývá, že ztráty v elektrických vedeních lze snížit dvěma způsoby: buď snížit odpor vodičů, nebo snížit proud v nich.

Z kurzu fyziky v 8. třídě to víme odpor závisí na geometrických vlastnostech vodiče a také na materiálu, ze kterého je vyroben. To ukazuje, že odpor bude menší, pokud se zkrátí délka vodiče. Délka je však dána vzdáleností, na kterou je elektřina přenášena. To znamená, že tato metoda není vhodná. Můžete se pokusit zvětšit plochu průřezu, ale to povede k nadměrné spotřebě drahého neželezného kovu a potížím při upevňování vodičů ke sloupům. Ani tato metoda tedy není zisková. To znamená, že existuje pouze druhý způsob – snížit proud v elektrickém vedení.

Ale při této síle IU pokles proudu je možný pouze se zvýšením přenášeného napětí v elektrickém vedení. Proto je při přenosu elektřiny na velké vzdálenosti nutné používat vysoké napětí a čím delší je přenosové vedení, tím výhodnější je použít vyšší napětí. Proto instalují velké elektrárny stupňovité transformátory. Připomeňme, že transformátor snižuje proud stejně krát, jako zvyšuje napětí.

Elektřina z VE Volzhskaja je tedy přenášena do Moskvy o napětí 500 kV a z VE Sayano-Shushenskaya o napětí 750 kV. Na samotných elektrárnách jsou však generátory střídavého proudu stavěny pro napětí nepřesahující 16 – 20 kV. Důvodem je především skutečnost, že vyšší napětí by vyžadovalo složitá opatření k izolaci vinutí a dalších částí generátorů.

Nicméně, pro přímé použití není elektřina takto vysokého napětí vhodná. V důsledku toho je potřeba snížit napětí na koncích elektrického vedení. Toho je dosaženo pomocí pomocí redukčních transformátorů.

V tomto případě, Snížení napětí a tím i proudu se provádí v několika fázích. Na každém z nich je napětí stále menší a území pokryté elektrickou sítí se rozšiřuje.

Všimněte si blokového schématu AC přenosové linky. Jak vidíte, obsahuje конденсаторы. Jde o to, že transformátory mají velmi vysokou indukční reaktanci, v důsledku čehož dojde k fázovému posunu mezi proudem a napětím. A kondenzátory pomáhají zvýšit účiník, čímž minimalizují tento fázový rozdíl.

V jednom z předchozích témat bylo řečeno, že ve vědeckých kruzích dlouho panovala neshoda ohledně používání stejnosměrného a střídavého proudu. Tyto neshody byly způsobeny především tím, že že při přenosu stejnosměrného proudu by byly ztráty přibližně 1,5krát menší. nicméně Stále neexistují žádné způsoby, jak transformovat DC. Zkouší se průmyslově přenášet vysokonapěťový stejnosměrný proud na velké vzdálenosti, ale střídavý proud je stále transformován, který je následně usměrněn vysokým napětím pomocí polovodičových součástek. Po přenosu se stejnosměrný proud přemění zpět na střídavý střídače, který se pak znovu transformuje.

Obtíže s přeměnou proudu v takovém přenosovém vedení však zatím neumožňují široké použití tohoto ekonomického způsobu přenosu elektřiny.

V nadcházejících letech proto bude elektřina přenášena do obytných budov a pro potřeby průmyslu prostřednictvím elektrické vedení ve formě střídavého proudu.

Pokud jde o elektrárny v řadě regionů naší země, jsou spojeny vysokonapěťovými elektrickými vedeními, které tvoří společnou elektrickou síť, ke které jsou připojeni spotřebitelé. Takové spojení se nazývá energetický systém. Umožňuje vám vyhladit špičková spotřeba elektrické energie ve večerních a ranních hodinách.

Energetický systém navíc zajišťuje nepřetržitou dodávku energie spotřebitelům bez ohledu na jejich umístění.

Hlavní závěry:

– Přenos elektřiny na dlouhé vzdálenosti s malými ztrátami je docela obtížný úkol. Ale použití stupňovitých a snižovacích transformátorů to pomáhá úspěšně vyřešit.