Способы передачи энергии: Как осуществляется передача электрической энергии?

Содержание

Полуволновая передача энергии по однопроводным линиям |

Презентация: Полуволновая передача энергии по однопроводным линиям

Введение

Изначально предпосылками к исследованиям в данной области послужили работы Н. Теслы, в которых он указывает на возможность передачи энергии по одному проводу. Многочисленные публикации на эту тему породило множество толкований и легенд, реальная ситуация выглядит следующим образом – только часть уникальных изобретений Теслы действительно удалось повторить и реализовать на практике, в частности в данной работе.

Возможность применения полуволновых линий электропередач в резонансном режиме в России изучали ещё в первой половине прошлого века [1]. Наиболее подробно рассмотрена эта проблема исследователями СибНИИЭ, которые обнаружили некоторые принципиальные особенности полуволновых передач [2]. Работа заключалась в экспериментальной проверке и уточнении ряда свойств полуволновых линий.

Были установлены особенности полуволновых линий электропередач, в частности увеличение пропускной способности линии до 3,5 P_нат (натуральная мощность) при малом возрастании потерь, повышение КПД, квазипостоянство тока в середине полуволновой линии. Данными работами занимались также, Александров Г.Н/ [3], А.А. Зевин [4] и другие.

Теоретический и экспериментальный вклад в развитие полуволнового способа передачи электроэнергии внёс Зильберман С.М. [5], объектом исследований которого являются электропередачи полуволнового типа высокого напряжения, предназначенные для транспорта больших потоков мощности и электроэнергии на расстояния 2000 — 4000 км.

В данной работе предлагается синтезировать предыдущие наработки в области реально существующего полуволнового способа передачи энергии с некоторыми принципиальными особенностями, делающими возможность передачу энергии более эффективном способом на средние расстояния (10 – 300 км).

Описание

Система передачи электроэнергии состоит из трёх основных частей, как показано на рис. 1. Передающая часть – четвертьволновый вибратор с заземлённым низкопотенциальным выводом, пространственно-протяжённая часть – проводниковая часть системы длиной l (расстояние между передающей и принимающей частями). принимающая часть – полный аналог передающей части, включённой зеркально, четвертьволновые вибраторы – это трансформатор Тесла [6]. В областях пучностей тока четвертьволновых вибраторов размещены обмотки накачки энергии на передающей стороне и слива её на принимающей стороне.

Рис. 1. Схема полуволновой системы передачи электроэнергии на трансформаторах Тесла: Г, Н – питающий генератор и нагрузка полуволновой системы; L1, L4 – накачивающая и сливная катушки системы передачи; L2, L3 – передающая и принимающая высоковольтные катушки трансформатора Тесла.

Рассмотрим подробнее структуру системы передачи электроэнергии. Высоковольтная обмотка трансформатора Тесла с заземлённым низкопотенциальным выводом выполняет две функции: повышение силы тока в области пучности тока, т.

е. на входе, и повышение напряжения в области пучности напряжения, т.е. на выходе. Обмотка представляет собой четвертьволновой отрезок, выполненный в виде спиральной намотки. Два встречно включённых трансформатора Тесла, соединённые высоковольтной линией l, образуют передающую полуволновую систему с заземлёнными с двух сторон низкопотенциальными выводами.

Через питающую первичную обмотку накачки возбудим описанную полуволновую систему на частоте полуволнового резонанса. Между заземлениями возникнет полуволновая стоячая волна с пучностью напряжения в середине системы (т.е. на высоковольтной линии длиной l) и пучностями тока на концах системы, (т.е. в областях накачки и слива энергии). Если обеспечить такое соотношение скоростей распространения электромагнитной энергии вдоль повышающих катушек трансформатора Тесла и вдоль проводниковой части системы, чтобы на трансформаторах уложилось, например, 85% полуволны, то на высоковольтной линии будут укладываться остающиеся 10 %.

Вдоль всей системы передачи, образованной передающей высоковольтной катушкой, высоковольтной линией и принимающей высоковольтной катушкой (т. е. между заземлёнными низкопотенциальными выводами), естественно, уложится вся половина длины волны (рис. 2) [7]. При этом вдоль высоковольтной передающей линии l напряжение будет оставаться практически одинаковым (из-за слабой зависимости функции синуса от угла в области аргумента, близкого к π/2).

Таким образом, передающая линия окажется в пучности напряжения под практически неизменным его значением вдоль всей длины. Низкопотенциальные части обеих катушек окажутся в областях пучностей тока, в этих же областях размещаются, как указывалось, катушки накачки и слива (низковольтные обмотки трансформаторов Тесла).

Рис. 2. Эпюры напряжений и токов вдоль полуволновой системы передачи электроэнергии: h – длина катушки; l – длина передающей линии. Г, Н – питающий генератор и нагрузка полуволновой системы; L1, L4 – накачивающая и сливная катушки системы передачи; L2, L3 – передающая и принимающая высоковольтные катушки трансформатора Тесла.

Эпюры на рис.2 развёрнуты вдоль электрических углов стоячих волн напряжения и тока.

В результате в полученной системе, области с переменным значением тока сосредоточены в трансформаторах, а область с низким значением тока и высоким значением напряжения размещена на проводниковой части передающей системы (на линии l).

Описанный вариант реализации передающей системы показывает, что возможны способы передачи, принципиально отличающиеся от широко используемых способов и обладающие рядом особенностей и преимуществ.

Особенности и преимущества

1.Существует независимый фазовый сдвиг между напряжениями по концам линии от передаваемой мощности. То есть в полуволновой линии независимо от передаваемой мощности фазовый сдвиг по концам линии всегда составляет 180⁰ (напряжения в противофазе).

2.По критерию статической устойчивости полуволновая линия ведёт себя как линии нулевой длины. То есть, в случае работы электростанции на нагрузку через полуволновую линию предельная мощность по критерию статической устойчивости определяется параметрами самой электростанции, как в случае линии нулевой длины.

3.Полуволновая линия по способу изменения потока активной мощности идентична линии постоянного тока. То есть, в полуволновой линии, как и в линии постоянного тока, величина передаваемой мощности может изменяться только за счёт регулирования перепада напряжения по концам линии.

4.Полуволновая линия по реактивной мощности сбалансирована во всех режимах, в то время как в обычных линиях реактивная мощность по их концам равна нулю только в режимах натуральной мощности.

5.Прямопропорциональная зависимость напряжения в середине линии от передаваемой мощности находится в прямом противоречии с поведением напряжении в середине обычных линий, где колебание напряжения составляет всего несколько процентов при изменении передаваемой мощности в широких пределах (от нуля до натуральной и более), причём повышение напряжения происходит при холостом ходе.

6.У полуволновой линии напряжение в середине линии повторяет диапазон изменения передаваемой мощности.

7.При расчёте пропускной способности линий вместо критерия устойчивости руководствуются допустимым уровнем напряжения в средней части линии, то есть по наибольшему рабочему напряжению.

8.Появляется возможность шунтирования полуволновой линии в средней точке. Необычным свойством полуволновой линии по сравнению с традиционными линиями является то, что при шунтировании средней точки полуволной линии, токи по концам линии становятся равными нулю, так как шунтирование средней точки линии эквивалентно отключению линии по концам. Поэтому наличие в средней точке линии шунтирующего выключателя оказывается полезным для проведения коммутаций полуволновых линий в нормальных и аварийных режимах.

9.Полуволновые линии безразличны к качеству электроэнергии на входе, что делает актуальным их использование для буферной передачи электроэнергии от возобновляемых источников энергии в существующую сеть.

10.Существует возможность передачи энергии одному проводу. Механизм передачи не противоречит законам физики, а является прямым следствие вышеперечисленных режимов работы.

Перечисленные особенности полуволнового режима эксплуатации линий электропередач на качественном уровне могут быть объяснены электрическими свойствами стоячих волн напряжения и тока, физические свойства которых и порождают перечисленный выше набор столь необычных качеств.

Резюме

Полуволновые методы передачи энергии по одному проводу обладают следующими практическими преимуществами по сравнению с традиционными способами передачи электроэнергии:

Передача электрической мощности по проводам существенно меньшего диаметра, что делает такой способ уже более экономичным.
Возможность использования однопроводной передачи электрической энергии. Данная возможность позволяет решать ряд специальных задач (космос, питание аэростатов и д.р.).
Линия обладает значительно большей устойчивостью в работе. Такой способ требует меньшего оборудования, поддерживающего стабильность работы, кроме того обслуживание сети упрощается.

Повышенная электробезопасность линии. Возможность создавать режимы, где полностью отсутствует опасность короткого замыкания.
Эффективность и возможность передачи электроэнергии полуволновым способом на средние расстояния, данный способ требует меньших капитальных затрат, более прост в развёртывании.

Количественные оценки экономической эффективности внедрения данной технологии на практике могут быть получены только после проведения дополнительных исследований. По предварительным оценкам данный способ передачи электроэнергии более экономичен и технически целесообразен для специальных задач передачи энергии на средние расстояния (10 – 300 км).

Список литературы

Вульф А.А. Проблема передачи электроэнергии на сверхдальние расстояния по компенсированным линиям. – М.: Госэнергоиздат, 1941.
Соколов Н.И., Соколова Р.Н. Возможности применения полуволновых линий электропередачи повышенной частоты. // Электричество – 1999 – № 2. C. 1-27.
Александров Г.Н., Дардеер М.М. Длинная линия электропередачи между Конго и Египтом с использованием управляемых шунтирующих реакторов. // Электричество – 2008 – № 3. C. 9-17.
Повышение эффективности электросетевого строительства / А.А. Зевин, и др.; под ред. Н.Н. Тиходеева. – Л.: Энергоатомиздат, 1991. – 240 с.
Зильберман С. М. Методические и практические вопросы полуволновой технологии передачи электроэнергии, тема докторской диссертации и автореферата по ВАК 05.14.02.
Пат. США № 593138 от 02.11.1897 г.
Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи и применения электрической энергии. Изд. 3-е, перераб. и доп.-М.: ВИЭСХ, 2008. – 352 с.
В.З. Трубников, инж., ГНУ ВИЭСХ. Полуволновые линии передачи электроэнергии на резонансных трансформаторах. // Техника в сельском хозяйстве – 2009, №6

Передача тепла (холода)

Процесс передачи холода (также см. раздел “ЧТО ТАКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ?”) представляет собой охлаждение воздуха, подаваемого в оборудование для хранения пищевых и других продуктов, достигаемое за счет передачи энергии воздухом другой жидкости.

Передача энергии от одного жидкого вещества другому или от твердого тела другому, находящемуся с ним в контакте, происходит по мере увеличения разницы их температур. Если одно из жидких веществ меняет свое состояние, передается значительно большее количество энергии.

Состояния веществ

В природе вещества могут находиться в трех состояниях в зависимости от их текущей температуры и давления: жидкое, твердое и газообразное.

Состояние вещества определяется относительным расстоянием между его молекулами и, соответственно, силой их притяжения. Чем больше это расстояние (газообразное состояние), тем слабее силы притяжения между молекулами.

Для перехода вещества из одного состояния в другое с меньшей силой притяжения молекул необходимо значительное количество энергии, которая берется из окружающей среды, называется “скрытой теплотой” и требуется для разрыва связей между молекулами. Иначе говоря, эта энергия тратится на образование более сильных связей.

В качестве примера возьмем переход вещества из жидкого состояния в газообразное, который называется испарением. Для этого необходима энергия, которая берется из окружающей среды, которая в свою очередь охлаждается.

Энергия может передаваться тремя разными способами:

излучение: передача тепла инфракрасными волнами;
теплопроводность: передача тепла через вещества в твердом состоянии, молекулы которых проводят тепловую энергию от нагретой части вещества ко всем остальным его частям, и другим веществам, находящимся с ним в контакте;
конвекция: передача тепла, обычно характерная жидкостям (и газам), когда молекулы жидкости находятся в состоянии возбуждения и двигаются через среду, в которой находится эти жидкость, и в результате получается так называемое “конвективное движение”.

Принцип действия холодильного оборудования основан на испарении жидкости, т.е. хладагента.

В результате работ, проводившихся последнюю сотню лет, появился и был оптимизирован “принцип охлаждения сжатого пара”, представляющий собой замкнутый контур, содержащий хладагент, который нагнетается компрессором и испаряется в теплообменнике, который находится в контакте с воздухом.

Охлажденный воздух далее поступает в охлаждаемое оборудование для хранения пищевых продуктов.

Энергия передается посредством теплопроводности трубок (обычно медных), из которых состоит теплообменный аппарат, между испаряющимся хладагентом и воздухом снаружи теплообменника, а также конвекцией воздуха, который вентиляторами подается в охлаждаемое оборудование.

Подробнее о роли давления и температуры см. в процессе охлаждения см. в разделе “ДАВЛЕНИЕ И ТЕМПЕРАТУРА”.

Передача электричества без потерь ⋆ Geoenergetics.ru

На самых первых этапах появления электростанций для тех, кто их разрабатывал и строил, все было просто и незатейливо – вот тут строим электростанцию, а вот здесь будет здание, в котором будет гореть свет, работать станки. Один производитель электроэнергии и один потребитель, нужно только решить проблему с разводкой электричества между розетками да выключателями. Но такой схема оставалась очень недолго, поскольку она «страдала» сразу по двум логическим предпосылкам.

Развитие электротехники позволяло наращивать мощность электростанций – они были способны генерировать электроэнергии куда больше, чем требовалось единственному потребителю. Но и потребителю, который получал электроэнергию только из одного источника, тоже было неуютно, поскольку любая авария на электростанции мгновенно приводила к полному обесточиванию. Поскольку блок «логика» в мозговой аппарат физиков, инженеров, конструкторов встроен намертво, в нашей с вами реальности схема «один источник – один потребитель» исчезла раз и навсегда. Энергосистема даже, скажем, федерального округа нашей страны, гораздо более наворочена, а в масштабах всей России сложность ещё увеличивается. Как известно, с увеличением сложности любой технической системы снижается её отказоустойчивость, однако с энергосистемой не просто не так, а ровно наоборот.

От простого — к сложному, все более надежному

Строить у каждого, даже небольшого, городка свою электростанцию, конечно, прикольно. И раньше, во времена до ГОЭРЛО, всё именно так и было, но уже в то время схема электроснабжения простой не была – у каждой электростанции внутри города потребителей было куда как больше одного, то есть уже тогда энергетики разрабатывали и конструировали те самые подстанции и трансформаторные «будки», о которых мы уже говорили. Но с ростом масштабов потребности в энергии, с ростом промышленности, со строительством новых поселков и городов схема «одна электростанция – один город» работать перестала. Во-первых, несмотря на всю простоту, вариант питания каждого объекта от одной электростанции очень ненадёжен. Случись что непосредственно на электростанции – без электричества останется целый город, поскольку больше взять энергию негде. Снова на полную мощность включился блок «логика» в головах энергетиков-проектировщиков, подсказавший единственно возможное решение: необходимо объединить несколько электростанций, построенных в разных местах, в общую систему, связать их мощными линиями электропередачи и от этой системы питать потребителей. При таком раскладе остановка любой электростанции влечет за собой только снижение наличной мощности системы, но полного отключения не будет. Такой же эффект проявляется и при любой аварии или плановом отключении на линиях электропередачи. Достаточно просто изменить схему подачи напряжения по оставшимся линиям, и потребители ничего не заметят. Если коротко, несмотря на рост сложности системы энергообеспечения, вот парадокс, растёт и надёжность.

В идеале все генерирующие мощности всей страны желательно объединить в единую энергосистему. Это дает колоссальное преимущество, как по резервированию источников энергии, так и по многообразию вариантов подачи энергии потребителям. В России именно так всё и устроено, при этом стоит помнить о том, что устроено рационально, логично – система электроснабжения проектировалась и создавалась во времена плановой экономики, когда энергетики точно знали, где, сколько и каких промышленных потребителей возникнет в ближайшую пятилетку, когда проблемы землеотведения решались в десятки раз быстрее, чем теперь. Еще одно достоинство, которым мы пользуемся со времен планового развития экономики – наличие резервных мощностей на электростанциях, которые создавались не только на случай плановых ремонтов, но и для того, чтобы надежно страховаться от всяческого рода ЧП. Строительством электростанций командовало соответствующее министерство, для специалистов которого вопрос о зарабатывании прибыли за счет продажи электроэнергии волновал крайне незначительно, поскольку прибыль снималась в конце производственных цепочек, энергетики должны были выполнять главные для них задачи – гарантировать энергообеспеченность и ее надежность. Обратная сторона этой «медали» — то, что об энергосбережении в те времена думали на уровне лозунгов, опыт последних лет показывает, что «агитация рублем» действует куда как более результативно.

Единая Энергосистема РФ имеет и ещё одну интересную особенность, на которую обычно не обращают внимания, но о которой немало лет думали специалисты Энергетического института, который в 1930 году создал и более четверти века возглавлял Глеб Максимилианович Кржижановский, главный инициатор разработки плана ГОЭЛРО. Наша страна очень велика, она занимает целых 12 часовых поясов, когда на востоке полночь, на западе полдень. Нетрудно понять, что потребление электроэнергии сильно зависит от времени суток: обычно пик потребления и расхода мощности приходится на утро и вечер. Единая Энергосистема позволяет компенсировать пиковые нагрузки: скажем, вечером на Дальнем Востоке перетоком мощности из европейской части страны, и наоборот. В результате все электрохозяйство работает без перегрузок, в штатном режиме, с относительно постоянной производительностью. Особенно важно это для генерирующих мощностей, электроэнергия на которых вырабатывается со стабильным расходом, без бросков в нагрузке. Еще одно следствие того, что ЕЭС СССР разрабатывалась и создавалась именно по такой схеме – то, что в стране не требовалось строить дополнительные генерирующие мощности, предназначенные для того, чтобы успешно проходить часы пиковых нагрузок. Зачем нужна электростанция, которая будет работать только утром и вечером, когда меня надежно страхуют электростанции соседних часовых поясов? Итог одновременного использования достижений энергетики как науки, роста технологий, логики и планового характера развития экономики был парадоксален: самая северная страна мира имела самую дешевую в мире электроэнергию.

Возвращение экономики рыночной, приватизация заводов, фабрик, сельскохозяйственных предприятий, закрытие немалой их части и бессистемное появление новых, состоявшееся в 90-х годах минувшего века, лишило Россию этого конкурентного преимущества. Для ЕЭС, конечно, была важна не форма собственности того или иного предприятия, а его стабильная, предсказуемая работа, которая в то время исчезла полностью. Итог – разбалансировка системы, которую удалось в той или иной мере восстановить только в результате реформы ЕЭС. Эта реформа была не неким «абсолютным злом», а суровой необходимостью. Другой вопрос, что мы имеем в результате, но это уже совсем другая история.

Очевидно, что электростанции выгодно строить в местах, где есть или источник энергии для них (горючее топливо или река) и/или мощный потребитель, например, завод по производству алюминия, «жрущий» электроэнергию для своих технологических процессов в чудовищных объёмах. Кроме того, электростанция по возможности должна как можно более мощной, поскольку вырабатываемая ею электроэнергия в этом случае получается наиболее дешевой. Подавать электричество потребителям потребуется, как мы уже говорили выше, с помощью линий электропередачи, с учетом масштабов России эти линии иногда могут иметь протяженность в сотни и даже тысячи километров. Как же передать энергию на такие расстояния, по возможности максимально надёжно и с минимальными потерями?

Мало произвести – нужно уметь передать

Существует несколько способов передачи электрической энергии на расстояния. Например, бесконтактным способом, с помощью электромагнитной индукции. Носителем энергии в этом случае является электромагнитное поле — электрический ток в катушке источника преобразуется в электромагнитную энергию, которая в катушке приемника преобразуется обратно в электрический ток. Данный способ имеет и преимущества, и недостатки. Основным преимуществом является отсутствие физического носителя для энергии – проводники как таковые отсутствуют. Но такая технология имеет крайне существенный недостаток: низкий КПД, поскольку энергия очень сильно рассеивается по пути от источника к приемнику (убывает пропорционально квадрату расстояния между ними), и, стало быть, эффективна только на очень небольших расстояниях. Примером использования такой технологии может служить беспроводная зарядка для мобильного телефона или индукционная электроплита. В обоих случаях источник и приёмник расположены практически вплотную. Как нетрудно понять, для передачи энергии на большие расстояния такой способ не годится, для этого требуется носитель, по которому пойдет электрический ток.

Линии электропередачи

Носителем может быть проводник, чаще всего металл, у которого должно быть как можно меньшее внутреннее сопротивление электрическому току. Если сопротивление проводника будет сколь-нибудь заметным, то такой проводник будет нагреваться, то есть передаваемая энергия станет тратиться попусту, а это недопустимо. Наименьшим сопротивлением и, соответственно, наибольшей проводимостью из всех известных на данном этапе широко распространенных материалов является медь, кабели и провода из этого красного металла известны всем. Однако использовать медь для протяженных линий электропередачи невыгодно: медь тяжелая и достаточно дорогая. Поэтому самым удобным материалом, идущим на изготовление проводов ЛЭП (линий электропередач), является алюминий. Да, его проводимость хуже, чем у меди, зато алюминий дешевле и гораздо легче. Увы, алюминий мягок и не так прочен, как медь, да к тому же покрыт оксидной плёнкой, которая является пусть очень слабенькой, но электроизоляцией. Но эти недостатки можно компенсировать, не тратя на это значительные средства. Прочность проводов повышают, делая их кручеными из пучка тонких жил и добавляя в середину такого пучка одну или несколько стальных проволок, в местах контактов алюминий густо смазывают чем-нибудь жирным, например, техническим вазелином или консистентной смазкой, прямо под слоем смазки зачищают металлической щёткой и сразу же скрепляют контактное соединение. Оксидная плёнка без доступа воздуха не образуется, и это резко снижает сопротивление в контактах.

Нелишним будет напомнить, что электроэнергию можно передавать как по проводам воздушной линии, так и по кабелю. Под кабелем мы понимаем токонесущие жилы (как правило, алюминиевые), покрытые на всей длине кабеля индивидуальной изоляцией, и сверху укутанные общей оболочкой. Кабель обычно прокладывается в земле или под водой, однако иногда лёгкие кабели небольших сечений могут быть смонтированы и на опорах. Провода воздушных линий изоляцией не покрывают, это просто голый металл. От конструкций опор и друг от друга они отделяются изоляторами — фарфоровыми, стеклянными или полимерными. И воздушные линии (ВЛ), и кабельные (КЛ) имеют как преимущества, так и недостатки. ВЛ очень легко контролировать — все ее части, кроме фундаментов опор, находятся на виду. Как правило, ВЛ в габаритах своих конструкций мало ограничены, поэтому напряжение по ним можно передать любое, в том числе и очень высокое, надо только правильно изоляцию подобрать. Найти место повреждения на ВЛ просто, его видно сразу, ремонтировать провода также легче – достаточно их просто соединить. Да и повредить ВЛ вследствие того, что обычно они хорошо видимы, сложнее. С другой стороны, ВЛ – это достаточно высокие конструкции, а значит, подвержены ударам молний, поэтому на них в обязательном порядке должна иметься грозозащита. На мощных высоковольтных ВЛ даже специальный провод в верхних точках опор по всей длине трассы бывает натянут — именно для защиты от молний. Кроме того, на ВЛ действует ветровая нагрузка, зимой еще и снеговая, обязательно учитывают то и другое, как и то, что вдоль каждой ЛЭП, идущей по лесу, необходимо устраивать просеки – для предупреждения риска падения деревьев на ЛЭП и для того, чтобы не возникали проблемы в случае лесных пожаров. Потребитель пошел избалованный, ему свет и ток в розетке нужен и в снег, и в дождь, и в бурю с ураганом. Что характерно – пока все в порядке, про электриков вспоминают, как говорится, раз в сто лет, а когда вспоминают по причине отсутствия электричества, то вспоминают словами такими красочными, что их и печатать-то нельзя, и только постоянные читатели Аналитического онлайн-журнала Геоэнергетика.ru каждое утро начинают со слов «Слава и почет энергетикам!».

Прокладка кабельных линий под землёй

КЛ обычно проложены в земле, потому ударам молний с ураганными ветрами не подвержены вообще. Однако напряжение в КЛ, как правило, ограничено. Достаточно распространены маслонаполненные кабели на 220 кВ, кабели на более высокое напряжение существуют, но они очень и очень дороги и используются в редчайших случаях, когда другие вариантов электроснабжения не существует. Один пример возникновения такой ситуации хорошо известен – после того, как Украина устроила «электрическую блокаду Крыма», наш полуостров был обеспечен материковой электроэнергией именно при помощи кабелей. Кроме того, трасса КЛ не видна, и, если нет ее точной привязки и соответствующей разметки, то КЛ легко повредить при проведении земляных работ. Такие проблемы, надо отметить, случаются сплошь и рядом, когда раскапывают какой-нибудь водопровод, и рвут ковшом экскаватора случайно оказавшийся в раскопе никому не известный кабель. Кабели, особенно высоковольтные, весьма сложны в ремонте, требуют применения специфических материалов и грамотных специалистов.

В общем, способов, как именно передать электроэнергию, существует несколько, и какой из них предпочесть, решают те, кто занимается проектированием линий. Решают, разумеется, исходя из местных условий. Например, если на пути линии есть река, то нужно решить, как будет её переходить трасса ЛЭП. Возможно, хватит длины воздушного перехода, провода не будут сильно провисать , схлестываться ветром, не порвутся от собственного веса, выдержат снеговые нагрузки. Но, если река широкая, а передаваемый объем электроэнергии не слишком велик, то иногда вполне целесообразно использовать подводный кабель.

Киловольты видны невооруженным глазом

Мы определились, при помощи чего можно передать электроэнергию. А вот как это сделать, чтобы передать необходимое количество киловаттов, то есть мощности? Напоминаем формулу электрической мощности:

Q = I x U

То есть мощность прямо пропорциональна произведению напряжения на силу тока. И мы также выяснили, что при необходимости передать большую мощность, нужно повышать напряжение, а не силу тока – это экономически более выгодно, большие значения силы тока становятся причиной контрпродуктивного нагрева материала ЛЭП, а вот большие значения напряжения ничего подобного не вызывают. А если надо передать очень большую мощность? Скажем, суммарную энергию нескольких больших электростанций перекачать с востока на запад страны? Вариант имеется только один — надо повысить напряжение в линии до очень больших значений. ЛЭП – это не компактный электрогенератор, она мало ограничена габаритами, поэтому можно не очень-то беспокоиться о том, что изоляция получится весьма громоздкой.

Где удобнее всего повышать напряжение? Всё верно, прямо на электростанции. Поэтому генераторы выдают свою мощность на специальные устройства – повышающие трансформаторы. Трансформатор, если кто забыл, это электромагнитный преобразователь, нужный для изменения величины напряжения и силы тока в ту или иную сторону. Трансформатор способен как повысить напряжение и/или силу тока, так и понизить, мощность передается через него практически без изменений, КПД трансформатора очень высок — доходит до 98%. Мощность в трансформаторе не изменяется, следовательно, исходя из упомянутой выше формулы, при повышении напряжения пропорционально уменьшается сила тока, и наоборот. Преобразование (трансформирование – отсюда и название этого устройства) энергии происходит в электромагнитной системе трансформатора. Это две катушки (обмотки), смонтированные на общем стальном сердечнике. Обмотки связаны друг с другом только с помощью электромагнитного поля, протекающего через сердечник, прямого электрического контакта не имеют, эффект повышения или понижения напряжения и силы тока получается за счёт разного количество витков в обмотках. Например, в обмотке, подключенной к генератору электростанции (она называется первичной обмоткой), 100 витков, а в обмотке (вторичной), подключенной к ошиновке, к линиям потребителей, 1100 витков. 1100/100 = 11 – это коэффициент трансформации данного устройства. И если генератор выдает на трансформатор 10 кВ, то на вторичной обмотке вот такого трансформатора мы получим 10 кВ х 11 = 110 кВ.

Трансформатор

С силой тока всё то же самое, но с точностью до наоборот: если генератор электростанции выдает на первичную обмотку трансформатора ток силой 1000 А, то на вторичной обмотке мы получим 1000 А : 11 = 91 А (примерно). Вот и вся арифметика. Ток, полученный на выходе из трансформатора вот с такими характеристиками, несмотря на огромное напряжение, легко коммутировать, то есть выключать и включать. Если увеличить число витков вторичной обмотки трансформатора до 5000, то коэффициент трансформации будет равен уже 50. В таком случае напряжение на вторичной обмотке трансформатора будет 10 кВ х 50 = 500 кВ, а сила тока уменьшится 1000 А : 50 = 20 А. Это совсем крошечная нагрузка, иногда и в наших квартирах больше бывает. Но не забываем, что напряжение-то у нас не 220 В, а 500 кВ, и, стало быть, при токе в 20 А в линии будет передаваться мощность 500 кВ х 20 А = 10 000 кВт! Неплохо, правда?

Сделаем промежуточный вывод: электроэнергию на большие расстояния выгоднее передавать под очень высоким напряжением, какой тип линии использовать – КЛ или ВЛ – зависит от конкретных обстоятельств, но, как правило, высоковольтные линии строятся исключительно в виде ВЛ. В настоящее время типовое значение напряжения для магистральных линий электропередач составляет 500 кВ. Существуют магистральные ЛЭП с напряжением и в 750 кВ, и даже больше, но это большая редкость, ВЛ-500 экономически более целесообразны, сооружение их дешевле, чем ВЛ-750, и эксплуатация проще. Электроснабжение городов, не относящихся к числу наших мегаполисов, впрочем, таких высоких напряжений не требует, поскольку нагрузка города в 100-200 тысяч жителей не так велика, для них вполне хватает ЛЭП 110 или 220 кВ. Если коротко, то уровень напряжения ЛЭП выбирают из чисто экономических соображений: рассчитывается необходимая потребителям суммарная мощность, которую нужно подвести к данному городу, добавляется запас мощности на перспективу роста, после чего и определяется, на каком напряжении выгоднее всего построить ВЛ.

ЛЭП в городе

Высоковольтные линии электропередач между городами давно стали для нас привычной частью пейзажа, мы не часто пристально к ним присматриваемся. Однако есть минимальный набор знаний, который позволяет определить основную характеристику ВЛ – напряжение – невооруженным глазом. Как правило, ВЛ-110 и 220 кВ монтируются на бетонных одностоечных опорах. Напряжение в линии можно определить по количеству изоляторов в гирляндах, на которых подвешены провода. У ВЛ-110 каждый провод висит на гирлянде, состоящей из шести изоляторов, у ВЛ-220 провода подвешены на десяти изоляторах. Как правило, изоляторы используются стеклянные, и это далеко не случайность. Во время эксплуатации ВЛ может случиться пробой одного или двух изоляторов в гирлянде – от молнии или по грязи на поверхности. Остальные изоляторы могут быть исправными, и изоляция в целом не нарушена, поскольку класс изоляции выбирается с большим запасом. Стеклянные изоляторы удобны тем, что в случае пробоя их «шапки» разлетаются вдребезги, что позволяет легко с земли это увидеть и оперативно принять меры. Фарфоровые и полимерные изоляторы даже после пробоя остаются целыми несмотря на то, что свою функцию уже не выполняют, и поэтому обнаружить пробой можно только непосредственно, вблизи. Электрики – они тоже люди, им хочется свою работу выполнять не только качественно, но и побыстрее, чтобы нервный потребитель поминал его тихим добрым словом не так долго и не так громко, знаете ли.

Коронный разряд – это красиво

Линии 330 кВ и выше отличить ещё проще. ВЛ-330 имеет два раздельных провода в каждой фазе, ВЛ-500 – три, это так называемые «расщепленные» провода. Сделано это для того, что на таких уровнях напряжения могут появиться вдоль проводов нежелательные эффекты в виде коронного разряда – электрики предпочитают знакомиться и наблюдать это замечательное, эффектно выглядящее явление в лабораторных условиях, а не на ЛЭП. Дело не в отсутствии любопытства или чувства прекрасного, а в странном, аномальном поведении руководителей, начальников электрокомпаний – коронный разряд на ВЛ мгновенно уничтожает их воспитанность, интеллигентность и чувство такта. Начальник обыкновенный в случае появления коронного разряда начинает выкрикивать бессвязные слова, размахивать руками, у них поднимается давление, они становятся опасны для себя и окружающих. Электрики с такой странной реакцией хорошо знакомы и предпочитают покинуть помещение подстанции и стремительно мчаться в направлении силовых выключателей, чтобы немедленно лишить питания ЛЭП, возомнившую о себе черт-те что и нацепившую на себя «корону». Как показывает практика, спустя короткое время после исчезновения «короны» к начальникам возвращается человеческий облик – с лиц сходит ярко-красный цвет, перестает покрываться испариной лысина, прекращают подергиваться конечности, и только тремор пальцев какое-то время напоминает о пережитом волнении.

Коронный разряд на ЛЭП

Коронный разряд – самостоятельный разряд в газе, может образоваться при наличии резко неоднородных электромагнитных полей на электродах с высокой кривизной поверхности. Линии электропередач – это гарантированно неоднородные электромагнитные поля, провод – та самая поверхность с высокой кривизной. Главное условие для начала разряда — вблизи острого края электрода должна присутствовать сравнительно более высокая напряженность электрического поля, чем на остальном пути между электродами, создающими разность потенциалов. Для воздуха в нормальных условиях (при атмосферном давлении), предельное значение электрической напряженности составляет 30 кВ/см, при такой напряженности на острие электрода уже появляется слабое свечение, напоминающее по форме корону. Вот почему такой газовый разряд называют коронным. Физики любопытны как дети и точно так же, по детски бесхитростны и наивны: видят корону при разряде, и бесхитростно нарекают разряд «коронным». Даже представлять не хочется, на что мог бы оказаться горазд физик, воспитанный фармокологами…

С физической точки зрения ничего загадочного в коронном разряде нет. К примеру, в предгрозовую пору воздух ионизируется без участия человека, сам по себе. Ион, напомним – это атом, «потерявший» свой или «укравший» чужой электрон и это, конечно, форменное безобразие. В нормальном, порядочном атоме, числе электронов строго равно числу протонов в его ядре, что и обеспечивает окружающим нас многочисленным химическим веществам электрическую нейтральность. А перед грозой в атмосферном воздухе носятся потерявшие свой атом свободные электроны в поисках хоть какого-нибудь прибежища. А тут рядом – провод с электротоком, и электрон с приличным ускорением несется к нему, сломя голову. Встретится ему на пути нейтральный атом – этот «спортсмен» ионизирует и его, увлекая в свое движение дополнительные электроны, в результате возле острия – провода – образуется целая лавина заряженных частиц. Существовать коронный разряд после своего образования может достаточно долго, и все то время, которое он длится, ВЛ будет терять огромное количество переносимой ею электроэнергии.

Способы борьбы с коронным разрядом известны, их условно можно разделить на «активные» и «пассивные», в первом случае требуется непосредственное участие человека, во втором этого не требуется – это защита, профилактика, действующая всегда, причем сама по себе. Толстый проводник расщепляют на два-три идущих параллельно тонких, чтобы уменьшить локальные напряжения и не дать «короне» образоваться в принципе. Толщина таких расщепленных проводов всегда подобрана с особой тщательностью: сечение проводов ВЛ-110 равно минимум 95 квадратным мм, для ВЛ-220 – 240 квадратных миллиметров. Если, несмотря на эти предосторожности, «корона» все же умудрилась образоваться, в дело вступает «предохранитель №2» — анти-коронные кольца, металлические тороиды. Его задача – аккуратно распределить градиент электрического поля, чтобы его максимальные значения были ниже порога «короны». Если «корона» обойдет и эту защиту, то ее разрушительный эффект придется именно на это кольцо, а не приведет к тому, что из строя начнет выходить дорогостоящее оборудование на подстанциях. Сгорит кольцо – да и ладно, электрики новое повесят.

Анти-коронные кольца

Из прочих подробностей — номинальные (то есть максимально допустимые) значения напряжения в высоковольтных ВЛ, «бегущих» по России, имеют фиксированный ряд: 6, 10, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 кВ. Данное требование определяется соответствующим ГОСТом для унификации оборудования и упрощения проектных решений, разброд и шатания недопустимы. Такие номиналы напряжения в линиях используются на данный момент в России повсеместно. Ещё одна важная деталь: имеется в виду переменный трехфазный ток.

При всем богатстве выбора фаз у электротока всегда три

Надеемся, что об отличии переменного и постоянного тока рассказывать нет необходимости, это не только изложено в школьном курсе физики, но и неоднократно повторено на страницах нашего журнала. Почему же используется именно переменный ток? Дело в том, что его очень легко изменять – увеличивать или уменьшать напряжение, сохраняя при этом заданную величину мощности. И устройства, обеспечивающее возможность таких изменений – трансформаторы – для подобных изменений крайне просты. Для изменения параметров постоянного тока требуются особые ухищрения, а любое особое ухищрение стоит особых денег, которых, как известно нет, но нам и без них велено держаться. Стало быть, всё решает та самая пресловутая экономика.

С трехфазным током немного сложнее. Для передачи однофазного тока требуется как минимум два провода – «фаза» и «нуль». Трехфазный ток передается по трём проводам, все они являются фазными. То есть в схеме появляется ещё один, «лишний» провод, и нулевой провод отсутствует вообще. Напряжение передается по всем трём проводам со стандартной для России частотой 50 Гц, только его колебания сдвинуты в каждой фазе относительно соседних на 120 градусов. Саркастическая фраза «сдвиг по фазе» растёт именно отсюда, а без юмора, зато с чувством, толком и расстановкой об этом уже подробно рассказывал на страницах Геоэнергетики Дмитрий Таланов.

Что даёт такая схема? Во-первых, более полно используется материал проводов: нагрузка передаётся по всем трём проводникам одновременно, а не по одному, как в однофазных системах. Во-вторых, тот самый сдвиг по фазе позволяет получить так называемое вращающееся магнитное поле, что очень упрощает конструкцию и генераторов, и электродвигателей. Например, типовой асинхронный двигатель на трёхфазный переменный ток не имеет никаких дополнительных устройств (коллектора и щёток) для передачи напряжения на вращающийся ротор, которые изнашиваются. А ещё у асинхронного мотора очень просто изменить направление вращения ротора, просто поменяв порядок подключения фаз в его обмотках, для любого электропривода это крайне важное свойство. Учение Михаила Осиповича Доливо-Добровольского всесильно, потому что оно верно: везде и повсюду в мире используется система передачи электроэнергии в виде трёхфазного переменного тока, меняются только номиналы напряжения и основные частоты. Например, в США у конечных потребителей (в квартирах и домах) используется напряжение 110 В частотой 60 Гц, в России – 220 В и 50 Гц, но в целом такие детали на общую картину влияют мало.

Поскольку в генерации и передачи энергии используется переменный ток фиксированной частоты, то в энергосистеме остро проявляется одна интересная проблема: все генерирующие мощности должны работать синфазно, то есть выдавать напряжение в ЛЭП строго в одной фазе, синхронно, не раньше и не позже. Другими словами, синусоида напряжения на электростанции Дальнего Востока должна полностью совпадать с синусоидой напряжения, выдаваемого электростанцией Подмосковья. Если появится даже малейший рассинхрон, в энергосистеме возникнут серьезные проблемы, вплоть до коротких замыканий. Пытливый читатель на этом месте уже может вспомнить, сколько в России электрогенераторов на электростанциях, и какого масштаба задача должна решаться. И она успешно решается — с помощью самых разнообразных технических и организационных ухищрений. Например, генераторы электростанций должны включаться в нагрузку строго на определенной частоте вращения роторов и строго в определенный момент. Самое занимательное – эта проблема решалась в годы создания ЕЭС СССР, когда в обиходе слова «компьютер» и в помине не было, да и до появления аббревиатуры «ЭВМ» оставался десяток-другой лет. Попытайтесь совместить в голове сразу два этих факта: масштабы России, сложность ее энергосистемы и логарифмическая линейка с механическим арифмометром в качестве самых продвинутых вычислительных устройств. Попробовали? Тогда мы еще раз напоминаем – эта задача была решена Энергетическим институтом под руководством Глеба Кржижановского, чье имя ЭНИН носит в наше время.

Итак, подытожим сказанное. Сгенерированный на электростанции переменный трёхфазный ток повышается трансформаторами и выдаётся в объединенную энергосистему. С помощью высоковольтных линий ток подводится к потребителям, где понижается опять же трансформаторами до нужного значения и подается непосредственно на нагрузку – для освещения квартир или для выплавки стали. Наличие единой системы даёт массу преимуществ: это огромный централизованно управляемый организм, снабжающий страну энергией, притом достаточно отказоустойчивый, имеющий достаточное количество резервных мощностей на случай ЧП любых масштабов.

Перспективы постоянного тока

А теперь, «на закуску», немного интересных подробностей. Как это ни странно, постоянный ток также имеет перспективы в смысле передачи энергии на большие расстояния. Данный род тока обладает в несколько раз большей плотностью энергии в единице сечения проводника. Другими словами, по проводнику фиксированного сечения, скажем, 240 квадратных мм, постоянным током можно передать раза примерно в четыре большую мощность, чем переменным, без нагрева проводника. Связано это с так называемым поверхностным эффектом: если переменный ток электромагнитными силами вытесняется к поверхности проводника, а внутри провода напряжение может отсутствовать вообще, то постоянный ток занимает всю площадь сечения проводника. Поэтому такой ток вполне может применяться в энергосистеме.

Тут, правда, есть проблема: постоянный ток нужно передавать с высоким напряжением, точно так же, как это делается в случае тока переменного, поскольку формула мощности действует и в этом случае. Разумеется, способы преобразования переменного тока в постоянный (выпрямления) и наоборот (инвертирования) существуют, но в нашем случае придётся выпрямлять, а потом инвертировать переменный ток очень высокого напряжения. Соответственно, имеет место чисто технологическая трудность: придётся создавать выпрямитель или инвертор прямо-таки циклопических размеров. Тем не менее, работы в этом направлении велись и ведутся, в последнее время особенно активно в Европе.

О том, как это связано со все более настойчивыми попытками развивать ВИЭ-сектор электрогенерации, мы еще обязательно расскажем. Кроме этого, нового направления, постоянный ток очень широко используется на транспорте. Именно постоянным током «питаются» трамваи, троллейбусы и метро, а также достаточно большие участки железных дорог РФ. Но и об этом – не в этот раз.

Подготовлено в соавторстве с Борисом Марцинкевичем

ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА РАССТОЯНИИ КАК АЛЬТЕРНАТИВА УСТАРЕВШИМ СПОСОБАМ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА — NovaUm.Ru

ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА РАССТОЯНИИ КАК АЛЬТЕРНАТИВА УСТАРЕВШИМ СПОСОБАМ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Технические науки

Исхаков Рамзил Фаритович

Научный руководитель: Шабаев Р.Б., к.п.н., доцент, Стерлитамакский филиал Башкирского Государственного университета, г. Стерлитамак

Ключевые слова: ЭЛЕКТРИЧЕСТВО; ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА; БЕСПРОВОДНЫЕ СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА; НОВЫЕ СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА; ELECTRICITY; TRANSMISSION OF ELECTRICAL CURRENT; WIRELESS WAYS OF TRANSMITTING ELECTRIC CURRENT; NEW WAYS OF TRANSMITTING ELECTRIC CURRENT.

Аннотация: В статье раскрыты основные способы передачи электрического тока на расстоянии. Рассмотрены новые способы передачи электричества на расстоянии: начиная от практически применяемых, заканчивая новыми теоретическими способами. Приведены положительные и отрицательные стороны всех способов передачи.

В 21 веке произошел большой скачек в научно техническом прогрессе. Человек получил доступ к таким технологиям, что раньше даже не представлялись возможными. Так же с помощью современных технологий и последних разработок человечество получило шанс на сотворение в реальности своих давних и самых сокровенных желаний.

Одной из таких вещей стала передача электричества на расстояние. С тех пор как человечество открыло для себя электроэнергию, перед нами встал вопрос передачи электроэнергии на расстояние для обеспечения бесперебойной работы устройств и машин.

Разберем для начала, что такое электрический ток? Электрический ток — это упорядоченное, направленное движение заряженных частиц. Эти частицы отличаются в зависимости от среды в которой протекает ток. В основном частицами служат отрицательно заряженные электроны или положительно и отрицательно заряженные ионы.

Выработка электроэнергии происходит на различных электростанциях. Используемое топливо нагревает воду, которая из жидкого агрегатного состояния переходит в газообразное – водяной пар. Пар по паропроводам движется к турбинам, вращая которые и происходит выработка электричества. Такие станции подразделяют на несколько групп в зависимости от используемого топливо для получения электричества: АЭС (используют энергию радиоактивного распада), ТЭЦ (в качестве топлива служит уголь, нефть, природный (попутный) газ), СЭС (используют энергию солнечного света). Но и тут есть исключения на ГЭС используют поток воды, который падая вниз вращает лопасти генератора, на ГеоЭС используют пар который поднимается из недр земли, на ВЭС лопасти генератора толкают воздушные массы.

Все эти станции производят колоссальные объёмы электроэнергии, но как ее доставить до потребителя?

На данный момент электроэнергию доставляют до потребителей по средствам ЛЭП. На электростанции производят ток с низким напряжением, но с большой силой тока. Если такой ток сразу падать на провода к потребителю он не дойдет до него. Необходимо повысить его напряжение. Для этого на станциях есть повышающие трансформаторы, которые существенно поднимают напряжение. После поднятия напряжения, ток пускают по проводам. Сейчас он способен перемещаться на большие расстояния. По с помощью ЛЭП ток доходит в самые отдаленные города и села. Перемещаясь непосредственно близко к потребителю, он падает в ЦРП. В ЦРП находятся понижающие трансформаторы, которые понижают напряжение до привычных нам значений. Дальше ток по проводам поступает к потребителю, где мы можем им спокойно пользоваться.

Так же для передачи электроэнергии используют электрические батареи и аккумуляторы. Они созданы для портативных устройств, для которых необходим постоянное потребление электричества. В настоящее время существует большое множество разнообразных форм и классификаций батареек и аккумуляторов.

Это все давно известные и хорошо отлаженные способы передачи электрического тока на расстоянии. Но и ни имеют свои недостатки. Батарейные блоки и аккумуляторы имеет фиксированную емкость, и когда они разрядятся они бесполезны. Передача тока по ЛЭП тоже имеет свои минусы. Нет возможности взять прибор с собой и пользоваться, когда необходимо. Для этого надо чтобы он был постоянно подключен к сети, а это невозможно.

Так какие альтернативные способы передачи электрического тока существуют? Альтернативой может выступить бесконтактная передача электрического тока.

Впервые о таком способе передачи тока заговорили еще в 19 веке, когда Ампер открыл свойство электрического поля переходить в магнитное поле. Позже это явление назвали законом Ампера.

На данный момент существует несколько способов бесконтактной передачи электрического тока: метод электрической индукции, электростатическая индукция, ультразвуковой метод, лазерный метод.

Метод электромагнитной индукции. При беспроводной передаче электроэнергии методом электромагнитной индукции используется ближайшее электромагнитное поле на расстояниях около одной шестой длины волны. Энергия ближнего поля сама по себе не является излучающей, однако некоторые радиационные потери всё же присутствуют. Так же присутствуют резистивные потери. Благодаря электродинамической индукции, переменный электрический ток, протекающий через первичную обмотку, создаёт переменное магнитное поле, которое оказывает воздействие на вторичную обмотку, индуцируя в ней электрический ток. Для достижения высокой эффективности взаимодействие должно быть достаточно тесным. По мере удаления вторичной обмотки от первичной, всё большая часть магнитного поля не достигает вторичной обмотки. Даже на относительно малых расстояниях индуктивная связь становится очень неэффективной. Это из-за малого КПД такой установки. Большинство передаваемой энергии теряется по пути, и до вторичной обмотки доходит лишь малая часть. В наше время этот метод применяется для зарядки батарей в технике. С ее помощью отпадает нужна в проводе зарядки и разъёме на технике. Вместо нее используют тонкую пластинку вторичной обмотки, что позволяет уменьшить объём устройств.

Микроволновое излучение. В 20 веке активно начали развивать теории об передаче энергии по средству микроволнового излучения. В том же веке были проведены первые положительные опыты по передачи энергии на большие расстояния по средствам микроволнового излучения. Радиоволновую передачу энергии можно сделать более направленной, значительно увеличив расстояние эффективной передачи энергии путём уменьшения длины волны электромагнитного излучения, как правило, до микроволнового диапазона. Для обратного преобразования микроволновой энергии в электричество может быть использована ректенна, эффективность преобразования энергии которой превышает 95 %. Данный способ был предложен для передачи энергии с орбитальных солнечных электростанций на Землю и питания космических кораблей, покидающих земную орбиту.

Лазерный метод. В том случае, если длина волны электромагнитного излучения приближается к видимой области спектра, энергию можно передать путём её преобразования в луч лазера, который затем может быть направлен на фотоэлемент приёмника. Лазерный метод позволяет передавать энергию на больше расстояния, из-за сфокусированности луча и малого угла расходимости между пучками световых волн. Так же лазер не создает помех, не оказывает негативного воздействия на радиочастотные приемники и передатчики. Передача энергии возможна только при освещении приемника, что позволяет четко контролировать передачу энергии. Но и у этого метода имеются свои недостатки. Приемник и передатчик должны быть в прямой видимости для того что бы лазер мог попасть в приемник. Так же в атмосфере неизбежны потери в энергии. Данный метод пользуется хорошей популярностью в аэрокосмической области.

Таким образом использование бесконтактной передачи электрического тока является приоритетным направлением. В последствии при бурном развитии этого направления мы можем полностью отказаться от метода передачи с помощью ЛЭП.

Список литературы

С.С. Ананичева, П.И. Бартоломей, А.Л. Мызин. Передача электроэнергии на дальние расстояния. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 1993, 80 с.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Электричество без проводов. Это возможно?

Способ передачи электроэнергии на высокой частоте

Имя изобретателя: Архипов А.Н.

Имя патентообладателя: Кооператив “Прометей”; Архипов Александр Николаевич

Адрес для переписки:

Дата начала действия патента: 1995.08.01

Изобретение относится к техническим средствам для передачи электроэнергии без проводов и может быть использовано в различных системах электроснабжения и связи.

Электропередача осуществляется с помощью передатчика 1, приемника 2, конденсаторов связи 3 и 4. Обязательным элементом передатчика является колебательная система 5, энергия из которой передается в сферическую фидерную линию, одним проводником которой является вся поверхность земного шара 6, а другим – слой атмосферы 7 с повышенной степенью ионизации. Конденсаторы связи 3 и 4 конструктивно выполнены в виде шаровых облучателей, но возможно использование и других объемных тел с развитыми поверхностями, например диск, икосаэдр, додекаэдр и др.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества: в линии практически отсутствуют потери, при этом КПД передачи не зависит от времени года, суток, метеоусловий, расстояния; не создается помех средствам обычной радиосвязи; соблюдаются санитарные нормы на облучение при мощностях до сотен тысяч мегаватт в одной точке, т.к. энергия распределяется в линии очень больших размеров; обеспечивается возможность передачи энергии без проводов на любой движущийся объект в пределах земной атмосферы и земных расстояний; упрощается аппаратура, отпадает необходимость в использовании сверхмощных передатчиков, химикатов и т.п.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Для оценки новизны и изобретательского уровня заявленного решения рассмотрим ряд известных технических средств аналогичного назначения.

Известен способ передачи электромагнитной энергии в целях радиосвязи при помощи катушечной антенны, согласно которому тороидальную катушку располагают в непосредственной близости от поверхности земли параллельно последней, чтобы за счет наведенных при этом в земле радиальных токов усилить излучающее действие тороидальной катушки как эквивалента вертикального вибратора (см. авт. св. N 68890, H 01 G 1/36).

Данный аналог не в состоянии решить поставленную нами задачу, так как передача электроэнергии в нем происходит посредством электромагнитной волны, распространяющейся в свободном пространстве, в природном волноводном канале либо (и в основном) над поверхностью одного естественного проводника, что в любом случае позволяет в точке приема выделить ничтожную часть от всей излучаемой мощности.

Известен способ передачи электроэнергии на высокой частоте, включающий генерирование высокочастотных колебаний и передачу их через согласующие устройства по линии электропередачи к приемнику, использующий для удешевления системы индуктивную связь, средства для реализации которой включают стационарные приемник и передатчик, несколько передвижных приемопередатчиков, линии приема и передачи, в разрывы которых включены усилительные узлы, каждый из которых содержит согласующие блоки и усилители [1].

В данном случае предложено схемное решение, позволяющее осуществить беспроводную передачу электроэнергии в основном в целях связи с подвижными объектами, внутри шахты и вдоль проводной линии.

По наибольшему количеству сходных признаков и достигаемому при использовании результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Недостатками прототипа, не позволяющими достичь поставленной нами цели, является то, что проблема надежности такой передачи на значительные расстояния в данном способе не решена, так как радиосвязь осуществляется в непосредственной близости от антенны, отчего потери в пространстве невелики, но велики потери в линии связи – телефонном кабеле, проложенном по длине шахты, что требует наличия вдоль линии усилителей и т.п.

Задачей изобретения является обеспечение возможности надежной передачи электроэнергии без потерь независимо от расстояния и без искусственных проводников.

Сущность заявляемого изобретения выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения указанного выше технического результата.

Согласно изобретению, в способе передачи электроэнергии на высокой частоте, включающем генерирование высокочастотных колебаний и передачу их через согласующие устройства в линию электропередачи и в приемник, в качестве линии электропередачи используют сферическую фидерную линию, центральным проводником которой является вся поверхность земного шара, а наружным проводником – атмосферный слой с повышенной электронной концентрацией, при этом согласующие устройства снабжены конденсаторами связи, выполненными в виде установленных над поверхностью земли облучателей с развитой поверхностью, например сферической.

В этом заключается совокупность существенных признаков, обеспечивающая получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.

Заявленное техническое решение является новым, так как характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующей во всех известных нам объектах техники аналогичного назначения.

Непосредственный технический результат, который может быть получен при реализации заявленной совокупности признаков, заключается в том, что при соответствующей настройке электроэнергия приходит к получателю по объективно существующей сферической фидерной линии независимо ни от каких внешних факторов и практически без потерь.

Данный технический результат не является следствием известных свойств, проявляемых рядом порознь известных из других объектов техники признаков, таких как согласующие устройства, конденсаторы связи, а является свойством только всей заявленной в первом пункте формулы совокупности признаков, в т. ч. таких полностью новых признаков, как использование облучателей для настройки и включения в работу сферической фидерной линии.

Получение упомянутого технического результата обеспечивает появление у объекта изобретения в целом ряде новых полезных свойств, а именно обеспечивается возможность доставки электроэнергии без проводов в любые точки земного шара без потерь и помех существующими средствами радиосвязи.

Указанное позволяет признать заявленное техническое решение соответствующим критерию “изобретательский уровень”. Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен график зависимости степени ионизации атмосферы от высоты, на фиг. 2 – схематическое изображение сферической фидерной линии и один из возможных способов ее подключения к приемнику и передатчику через конденсатор связи.

Конденсаторы связи 3 и 4 конструктивно выполнены в виде шаровых облучателей, но возможно использование и других объемных тел с развитыми поверхностями, например диск, икосаэдр, додекаэдр и др.

Способ реализуют следующим образом. Облучатели 3 и 4 поднимают над поверхностью земли на расстояние большее, чем радиус шара, так как на такой высоте соблюдается равенство емкостей: собственная емкость шара, емкость “шар-земля” и емкость “шар – слой атмосферы 7” практически равны и не зависят от расстояния до наружного проводника. Это свойство шара позволяет реализовать связь со сферической линией (подключение к линии), а, следовательно, и передачу энергии по сферической фидерной линии.

Емкость шара постоянна, а поэтому она не может быть использована для согласования сопротивлений, как это часто делается в обычных радиопередатчиках. Для этого может быть использована индуктивная связь с промежуточным контуром. Емкость шара в этом случае является также емкостью контура. Ввиду крайне малого волнового сопротивления сферической фидерной линии связь между контурами будет очень слабой (для наиболее полной передачи колебательной мощности передатчика), а т.к. линия из двух сферических поверхностей размером с планету не поддается точному расчету, то в реальном передатчике должна быть предусмотрена подстройка связи при смене частоты. Такие регулировки в аппаратуре связи – обычное дело. Приемник 2 соединен со сферической фидерной линией связи также посредством облучателя 4 в виде шара. Нагрузка подключается непосредственно к контуру. Коэффициент связи с нагрузкой зависит, как обычно, от данных контура, величины сопротивления нагрузки и линии.

Сферическая фидерная линия связи обладает уникальным свойством ее волновое сопротивление составляет доли ома, с учетом того, что шар, обладая емкостью, практически не является индуктивностью. Такая линия будет передавать энергию практически без потерь. Лучшим случаем будет такой, при котором без нагрузки устанавливается чистая стоячая волна, а с подключенным потребителем – чистая бегущая волна. Это достигается выбором частоты – на всей длине линии должно уложиться целое число полуволн.

На практике качество линии будет зависеть от волнового сопротивления, омических потерь, паразитного излучения и потерь в диэлектрике, но это помешает ей выполнять свою функцию передачи энергии, т.к. хотя ее проводники обладают сравнительно большим удельным сопротивлением, воздух является лучшим диэлектриком, отношение диаметров проводников приближается к единице, а сферическая форма линии определяет безындукционность линии и волновое сопротивление в доли ома. Неоднородность слоев атмосферы для сферической фидерной линии также не имеет практического значения, т.к., во-первых, между облучателем и проводником отсутствует магнитная составляющая, а емкость “шар – слой” не меняется с изменением расстояния до слоя, а во-вторых, связь с использованием этих проводников как волновода – реальность, а требования к поверхности и форме фидерной линии не столь жестки, как для волновода.

Проводимость воздуха увеличивается с высотой и на высоте 6 км поле практически отсутствует, тогда как на высоте 3 км наблюдается наибольшая кривизна этой гиперболической зависимости. Это значит, что при относительно низких частотах условия эффективности облучателя и условия эффективности сферической фидерной линии наименее противоречивы именно в низших слоях атмосферы. При увеличении частоты удельная проводимость слоя будет играть большую роль, так что на практике возможны две линии – ионосферная и “нижняя”, выбор которых происходит автоматически, т.к. емкость шара не зависит от высоты. На промежуточных частотах возможны две настройки: при уменьшении связи шар перестает работать как короткий штырь с емкостью на конце и становится емкостью связи сначала с ионосферной, а затем с “нижней” линией, т.к. “нижней” линии меньше, чем у ионосферной. Расчеты контуров связи, омических потерь в линии входных сопротивлений и сопротивлений связи ничем не отличаются от обычных в технике связи расчетов.

Использование заявленного решения по сравнению со всеми известными средствами аналогичного назначения обеспечивает следующие преимущества.

В линии практически отсутствуют потери, при этом КПД передачи не зависит от времени года, суток, метеоусловий, расстояния.
Не создается помех средствам обычной радиосвязи.
Соблюдаются санитарные нормы на облучение при мощностях до сотен тысяч мегаватт в одной точке, т.к. энергия распределяется в линии очень больших размеров.
Обеспечивается возможность передачи энергии без проводов на любой движущийся объект в пределах земной атмосферы и земных расстояний.
Упрощается аппаратура, отпадает необходимость в использовании сверхмощных передатчиков, химикатов и т.п.

Формула изобретения

Способ передачи электроэнергии на высокой частоте, включающий генерирование высокочастотных колебаний и передачу их через согласующие устройства в линию электропередачи и в приемник, отличающийся тем, что в качестве линии электропередачи используют сферическую фидерную линию, центральным проводником которой является вся поверхность земного шара, а наружным проводником – атмосферный слой с повышенной электронной концентрацией, при этом согласующие устройства снабжены конденсаторами связи, выполненными в виде установленных над поверхностью земли облучателей с развитой поверхностью, например сферической.

Химические способы передачи энергии – Справочник химика 21

Теплопроводность связана с передачей тепла посредством движения и столкновения атомов и молекул, из которых состоит вещество. Она аналогична процессу диффузии, при котором с помощью подобного же механизма происходит передача материала. Конвекция является переносом тепла посредством движения больших агрегатов молекул, т. е., в сущности, подобна процессу смешения. Очевидно, что теплопередача путем конвекции может происходить только в жидкостях и газах, тогда как теплопроводность является основным видом теплопередачи в твердых телах. В жидкостях и газах, наряду с конвекцией, наблюдается также и теплопроводность, однако первая является значительно более быстрым процессом и обычно полностью маскирует второй процесс. И теплопроводность и конвекция требуют материальной среды и не могут происходить в полном вакууме. Этим подчеркивается основное различие между этими двумя процессами и процессом излучения, который лучше всего происходит в пустоте. Точный процесс, которым осуществляется передача энергии излучением через пустое пространство, еще не установлен, но для нашей цели будет удобно считать его происходящим посредством волнового движения в чисто гипотетической среде (эфире). Считается, что внутренняя энергия вещества передается волновому движению эфира это движение распространяется во всех направлениях, и когда волна сталкивается с веществом, энергия может передаваться, отражаться или поглощаться. При поглощении она может увеличить внутреннюю энергию тела тремя способами 1) вызвав химическую реакцию, [c.418]
Оствальд определил термохимию как учение о превращении химической энергии в тепловую энергию . Однако это определение не выдерживает критики, так как в настоящее время стало очевидным, что понятие химическая энергия соверщенно неопределенно, а теплота вовсе не является формой существования энергии, но наряду с работой представляет собой способ передачи энергии от одних тел к другим и проявляется только Б процессах этой передачи. [c.4]

Еще раз обращаем внимание читателя на то обстоятельство, что тепловой энергии не существует. Теплота должна рассматриваться как способ передачи энергии или, в другом аспекте, как энергия в переходе. Когда энергия системы (внутренняя энергия) возрастает, то это может происходить путем передачи энергии в систему в виде тепла или в виде работы. Как только процесс передачи энергии закончился, уже нельзя говорить о теплоте или о работе, так как переданная энергия вошла в состав внутренней (полной) энергии системы. Внутренняя энергия системы является сложной величиной, включающей и кинетическую энергию движения частиц вещества, и потенциальную энергию взаимодействия этих частиц, и внутримолекулярную химическую энергию, и ряд других составляющих. Нельзя выделить из этой сложной величины какую-то часть, которую можно было бы назвать тепловой энергией.— Прим. перев. [c.216]

Выбор вида физического воздействия, его характеристик и способ организации процесса химических превращений определяется многочисленными факторами. В общей задаче интенсификации химико-технологических процессов важным является устранение условий, при которых скорость химических реакций лимитируется процессами тепломассообмена. Одним из существенных факторов является агрегатное состояние реагентов, от которого зависит целевая передача энергии воздействия реагирующим молекулам, а также возможность смешения исходных веществ, разделения продуктов реакции и другие процессы. [c.172]

Международная классификация изобретения (МКИ) была разработана Комиссией экспертов при Европейском совете для классификаций изобретений в 1966 г. и утверждена 1 сентября 1968 г. МКИ построена на основе функционально-отраслевого принципа деления понятий. По МКИ индексируются продукты производства (изделия), способы их производства и устройства, средства й материалы, необходимые для осуществления данных способов. Слова продукт , процесс или способ , устройство понимаются при этом в самом широком смысле. Так, под продуктами понимают химические соединения, катализаторы, ткани, машины и т. д., под процессом — сепарацию, алкилирование,риформинг, транспортировку. центрифугирование, передачу энергии и т. п. [c.569]

Механическую деструкцию макромолекулярных соединений, инициированную механической энергией, практически можно осуществить различными способами в зависимости от формы передачи энергии полимерам, а также от химической природы и физического состояния последних. В данной главе будут освещены самые общие методы деструкции, применяемые для переработки полимеров в твердом состоянии (мастикация на холоду, вальцевание, пластикация, вибрационное измельчение, криолиз, утомление и т. д.) или в растворах (действие ультразвука, принудительное течение через капилляры, быстрое перемешивание, литье расплава, набухание в газообразной фазе, электрические разряды высокого напряжения и т. д.). [c.62]

Для достижения высоких температур можно использовать химическую, электрическую или атомную энергию. Здесь рассмотрены все эти методы достижения высоких температур, способы передачи тепла при высоких температурах к соответствующим реакционным устройствам, а также методы охлаждения продуктов реакции. Кратко изложены и некоторые методы измерения высоких температур. [c.294]

ХИМИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ, основаны на обратимости энергоемких хим. р-ций, в к-рых эиергия, 1юглощенная при прямой р-ции, выделяется при обратной. В простейшем случае энергия, затрачиваемая на прямую р-цию А Ч- В С Ч- D, запасается в неравновесных (при т-ре окружающей среды) продуктах С и D. Для предотвращения преждеврем. обратной р-ции эти продукты подвергают хим. закаливанию (напр., путем быстрого Охлаждения) или разделяют, после чего они м. б. транспортированы в пункты потребления энергии, где их взаимод. инициируют термически или (и) каталитически. Выделяющаяся при этом эиергия отводится 1ютребителям, а продукты А и В поступают в повторный цикл. При таком замкнутом цикле возможны разл. варианты подвода и отвода энергии напр., в термохим. цикле разложения воды (см. Термохимические циклы) м. б. подведена тепловая энергия, а отведена электрическая, образующаяся при взаимод. и Оа в электрохим. генераторе. [c.649]

Сварку полимерных материалов подразделяют в зависимости от механизма процесса — на диффузионную и химическую в зависимости от способа активирования — на тепловую и сварку с помощью растворителей [436, с. 6] в зависимости от источника нагревания [138 143, с. 3] — на две группы, к первой из которых относят-,ся методы сварки с использованием постороннего теплоносителя (сварка нагретыми газом, инструментом или присадочным материалом), а ко второй — методы, при которых тепло генерируется внутри свариваемого материала путем преобразования различных видов энергии (высокочастотная, или диэлектрическая сварка, сварка с применением инфракрасного или светового излучения, сварка трением, ультразвуковая и лазерная сварка) в зависимости от способа передачи тепловой энергии — на четыре группы сварка с передачей тепла конвекцией (сварка нагретым газом), теплопроводностью (сварка нагретым инструментом), теплоотдачей (сварка при нагревании инструментом соединяемых поверхностей), излучением (лазерная сварка). [c.153]

Наиболее распространенные, тепловые методы сушки по способу подвода тепла разделяют на конвективный, кондук-тивный, радиационный и электрический. При конвективной сушке процессы как массо-, так и теплопередачи протекают в основном между влажным материалом и нагретым газом. Кондуктивная (контактная) сушка основана на передаче тепла от нагретой поверхности (стенки сушилки) к материалу за счет теплопроводности слоя самого материала. Последний может быть пастообразным, кристаллическим или кусковым. Среди кондуктивных сушилок наиболее распространены барабанные формующие и валковые для пастообразных материалов. Источником энергии при радиационной сушке служат теплоизлучающие поверхности, расположенные на небольшом расстоянии от высушиваемого материала. Радиационная сушка выгодна только для относительно крупных материалов использование ее в обычных химических производствах ограничено. При электри- [c.205]

Ионизирующее излучение дает множество возбужденных частиц, например электронно-возбужденных молекул и ионов, которые могут находиться либо в основном, либо в возбужденном состоянии. Большая часть избыточной энергии возбужденных ионов и молекул очень быстро (за сек или быстрее) расходуется при разрыве связей, люминесценции и передаче ее соседним молекулам, в результате чего остается некоторое количество свободных радикалов. Полученные таким способом свободные радикалы распределяются в среде неравномерно. Вдоль пути электрона, обладающего большой скоростью, имеются так называемые шпоры , каждая из которых содержит около шести свободных радикалов. Шпоры находятся на таких больших расстояниях одна от другой, что возникающие при этом химические реакции полностью заканчиваются, прежде чем радикал может перейти с одной шпоры на другую. Вдоль пути а-частицы шпоры расположены так близко друг к другу, что в этом случае получается [сплошной цилиндрический слой свободных радикалов. [c.703]

Механическая энергия занимает заметное место в современных промышленных технологиях, ее применение во многих случаях является необходимым этапом подготовки веществ к различного рода технологическим операциям. Различное сырье и материалы в огромных масштабах подвергаются механической обработке на химических, металлургических, машиностроительных, пищевых и других предприятиях. Наиболее распространенным и эффективным способом передачи энергии в процессах измельчения является ударное воздействие, так как именно оно позволяет концентрировать механическую энергию в определенных участках обрабатываемого тела в количествах, необходимых для его разрушения. Ударные воздействия реализуются в большинстве конструкций современных из-мельчительных аппаратов дезинтеграторах, шаровых, струйных, вибрационных, молотковых, планетарных, ударно-дисковых и др. типах мельниц. Возможности передачи механической энергии измельчаемому веществу в значительной степени зависят от конструкции мельницы, а также от условий измельчения, например, от скоростей, амплитуды и частоты движения ударных элементов измельчителя. Изучение свойств веществ, обработанных в таких устройствах, представляет, наряду с несомненным практическим, и научный интерес, так как позволяет прояснить вопросы устойчивости и стабильности кристаллических структур веществ в условиях [c.3]

Хотя химические превращения, которые будут обсуждены в настоящем разделе, не относятся к проблеме производства ЗПГ, некоторые вопросы конверсии окиси углерода в метан, являющиеся составной частью этих превращений, по нашему мнению, достаточно тесно связаны с основной темой нашей книги. Одна из главных проблем в использовании генерируемой в атомных реакторах тепловой энергии — трудность передачи ее на расстояние. Высокотемпературные атомные реакторы весьма громоздки, к тому же по соображениям техники безопасности они должны размещаться на достаточном удалении от других промышленных установок, предприятий и жилых районов. С технической точки зрения, тепловую энергию наиболее предпочтительно транспортировать в виде пара, горячей воды, электроэнергии или компрпми-рованного газа, однако при выборе наиболее подходящего способа передачи тепловой энергии необходимо учитывать тепловые потери, которые становятся весьма ощутимыми при передаче ее на большие расстояния. [c.228]

Малое различие в ионных радиусах и сходство химических свойств облегчает изоморфное вхождение иона редкоземельных примесей в кристалл основного вещества. Кроме того, Ьа, Ьи, Се, Оё, а также V, интенсивно поглощая свет в ультрафиолетовой области спектра, являются донорами энергии, возбуждающей люминесценцию других РЗЭ, что повышает чувствительность метода. Однако в отношении других РЗЭ этого сказать нельзя, так как метод в ряде случаев осложняется вследствие особенностей физико-химических свойств анализируемого объекта. В частности, люминесцентное определение малых количеств примесей РЗЭ в окиси европия требует особого внимания, так как европий, являясь хорошим активатором, а, следовательно, акцептором энергии возбуждающего света, не может служить основой кристаллофосфора. Лишь в отношении таких РЗЭ, какМ(1, Но, Ег, Ти, европий может являться донором энергии вследствие благоприятного для передачи энергии соотношения энергетических уровней (см. рис. 30) в атомах этих элементов. Однако интенсивное красное свечение самого европия в этих случаях будет создавать большой фон, затрудняющий определение малых количеств примесей РЗЭ в европии. Поэтому непосредственное определение малых количеств (—10 %) примесей РЗЭ в окиси европия люминесцентным методом невозможно. Для решения подобной задачи с высокой чувствительностью необходим подбор соответствующей основы кристаллофосфора — сложной матрицы, использование концентрирования примесей и усовершенствование способа регистрации спектра люминесценции. [c.118]

Говоря о методе валентных связей, подразумевают, с одной стороны, один из квантово-химических способов расчета электронной структуры молекулы, с другой—связанную с этим способом методику описания и анализа химических связей в системе. Согласно этой методике выделяют валентную группу атомных орбиталей (АО), охватывающую наивысшие по энергии занятые и наииизшие по энергии свободные АО. Образование химической связи рассматривают в духе концепции Льюиса за счет спаривания электронов соседних атомов по схеме А– – В— -А В (ковалентная связь) или передачи электронной пары от донора к акцептору по схеме А +В—>А В. Таким образом, электронная пара соответствует валентному штриху в структурных формулах. [c.61]

Основным способом генерации импульсных колебаний является быстрый (взрывной) переход порций одного вида энергии в другой или передача порций энергии от одного тела к другому. Поэтому накопитель энергии (паровой котел, батарея электрических конденсаторов, заряд химического взрывчатого вещества) должен иметь высокий потенциал (давление, электрическое напряжение, химический потенниал). Чем выше скорость преобразования или передачи энергии и меньше число ступеней, тем выше к. п. д. источника импульсных колебаний. [c.150]

Признание существования мирового (или светового) эфира, как вещества, наполняющего до конца всю вселенную и проникающего все вещества, вызвано прежде всего с блистательно оправдавшимся допущением объяснения причины света при помощи поперечных колебаний этого всепроницающего упругого вещества, что подробно рассматривается физикою. Сближение, даже некоторое отожествление (Максвель), световых явлений с электрическими, хотя по видимости многое изменило в существовавших представлениях, оправдавшись в опытах Герца, воспроизводимых в беспроволочном телеграфе, во всяком случае лишь окончательно утвердило колебательную гипотезу света, тем более, что опыт показал одинаковость скорости распространения (волн) света и электромагнитной индукции или колебательных разрядов лейденской банки, хотя волны колебания в этом последнем случае могут достигать длины метра, световые же волны имеют длину волны лишь от 300 до 800 миллионных долей миллиметра. Таким образом в естествознании уже в течение около ста лет укрепилось понятие о воображаемой, упругой и все проницающей среде, т.-е. о веществе мирового эфира. Без него была бы совершенно непонятною передача энергии от солнца и прочих свети.. Вещество это считается невесомый лишь потому, что нет никаких способов освободить от него хотя малую долю пространства — эфир проникает всякие стенки. Это подобно тому, что воздух нельзя взвесить, не освободив от него какой-либо сосуд, а воду нельзя взвесить в решете. Если мировой эфир упруг и способен колебаться, то уже из этого одного следует думать, что он весом (хотя его нельзя взвешивать), т.-е. материален, как обычные газы. Если же так, то естественнее всего приписывать эфиру свойства, сходные с аргоновыми газами, потому что эти последние не вступают в химическое взаимодействие ни с чем, а мировой эфир, все тела проникая, тоже, очевидно, на них химически не действует притом гелий оказался уже способным при нагревании проникать даже чрез кварц. Если атомный вес эфира, как аналога аргона и гелия, назовем дг (считая Н = 1), то плотность будет дг/2, потому чго в частице надо предполагать и для него лишь один атом. Если же так, то квадрат скорости v собственного движения частиц эфира будет, судя по общепризнанной и опытами с диффузиею оправданной, кинетической теории газов (доп. 63), превосходить квадрат скорости частиц водорода, во сколько плотность водорода превосходит плотность эфира, при равных температурах. Температуру небесного или мирового пространства ныне нельзя считать, по всему, что известно, ниже — 100°, вероятно, даже около — 60°, а приняв среднее — 80° при этой температуре, средняя скорость собственного движения частиц водорода близка к 1550 м в секунду, а потому [c.384]

Так, при окислении углеводородов возбуждение свечения происходит в элементарных актах рекомбинации перекисных радикалов, причем показано, что при этом образуются карбонильные соединения в триплетных электронно-возбужденных состояниях, с этим процессом конкурирует процесс образования этих же карбонильных соединений в невозбужденном состоянии, а сама хемилюминесценция является результатом излучательного перехода из возбужденного состояния в основное. Естественно, что с процессом излучения конкурируют все те процессы, которые обычно конкурируют с излучением при других способах возбуждения, т. е. процессы безызлучательной дезактивации с переходом на основной уровень (в жидкой фазе это происходит с участием тушителя). Кроме того, может идти передача энергии на другое вещество, активатор, с его возбуждением и последующим излучением кванта света этим активатором. Указанные вопросы подробно обсуждаются в л окладе, сейчас мне хочется подчеркнуть, что эта новая область интенсивно развивается как по линии изучения чистой хемилюминесценции при химических реакциях, так и по линии изучения слабой хемилюминесценции, обнаруженной в биологических системах (биохемилюминесценция). Число работ в [c.137]

В результате социально-биологической эволюции человека вырабатываются небиохимические методы превращения веществ— от варки пищи до химической промышленности небио-химические, небиофизические способы преобразования энергии — от сжигания веществ (огонь) до использования электричества и атомной энергии нефизиологические механизмы перемещения в пространстве — от телеги до спутника неф.изио-логические способы хранения, передачи и увел.ичения информации— письменность, библиотеки, радио, телеграф, телевидение, вычислительные машины. [c.228]

Помимо флуоресценции и фосфоресценции существует много других способов потери энергии возбужденными молекулами. Это внутренняя конверсия, безызлу-чательная передача энергий, пре-диссоциация, мономолекулярные и бимолекулярные (химические) реакции. [c.136]

Таким образом, свободнорадикальная полимеризация — один нз видов цепных процессов сиЕП еза полимеров. Как сравнительно И )остой способ получения полиме[)ов, она широко применяется в промышленности. Поляризация исходных молекул мономера облегчает их реакции с радикалами инициатора при химическом инициировании или при физических методах генерации радикалов, причем электроноакцепторные заместители способствуют большей стабильности радикалов мономера и растущих цепей. Этот процесс можно регулировать различными приемами как по скорости конверсии мономера, так и по величине молекулярной массы полимера, Для этого используют добавки ннзкомолекулярных веществ, выполняющих функции ингибиторов или замедлителей реакции, а также осуществляющих передачу реакционной цепи или снижающих энергию активации распада инициаторов на радикалы, Зна- [c.34]

Дальнейшее развитие биологии и медицины почти невозможно без применения методологических принципов современной биологической химии. Установление способов хранения и передачи генетической информации и принципов структурной организации белков и нуклеиновых кислот, расшифровка механизмов биосинтеза этих полимерных молекул, а также молекулярных механизмов трансформации энергии в живых системах, установление роли биомембран и субклеточных структур, несомненно, способствуют более глубокому проникновению в сокровенные тайны жизни и выяснению связи между структурой индивидуальных химических компонентов живой материи и их биологическими функциями. Овладение этими закономерностями и основополагающими принципами биологической химии не только способствует формированию у будущего врача диалектикоматериалистического понимания процессов жизни, но и дает ему новые, ранее недоступные возможности активного вмешательства в патологические процессы. Этими обстоятельствами диктуется необходимость изучения биологической химии студентами медицинских институтов. [c.9]

Такое электронно-возбужденное состояние может быть достигнуто путем передачи тепловой энергии лишь за счет нагревания до температуры не менее 2000 К, однако в отношении органических соединений об этом не может быть и речи. Вторым возможным способом возбуждения является поглощение веществом А квантов света в видимой и УФ-об-ластях. Согласно АЕ = = /гсД, это соответствует дополнительной энергии от 170 до 840 кДж-моль Эти величины в 10 —10 раз больше расстояний между соседними колебательными уровнями (см. раздел 1.4.6) и превышают энергию активации очень многих элементарных реакций. Поэтому образующиеся при поглощении света электронно-возбужденные частицы можно рассматривать как фотохимически активированные частицы. Их образование дает начало последующим элементарным процессам. Химические реакции, активация которых осуществляется фотохимически, называются фотохимическими реакциями. Электронное возбуждение представляет собой физический процесс. Оно принципиально отличается от термической активации или активации соударе- [c.148]

Передача электроэнергии

Передача электрической энергии – один из основных видов деятельности ПАО «Россети Ленэнерго».

Услуги по передаче электрической энергии – комплекс организационно и технологически связанных действий, в том числе по оперативно-технологическому управлению, которые обеспечивают передачу электрической энергии через технические устройства электрических сетей в соответствии с обязательными требованиями.

Правовые основы экономических отношений в сфере электроэнергетики установлены Федеральным законом от 26.03.2003 № 35-ФЗ «Об электроэнергетике». Он определяет полномочия органов государственной власти на регулирование этих отношений, основные права и обязанности субъектов электроэнергетики при осуществлении деятельности в сфере электроэнергетики (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии) и потребителей электрической энергии.

Общие принципы и порядок обеспечения недискриминационного доступа к услугам по передаче электроэнергии, а также принципы и порядок оказания этих услуг определены в Правилах недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 27.12.2004 № 861.

Недискриминационный доступ к услугам по передаче электрической энергии предусматривает обеспечение равных условий предоставления указанных услуг их потребителям независимо от организационно-правовой формы и правовых отношений с лицом, оказывающим эти услуги.

Потребителями услуг по передаче электрической энергии являются лица, владеющие на праве собственности или на ином законном основании энергопринимающими устройствами и (или) объектами электроэнергетики, технологически присоединенные в установленном порядке к электрической сети (в том числе опосредованно) субъекты оптового рынка электрической энергии, осуществляющие экспорт (импорт) электрической энергии, а также энергосбытовые организации и гарантирующие поставщики в интересах обслуживаемых ими потребителей электрической энергии

Услуги по передаче электрической энергии предоставляются сетевой организацией на основании договора о возмездном оказании услуг по передаче электрической энергии.

Договор оказания услуг по передаче электроэнергии с энергосбытовой организацией

Договор оказания услуг по передаче электроэнергии с потребителем

Договор оказания услуг по передаче электроэнергии и мощности со смежной сетевой организацией

Основные принципы и методы регулирования цен (тарифов) в электроэнергетике, а также основания и порядок установления (пересмотра, применения) цен (тарифов) в электроэнергетике утверждены Постановлением Правительства Российской Федерации от 29.12.2011 № 1178 «О ценообразовании в области регулируемых цен (тарифов) в электроэнергетике».

Правовые основы функционирования розничных рынков электрической энергии установлены Основными положениями функционирования розничных рынков, утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 04.05.2012 № 442. Этим же документом установлены Правила организации учета электрической энергии на розничных рынках (раздел X).

Основы регулирования отношений, связанных с введением полного или частичного ограничения режима потребления электрической энергии потребителям электрической энергии (мощности) – участникам оптового и розничных рынков электрической энергии, установлены Правилами полного и (или) частичного ограничения режима потребления электрической энергии, утвержденными Постановлением Правительства Российской Федерации от 04.05.2012 № 442.

В соответствии с «Основными положениями функционирования розничных рынков электрической энергии», утвержденными Постановлением Правительства РФ от 4 мая 2012г. №442, субъектами розничных рынков, обеспечивающими поставки электрической энергии потребителям электрической энергии, являются:

– исполнители коммунальной услуги;

– гарантирующие поставщики;

– энергосбытовые, энергоснабжающие организации;

– производители электрической энергии (мощности) на розничных рынках;

– сетевые организации;

– субъекты оперативно-диспетчерского управления в электроэнергетике, осуществляющие оперативно-диспетчерское управление на розничных рынках (системный оператор).

Данные субъекты электроэнергетики, в пределах своей ответственности, отвечают перед потребителями электрической энергии, приобретающими электрическую энергию (мощность) для собственных бытовых и (или) производственных нужд.

Потребители (юридические лица) заключают договоры электроснабжения с энергосбытовыми организациями (физические лица с исполнителем коммунальной услуги), в которых эти организации берут на себя ответственность за надежность обеспечения их электроэнергией и ее качество в соответствии с требованиями соответствующих технических регламентов и иными обязательными требованиями.

Таким образом, какие услуги по договору Вам оказывает одна из вышеперечисленных организаций – к такому субъекту энергетики необходимо обращаться по всем вопросам электроснабжения.

Для выполнения этих функций энергосбытовые организации заключают договоры оказания услуг по передаче электроэнергии с сетевыми организациями.

В частности, ПАО «Россети Ленэнерго» (как сетевая организация) оказывает услуги по передаче электрической энергии и осуществляет право заключения договоров оказания услуг по передаче электрической энергии с использованием объектов электросетевого хозяйства, принадлежащих другим собственникам и несет ответственность перед потребителями услуг по передаче электрической энергии согласно заключенному договору на оказание этих услуг.

Компания ПАО «Россети Ленэнерго» постоянно проводит работу по улучшению качества оказания услуг по передаче электроэнергии, в части повышения надежности электроснабжения и улучшения электромагнитной совместимости электрических сетей электроснабжения общего назначения ПАО «Россети Ленэнерго» с электрическими сетями потребителей электрической энергии. Это подтверждается соответствующими сертификатами на соответствие стандарту показателей и норм качества электрической энергии (КЭ) в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках, к которым присоединяются электрические сети, находящиеся в собственности различных потребителей электрической энергии, или приемники электрической энергии (точки общего присоединения). ПАО «Россети Ленэнерго» работает в соответствии с «Методическими указаниями по расчету уровня надежности и качества поставляемых товаров и оказываемых услуг для организации по управлению единой национальной (общероссийской) электрической сетью и территориальных сетевых организаций», утвержденными Приказом Минэнерго России от 29.11.2016 № 1256.

Для улучшения проводимой ПАО «Россети Ленэнерго» работы, в соответствии с действующим законодательством, а также в целях повышения качества оказываемых услуг по передаче электроэнергии, просим вас обращаться в адрес организации, с которой у вас заключен договор электроснабжения, т.е. в энергосбытовую организацию (гарантирующему поставщику).

При обращениях в адрес нашей компании энергосбытовых организаций, с которыми у ПАО «Россети Ленэнерго» заключен договор оказания услуг по передаче электроэнергии, необходимо предоставлять следующие сведения, которые должны иметь также и потребители:

1. Копии документов о технологическом присоединении, составляемые в процессе технологического присоединения энергопринимающих устройств к объектам электросетевого хозяйства, акт об осуществлении технологического присоединения, акт разграничения балансовой принадлежности электросетей, акт разграничения эксплуатационной ответственности сторон и, при необходимости, акт согласования технологической и аварийной брони электроснабжения потребителя электрической энергии (мощности).

2. Данные по компенсации реактивной мощности, релейной защите, управлению, автоматизации и диспетчеризации системы электроснабжения.

3. Описание дополнительных и резервных источников электроэнергии.

4. Фактическую нагрузку.

Отсутствие вышеуказанной информации значительно затрудняет работу ПАО «Россети Ленэнерго» по дальнейшему повышению качества оказываемых услуг по передаче электроэнергии, а также не позволяет проводить работы по уменьшению допустимого числа часов отключения в год, не связанного с неисполнением потребителем обязательств по соответствующим договорам и их расторжением, а также с обстоятельствами непреодолимой силы и иными основаниями, исключающими ответственность гарантирующих поставщиков, энергоснабжающих, энергосбытовых и сетевых организаций и иных субъектов электроэнергетики перед потребителем в соответствии с законодательством Российской Федерации и условиями договоров.

Обращаем ваше внимание, что согласно «Правилам полного и (или) частичного ограничения режима потребления электрической энергии», утвержденным постановлением Правительства Российской Федерации от 4 мая 2012г. №442, невыполнение потребителем электроэнергии условий договора, касающихся обеспечения функционирования устройств релейной защиты, противоаварийной и режимной автоматики, устройств компенсации реактивной мощности или подключение потребителем, к принадлежащим ему энергопринимающим устройствам, электропотребляющего оборудования, повлекшего нарушение характеристик технологического присоединения, указанных в документах о технологическом присоединении, являются обстоятельствами, при наступлении которых вводится режим ограничения потребления электрической энергии.

Передача электроэнергии: разные методы

Электроэнергия приобретает все большее значение в нашей жизни. В конце концов, именно с его помощью мы осуществляем различные виды деятельности, будь то отдых или работа. Но вы знаете, как устроена передача электроэнергии , чтобы она могла попасть в розетки вашего дома?

Страны с большими территориальными размерами, такие как Бразилия, обычно держат крупные генераторы, такие как плотины гидроэлектростанций, вдали от потребителей. Для передачи электроэнергии необходима линия электропередачи , которая проходит тысячи километров, чтобы добраться до городов.

Передача электроэнергии разделена на два этапа: передача в крупные центры и распределение, которое используется в городских центрах. Чтобы узнать больше об этом предмете и узнать о различных формах передачи, продолжайте читать!

Война токов

В конце 19 века две важные личности участвовали в дебатах о том, как будет передаваться электричество. С одной стороны был Никола Тесла, который вместе с Джорджем Вестингаузом выступал за использование переменного тока.С другой стороны, Томас Эдисон, сторонник постоянного тока.

Поскольку Эдисон не хотел терять свою монополию, он выступал за постоянный ток, исходя из рисков, которые может представлять переменный ток. С другой стороны, Тесла поддержал идею переменного тока из-за легкости изменения уровней напряжения с помощью трансформаторов.

Победителем в этом конфликте стал переменный ток, который с годами стал наиболее часто используемым при передаче и распределении электроэнергии.

Передача переменного тока

Помимо изобретателя, Тесла был также физиком и инженером, что помогло ему создать теоретическую основу для многофазных систем передачи электроэнергии. Среди его творений наиболее распространенной является трехфазная система, состоящая из трех токоведущих элементов одинаковой частоты и амплитуды.

Еще одно преимущество этой системы передачи энергии – это экономичность, поскольку даже при небольшом количестве проводящего материала она может осуществлять передачу с тем же количеством энергии.Следует помнить, что трехфазные генераторы меньше и легче, чем однофазные генераторы, поскольку они имеют больший КПД в своих подшипниках.

Трехфазный двигатель также меньше, чем его однофазный эквивалент той же мощности. Он не требует пусковой цепи, так как имеет постоянное вращающееся поле. Кроме того, крутящий момент (рычаг) двигателей постоянный, вызывая меньше вибраций.

Трехфазные выпрямители также имеют меньше пульсаций выпрямленного напряжения, чем однофазные выпрямители.Мощность этой системы постоянна в сбалансированной системе, тогда как в однофазной версии она отключается, когда ток или напряжение проходят через ноль.

Передача постоянного тока

С 1970-х годов наблюдается тенденция к развитию силовой электроники. Именно благодаря этим исследованиям появилась возможность передачи электроэнергии и распределения через высоковольтный постоянный ток (HVDC).

Чтобы выполнить это электрическое соединение, необходимо принять во внимание некоторые физические ограничения, такие как сеть передачи для электричества постоянного тока.Это потому, что через него можно использовать постоянный ток высокого напряжения для передачи больших блоков электрической энергии.

Преобразование между постоянным током и переменным током (используемым для повышения напряжения и уменьшения электрического тока) осуществляется с помощью выпрямителей с использованием высоковольтных полупроводников.

Использование HVDC дает ряд преимуществ, таких как системы развязки и экономия кабелей, выбор более легких конструкций. Эту передачу можно разделить на однополярную с одним проводником или биполярную с двумя проводниками.

Передача электроэнергии в Бразилии

В Бразилии есть две линии HVDC: Белу-Монте и Итайпу, которые доставляют энергию с севера и юга на юго-восток. В случае Итайпу, станция поставляет половину своей энергии в Парагвай (50 Гц), а другую половину – в Бразилию (60 Гц). Эта операция помогает повысить безопасность и надежность электрической системы.

Однако не вся энергия потребляется Парагваем, поскольку его излишки продаются в Бразилию. Поскольку эта другая частота не может быть напрямую включена в SIN (Национальная интегрированная система Бразилии), она выпрямляется в преобразовательных подстанциях и передается постоянным током.

Прибыв в штат Сан-Паулу, частота преобразуется обратно в переменный ток с частотой 60 Гц. Этот процесс делается для повышения безопасности и надежности всей электрической системы.

Узнайте о решениях Polyexcel!

Как видите, изоляторы необходимы для повышения защиты проводов и кабелей при передаче электроэнергии. Хорошая новость заключается в том, что Polyexcel является эталоном, когда речь идет о полимерных компаундах с высокими эксплуатационными характеристиками. Чтобы узнать характеристики каждого из них, посетите наш веб-сайт.

Основы системы передачи электроэнергии

Электроэнергия после выработки на генерирующих станциях (ТЭЦ, ГЭС, АПЛ и т. Д.) Передается потребителям для использования. Это связано с тем, что генерирующие станции обычно расположены далеко от центров нагрузки. Сеть, которая передает и доставляет электроэнергию от производителей к потребителям, называется системой передачи . Эта энергия может передаваться в форме переменного или постоянного тока. Традиционно переменный ток используется уже много лет, но HVDC (постоянный ток высокого напряжения) быстро набирает популярность.

Однолинейная схема системы электропередачи переменного тока

Типичная однолинейная диаграмма, которая представляет поток энергии в данной энергосистеме, показана ниже:

Электроэнергия обычно (или обычно) вырабатывается на 11 кВ на генерирующих станциях в Индии и Европе. Хотя в некоторых случаях напряжение генерации может быть выше или ниже. Генераторы, которые будут использоваться на электростанциях, доступны от 6 кВ до 25 кВ от некоторых крупных производителей. Это генерирующее напряжение затем повышается до 132 кВ, 220 кВ, 400 кВ или 765 кВ и т. Д.Повышение уровня напряжения зависит от расстояния, на которое должна передаваться мощность. Чем больше расстояние, тем выше будет уровень напряжения. Повышение напряжения должно уменьшить потери I ² R в , передавая мощность (при повышении напряжения ток уменьшается на относительную величину, так что мощность остается постоянной, и, следовательно, потери I ² R также уменьшает). Эта ступень называется первичная передача .

Напряжение понижается на приемной станции до 33 кВ или 66 кВ. Вторичная передача линии выходят из этой приемной станции для подключения подстанций, расположенных вблизи центров нагрузки (городов и т. Д.).

Напряжение снова снижено до 11 кВ на подстанции. Напрямую с этих подстанций можно питать крупных промышленных потребителей напряжением 11кВ. Также от этих подстанций выходят фидеры. Этот этап называется первичным распределением .

Фидеры представляют собой воздушные линии или подземные кабели, по которым мощность передается близко к точкам нагрузки (конечным потребителям) на расстояние до пары километров.Наконец, напряжение понижается до 415 В с помощью распределительного трансформатора, установленного на опоре, и подается на распределительные устройства. Снабжение конечных потребителей осуществляется по обслуживающей магистрали от дистрибьюторов. Вторичное распределение Система состоит из фидеров, распределителей и обслуживающей сети.

Различные типы систем трансмиссии

Однофазная система переменного тока
- Однофазная, двухпроводная
- однофазный, два провода с заземлением средней точки
- однофазный, трехпроводный
Двухфазная система переменного тока
- Двухфазная, трехпроводная
- двухфазный, четырехпроводный
Трехфазная система переменного тока
- Трехфазная, трехпроводная
- трехфазный, четырехпроводный
Система постоянного тока
- Двухпроводная система постоянного тока
- Два провода постоянного тока с заземлением средней точки
- Трехпроводный DC

Передача электроэнергии также может осуществляться с использованием подземных кабелей.Но строительство подземной линии электропередачи обычно обходится в 4-10 раз дороже, чем воздушная линия эквивалентного расстояния. Однако следует отметить, что стоимость строительства подземных линий электропередачи сильно зависит от местных условий. Кроме того, стоимость необходимого проводящего материала является одной из самых значительных затрат в системе передачи. Поскольку стоимость проводника составляет основную часть общей стоимости, ее необходимо учитывать при проектировании. При выборе системы передачи учитываются различные факторы, такие как надежность, эффективность и экономичность.Обычно используется воздушная система передачи.

Основные элементы ЛЭП

По экономическим соображениям для передачи электроэнергии широко используется трехфазная трехпроводная воздушная система. Ниже приведены основные элементы типичной энергосистемы.

Проводники: три для одинарной линии и шесть для двойной линии. Проводники должны быть подходящего размера (т. Е. Сечения). Это зависит от его текущей емкости.Обычно используются проводники ACSR (алюминиевый сердечник, армированный сталью).
Трансформаторы: Повышающие трансформаторы используются для повышения уровня напряжения, а понижающие трансформаторы используются для его понижения. Трансформаторы позволяют передавать мощность с более высоким КПД.
Линейные изоляторы: для механической поддержки линейных проводов и их электрической изоляции от опорных башен.
Опорные башни: для поддержки линейных проводов, подвешенных в воздухе над головой.
Защитные устройства: для защиты системы передачи и обеспечения надежной работы. К ним относятся заземляющие провода, молниеотводы, автоматические выключатели, реле и т. Д.
Регуляторы напряжения: для поддержания напряжения в допустимых пределах на принимающей стороне.

Передача электроэнергии | Инжиниринг

Передача электроэнергии – это один из процессов доставки электроэнергии потребителям. Это означает «массовую» передачу электроэнергии с места на место.

Линии электропередачи в Лунде, Швеция

Обычно передача электроэнергии осуществляется между электростанцией и подстанцией в непосредственной близости от населенного пункта. Это отличается от распределения электроэнергии, которое связано с доставкой от подстанции к потребителям. Из-за большого количества потребляемой мощности передача обычно происходит при высоком напряжении (110 кВ или выше). Электроэнергия обычно передается на большие расстояния по воздушным линиям электропередачи (например, на фото справа).Электроэнергия передается под землей в густонаселенных районах (например, в крупных городах), но ее обычно избегают из-за высоких емкостных и резистивных потерь.

Система передачи энергии иногда в просторечии называется «сеткой». Однако из соображений экономии сеть редко является сетью (полностью подключенной сетью) в математическом смысле. Обеспечиваются резервные пути и линии, так что мощность может быть направлена от любой электростанции к любому центру нагрузки по множеству маршрутов, в зависимости от экономики пути передачи и стоимости электроэнергии.Передающие компании проводят большой анализ для определения максимальной надежной пропускной способности каждой линии, которая из соображений стабильности системы может быть меньше физического предела линии. Дерегулирование электроэнергетических компаний во многих странах привело к возобновлению интереса к надежному экономическому проектированию передающих сетей. Разделение функций передачи и генерации является одним из факторов, способствовавших отключению электроэнергии в Северной Америке в 2003 году.

Передаточные башни в сельской местности Новой Зеландии

Передача электроэнергии переменного тока – это передача электроэнергии переменным током.Обычно в линиях передачи используется трехфазный переменный ток. На электрических железных дорогах иногда используется однофазный переменный ток в качестве тягового тока для железнодорожной тяги.

Сегодня обычно считается, что напряжение на уровне передачи составляет 110 кВ и выше. Более низкие напряжения, такие как 66 кВ и 33 кВ, обычно считаются напряжениями субпередачи, но иногда используются на длинных линиях с небольшими нагрузками. Обычно для распределения используются напряжения менее 33 кВ. Напряжение выше 230 кВ считается сверхвысоким напряжением и требует другой конструкции по сравнению с оборудованием, используемым при более низком напряжении.

Массовая передача энергии

Передающая сеть – это сеть электростанций, передающих цепей и подстанций. Энергия обычно передается в сети с помощью трехфазного переменного тока.

Капитальные затраты на электростанции настолько высоки, а спрос на электроэнергию настолько изменчив, что зачастую дешевле импортировать некоторую часть переменной нагрузки, чем генерировать ее на месте. Поскольку близлежащие нагрузки часто взаимосвязаны (жаркая погода в юго-западной части США [1] может привести к тому, что многие люди могут включить свои кондиционеры), импортная электроэнергия часто должна поступать издалека.Из-за непреодолимой экономики балансировки нагрузки передающие сети теперь охватывают страны и даже большие части континентов. Сеть взаимосвязей между производителями и потребителями энергии гарантирует, что мощность может течь, даже если одно соединение отключено.

Передача электроэнергии на большие расстояния почти всегда дороже, чем транспортировка топлива, используемого для производства этой электроэнергии. В результате возникает экономическая необходимость размещать топливные электростанции вблизи населенных пунктов, которые они обслуживают.Очевидным исключением являются гидроэлектрические турбины – трубы, заполненные водой под высоким давлением, дороже электрических проводов. Неизменяющаяся часть спроса на электроэнергию известна как «базовая нагрузка» и обычно лучше всего обслуживается объектами с низкими переменными затратами, но высокими постоянными затратами, такими как атомные или большие угольные электростанции.

Ввод сетки [править | править источник]

На генерирующих станциях энергия вырабатывается при относительно низком напряжении до 25 кВ (Grigsby, 2001, с.4-4), затем повышается трансформатором электростанции до более высокого напряжения для передачи на большие расстояния к точкам выхода из сети (подстанциям).

убытков [править | править источник]

Необходимо передавать электроэнергию при высоком напряжении, чтобы уменьшить процент потерь энергии. Для заданного количества передаваемой мощности более высокое напряжение снижает ток и, следовательно, резистивные потери в проводнике. Передача на большие расстояния обычно осуществляется по воздушным линиям с напряжением от 110 до 765 кВ.Однако при чрезвычайно высоких напряжениях, превышающих 2 миллиона вольт между проводником и землей, потери от коронного разряда настолько велики, что сводят на нет преимущество более низких потерь на нагрев в линейных проводниках.

Потери при передаче и распределении в США оценивались в 7,2% в 1995 году [2], а в Великобритании – в 7,4% в 1998 году [3].

В линии передачи переменного тока индуктивность и емкость линейных проводов могут быть значительными. Токи, протекающие в этих составляющих импеданса линии передачи, составляют реактивную мощность, которая не передает энергию нагрузке.Реактивный ток вызывает дополнительные потери в цепи передачи. Доля резистивной (в противоположность реактивной) мощности от общего потока энергии (мощности) является коэффициентом мощности. Коммунальные предприятия добавляют в систему конденсаторные батареи и другие компоненты, такие как фазосдвигающие трансформаторы, статические компенсаторы VAr и гибкие системы передачи переменного тока (FACTS), для управления потоком реактивной мощности для снижения потерь и стабилизации напряжения в системе.

HVDC [править | править источник]

Высоковольтный постоянный ток (HVDC) используется для передачи большого количества энергии на большие расстояния или для соединения между асинхронными сетями.Когда электрическая энергия должна передаваться на очень большие расстояния, может быть более экономичным использовать постоянный ток вместо переменного. Для длинной линии передачи меньшие потери и меньшая стоимость строительства линии постоянного тока могут компенсировать дополнительные затраты на преобразовательные подстанции на каждом конце линии. Кроме того, при высоких напряжениях переменного тока значительное количество энергии теряется из-за коронного разряда, емкости между фазами или, в случае проложенных кабелей, между фазами и почвой или водой, в которой находится кабель.Поскольку поток мощности через линию HVDC напрямую регулируется, линии HVDC иногда используются в сети для стабилизации сети от проблем управления с потоком энергии переменного тока. Ярким примером такой линии электропередачи является Pacific Intertie, расположенная на западе США.

Выход из сетки [править | править источник]

На подстанциях снова используются трансформаторы для понижения напряжения до более низкого напряжения для распределения между коммерческими и бытовыми потребителями.Это распределение осуществляется с помощью комбинации субпередач (от 33 кВ до 115 кВ, в зависимости от страны и требований заказчика) и распределения (от 3,3 до 25 кВ). Наконец, в точке использования энергия преобразуется в низкое напряжение (от 100 до 600 В, в зависимости от страны и требований заказчика).

Операторам протяженных линий электропередачи необходимы надежные средства связи для управления энергосистемой и, зачастую, соответствующими объектами генерации и распределения. Реле защиты с обнаружением неисправностей на каждом конце линии должны обмениваться данными для отслеживания потока мощности в защищаемый участок линии и из него.Защита линии передачи от коротких замыканий и других неисправностей обычно настолько критична, что телекоммуникации с обычными операторами связи оказываются недостаточно надежными. В отдаленных районах общий оператор связи может вообще отсутствовать. Системы связи, связанные с проектом передачи, могут использовать:

Редко и на небольших расстояниях коммунальное предприятие использует контрольные провода, натянутые вдоль пути линии передачи. Арендованные каналы от общих операторов связи не являются предпочтительными, поскольку их доступность не контролируется организацией по передаче электроэнергии.

Линии передачи также могут использоваться для передачи данных: это называется несущей линии питания или ПЛК. Сигналы ПЛК могут быть легко получены с помощью радио для длинноволнового диапазона.

Иногда также используются кабели связи, использующие конструкции линий передачи. Обычно это оптоволоконные кабели. Часто они встроены в заземляющий проводник. Иногда используется автономный трос, который обычно крепится к верхней перекладине. В системе EnBW в Германии кабель связи может быть подвешен к заземляющему проводнику или протянут как отдельный кабель.

В некоторых юрисдикциях, например в Миннесоте, компаниям по передаче энергии запрещается продавать избыточную полосу пропускания связи или действовать в качестве общего оператора связи. Там, где это разрешено регулирующей структурой, коммунальное предприятие может продавать емкость в дополнительных «темных волокнах» обычному оператору связи, обеспечивая другой поток доходов для линии.

Передача электроэнергии является естественной монополией, и во многих странах предпринимаются шаги по отдельному регулированию передачи (см. Рынок электроэнергии Новой Зеландии).В США Федеральная комиссия по регулированию энергетики выпустила уведомление о предлагаемом нормотворчестве, в котором излагается предлагаемый стандартный дизайн рынка (SMD), который предусматривает создание региональных передающих организаций (RTO). Первым RTO в Северной Америке является Независимый оператор системы передачи на Среднем Западе (MISO) [4]. Полномочия MISO распространяются на части сети электропередач на Среднем Западе США и в одной провинции Канады (в рамках соглашения о координации с Manitoba Hydro). MISO также управляет оптовым рынком электроэнергии в американской части этого региона.

В июле 2005 года новый председатель FERC Джозеф Келлихер объявил о прекращении усилий по SMD, поскольку, согласно FERC, «нормотворчество было вытеснено добровольным формированием RTO и ISO».

Испания была первой страной, учредившей Региональную организацию по транспортировке. В этой стране операции по передаче и рыночные операции контролируются отдельными компаниями. Оператором системы передачи является Red Eléctrica de España (REE) [5], а оператором оптового рынка электроэнергии – Operador del Mercado Ibérico de Energía – Polo Español, S.А. (ОМЕЛ) [6]. Передающая система Испании взаимосвязана с системами Франции, Португалии и Марокко.

Некоторые утверждают, что проживание вблизи высоковольтных линий электропередач представляет опасность для животных и людей. Некоторые утверждали, что электромагнитное излучение от линий электропередач повышает риск некоторых видов рака. Некоторые исследования поддерживают эту теорию, а другие нет. Большинство исследований на больших популяциях не показывают четкой корреляции между раком и близостью линий электропередач, но исследование Оксфордского университета 2005 года обнаружило статистически значимое повышение заболеваемости детской лейкемией. [7].Недавние исследования (2003 г.) связывают разрыв ДНК с низкоуровневыми магнитными полями переменного тока.

В настоящее время основная научная точка зрения состоит в том, что линии электропередач вряд ли будут представлять повышенный риск рака или других соматических заболеваний. Подробное обсуждение этой темы, включая ссылки на различные научные исследования, можно найти в FAQ по линиям электропередач и раку. Этот вопрос также подробно обсуждается в книге Роберта Л. Пака Voodoo Science .

Альтернативные методы передачи [править | править источник]

Хидэцугу Яги попытался разработать систему беспроводной передачи энергии.Хотя ему удалось продемонстрировать доказательство концепции, инженерные проблемы оказались более обременительными, чем обычные системы. Однако его работа привела к изобретению антенны яги.

Другая форма беспроводной передачи энергии была изучена для передачи энергии от солнечных энергетических спутников на Землю. Массив микроволновых передатчиков высокой мощности будет передавать энергию на ректенну в ненаселенной пустынной местности. Любой проект спутника солнечной энергии сталкивается с серьезными инженерными, экологическими и экономическими проблемами.

Существует возможность использования сверхпроводящего кабеля для снабжения потребителей электроэнергией, учитывая, что при использовании этого метода количество отходов сокращается вдвое. Такие кабели особенно подходят для районов с высокой плотностью нагрузки, таких как деловой район крупных городов, где покупка полосы отвода кабелей будет очень дорогостоящей. [8]

Специальные сети электропередач для железных дорог [править | править источник]

В некоторых странах, где электропоезда работают на переменном токе низкой частоты (например,грамм. 16,7 Гц и 25 Гц) существуют отдельные однофазные тяговые электрические сети, эксплуатируемые железными дорогами. Эти сети питаются от отдельных генераторов на некоторых электростанциях или от преобразователей тягового тока от трехфазной сети переменного тока общего пользования. Примеры напряжений передачи включают:

25 кВ (Великобритания)
25 и 50 кВ (ЮАР)
66 и 132 кВ (Швейцария)
110 кВ (Германия, Австрия)

Григсби, Л.L., et al. Справочник по электроэнергетике . США: CRC Press. (2001). ISBN 0-8493-8578-4

Westinghouse Electric Corporation, « Патенты на передачу электроэнергии; многофазная система Tesla ». (Передача энергии; многофазная система; патенты Tesla)

Система передачи и как она работает

Многие люди удивляются, узнав, что электричество по самой своей природе не может храниться – по крайней мере, с экономической точки зрения, в каких-либо заметных количествах (помимо того, что вы найдете в батарее).

Это означает, что электричество должно производиться и подаваться в тот момент, когда оно необходимо. Система передачи, которая доставляет вам электричество с поразительной скоростью 186 000 миль в час (почти скорость света), делает это возможным.

Как представлено в разделе «Понимание передачи», электрическая система включает в себя производство, передачу и распределение. Потребность в массовых передачах возникла по мере роста спроса на электроэнергию, а небольшие электростанции, которые могли обслуживать только их местность, перестали соответствовать требованиям.Новые, более крупные электростанции вступили в строй, но были далеко от центров нагрузки. Линии электропередачи были единственным способом доставить электроэнергию туда, где она была необходима.

При подключении удаленных генерирующих станций к клиентам также возникла небольшая проблема. Электричество должно передаваться по проводам. Провода создают сопротивление потоку энергии, и это сопротивление создает небольшие потери передаваемой энергии. Ничего страшного для очень коротких расстояний; но чем длиннее провод, тем больше сопротивление и больше потери.

Решением проблемы сопротивления является увеличение напряжения (или «давления»), при котором электричество проталкивается по проводам. Чем выше напряжение, тем лучше система способна преодолевать сопротивление и минимизировать потери. Таким образом, сегодня, когда энергия перемещается на сотни или тысячи миль от места ее генерации, линии высокого напряжения 230, 500 или 765 киловольт обеспечивают быструю доставку электроэнергии с минимальными потерями энергии.

Почему Башни?

В то время как электричество иногда можно передавать под землей, в «оптовых» системах передачи часто используются воздушные провода.Часто задаваемый вопрос о воздушных проводах, особенно в процессе планирования, – зачем нужны такие большие стальные башни. Два основных ответа – безопасность и надежность.

Из-за использования высокого напряжения местные, государственные и федеральные нормативные акты предъявляют определенные требования к построению линий электропередачи, в первую очередь в интересах безопасности. Одно из этих ключевых требований заключается в том, насколько высоко над землей должны находиться провода в самой нижней точке (известной как «зазор»).Требования к свободному пространству могут сильно различаться, но обычно бывает в пределах 60–150 футов.

С требованиями к высоте возникает дополнительная потребность в устойчивости. Линии электропередачи и опоры должны противостоять ряду неблагоприятных факторов окружающей среды, от сильного ветра до отрицательных температур, когда ледяные и снежные отложения в противном случае могли бы вызвать обрушение линии или опоры. В результате высоковольтные опоры обычно строятся так, чтобы выдерживать так называемые 50- или 100-летние штормы, чтобы погодные условия не прерывали работу электроснабжения.

Внутри проводов

Мощность передается по проводам переменного или постоянного тока. У обоих есть свои преимущества; однако «трехфазный переменный ток» – наиболее распространенный метод, используемый во всем мире.

При передаче переменного тока (AC) движение электрического заряда периодически меняет направление. В трехфазной системе переменного тока по проводам проходят три переменных тока, пиковые значения которых достигаются в разное время.

Трехфазные системы также можно разделить на одно- или двухконтурные.Двойная цепь означает, что структура передачи содержит два набора линий передачи, каждая из которых имеет три проводника (провода).

В системах постоянного тока (DC) поток электрического заряда идет только в одном направлении. Система работает при постоянном максимальном напряжении, что позволяет существующим коридорам линий электропередачи с проводниками одинакового сечения передавать на 100% больше энергии в области с более высоким потреблением, чем переменный ток.

Трехфазные системы переменного тока обычно считаются менее дорогостоящими, чем системы постоянного тока для более коротких расстояний (менее 400 миль).AC также предлагает некоторые преимущества с точки зрения повышения и понижения (см. Ниже), которые могут сделать его лучшей альтернативой, когда в линии есть несколько промежуточных соединений для обслуживания сообществ на ее маршруте.

Для больших расстояний и даже для более коротких расстояний, где нет промежуточных ответвлений, системы постоянного тока имеют два преимущества в дополнение к их способности обеспечивать значительно большую мощность. Во-первых, их дешевле построить, потому что им не нужно столько проводов, сколько для трехфазных систем.Во-вторых, они более эффективны с точки зрения предотвращения электрических потерь из-за сопротивления в линиях. В-третьих, системы постоянного тока также предлагают преимущества, связанные с надежностью. Изменения нагрузки, которые могут вызвать рассинхронизацию некоторых участков сети переменного тока и привести к каскадным сбоям в сети, не окажут такого же влияния, например, на систему постоянного тока. Более того, в таком сценарии звено постоянного тока может использоваться для стабилизации сети переменного тока.

Системы

постоянного тока также имеют свои недостатки, особенно с точки зрения стоимости и оборудования, связанного с повышением и понижением напряжения, но, учитывая преимущества постоянного тока в целом, многие операторы энергосистем рассматривают более широкое использование систем постоянного тока.

Шаг вперед и шаг вниз

Хотя электричество, проходящее по высоковольтным проводам, может иметь за собой силу 230, 500 или 765 киловольт, это не то, как поток начинается в источнике генерации; это не то, чем все закончится, когда в ваш дом попадет электричество. На самом деле, это было бы небезопасно с обеих сторон, если бы это было так.

В системе электропередачи подстанции и трансформаторы играют ключевую роль, повышая напряжение от генератора до магистральных линий электропередачи и понижая его от линий электропередачи к местным линиям, которые распределяют электроэнергию в вашем доме.

По мере того, как энергия вырабатывается, она покидает источник электростанции с напряжением около 20 киловольт. Затем трансформаторы повышают напряжение до уровня, подходящего для передачи – так же, как насос используется для увеличения давления воды в трубе.

Когда электричество достигает центра нагрузки, местное коммунальное предприятие доставляет его по районам и предприятиям, понижая напряжение на подстанциях и отправляя его по сети фидерных (или распределительных) линий. Напряжения для первичных распределительных линий находятся в пределах 2.4 и 34,5 кВ. Затем напряжение снова понижается через распределительные трансформаторы до уровня 120 и 240 вольт в жилых помещениях.

Методы тестирования производительности систем беспроводной передачи энергии на большие расстояния | EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking

Примеры испытаний и анализ лазерных систем беспроводной передачи энергии

В соответствии с условиями испытаний, приведенными в таблице 1, были протестированы как характеристики лазера, так и характеристики системы.

Эксплуатационные испытания лазеров

Выходные характеристики и эффективность преобразования лазера для различных входных мощностей показаны в таблице 2. Согласно данным в таблице, соотношение между выходной мощностью полупроводникового лазера и мощностью было получено питание, и была получена форма волны эффективности преобразования.

Таблица 2 Результаты испытаний лазерной системы беспроводной передачи энергии Рис. 5

Соотношение ввода-вывода для системы на основе полупроводникового лазера

На рис. 5 показана зависимость выходной мощности полупроводникового лазера от источника питания.Оптическая мощность лазеров линейно увеличивается с увеличением источника питания постоянного тока, а эффективность электрооптического преобразования достигает 46 \ (\% \). Внутренние потери, последовательное сопротивление и пороговый ток полупроводникового лазера снижают его эффективность фотоэлектрического преобразования. Среди них внутренние потери в основном вызваны потерями свободных носителей в ограничивающем слое и в квантовой яме; сопротивление лазерного волноводного слоя p-типа и потери свободных носителей в сильно легированном ограничивающем слое p-типа приводят к высокому последовательному сопротивлению и высоким общим потерям для этого лазера [13].

Рис. 6

Эффективность преобразования полупроводникового лазера

Как показано на рисунке 6, эффективность электрооптического преобразования полупроводникового лазера линейно увеличивается с увеличением источника питания, затем медленно увеличивается до пикового значения и, наконец, постепенно уменьшается. Предполагая, что выходная оптическая мощность лазера равна P , мощность источника постоянного тока лазера равна \ (P_ {1} \), эффективность преобразования переменного тока в оптическую мощность равна \ (\ eta _ {1} \), а схема выпрямителя Эффективность преобразования переменного тока в постоянный составляет \ (\ eta _ {2} \), отсюда следует, что эффективность электрооптического преобразования лазера составляет \ (\ eta _ {\ text {electro-opt}} = P / P_ {1 } \), а эффективность преобразования переменного тока в оптическую мощность равна \ (\ eta _ {1} \) = \ (\ eta _ {\ text {electro-optical}} \) \ (\ times \) \ (\ eta _ {2} \).При увеличении источника питания с 73,5 до 323 Вт эффективность электрооптического преобразования лазера увеличилась с 31,5 \ (\% \) до 46 \ (\% \). Впоследствии, когда мощность источника питания увеличилась до 415 Вт, эффективность преобразования медленно снизилась до 44,6 \ (\% \). Эффективность преобразования переменного тока в оптическую мощность была снижена на 10%, а форма волны соответствовала тенденции эффективности электрооптического преобразования. Потери энергии в полупроводниковых лазерах могут происходить пятью путями: (1) джоулев нагрев, (2) утечка носителей заряда, (3) подпороговое спонтанное излучение, (4) потеря напряжения и 5) рассеяние фотонов и потеря поглощения носителей [14].По мере увеличения источника питания лазера носители вводятся в активную область, и потери на безызлучательную рекомбинацию и потери на рассеяние фотонов также увеличиваются. Структурные параметры лазера делают их взаимно ограничивающими. Когда достигается оптимальная рабочая точка, баланс нарушается; после оптимальной рабочей точки эффективность начинает медленно снижаться [15]. Эффективность преобразования оптической мощности в переменный ток демонстрирует аналогичные тенденции. Добавление выпрямительного модуля вызывает потерю мощности, снижая эффективность на 10 \ (\% \) по сравнению с эффективностью электрооптического преобразования постоянного тока.Результаты испытаний обеспечивают хорошую основу для исследований по оптимизации высокоэффективных линейных массивов лазеров и систем беспроводной передачи энергии на основе лазеров.

Проверка производительности всей системы

Лазерный луч и пятно на панели кюветы наблюдались с помощью инфракрасного наблюдателя, а пятно, попадающее в центр датчика, было откалибровано, как показано на рис. 7.

Рис. 7

Луч лазерного излучения и приемный конец

Измеренные данные эксперимента показаны на рис.{2} \), входная мощность переменного тока системы составляла 579,2 Вт, источник питания постоянного тока лазера – 414,2 Вт, нагрузка стабильно могла принимать мощность постоянного тока 45,86 Вт; КПД преобразования всей системы (вход переменного тока в выход постоянного тока) достиг 7,9%.

Рис. 8

Схема системы беспроводной передачи энергии на основе лазера

Проведя эксперимент при различных уровнях входной мощности, были получены характеристики мощности лазера и тенденции эффективности преобразования энергии.Анализ этих тенденций показал, что при облучении лазером с длиной волны 808 нм выходная мощность линейно увеличивалась с входной мощностью, а затем тенденция к увеличению ослаблялась; эффективность преобразования энергии сначала увеличивалась до оптимальной точки, а затем снижалась.

Примеры тестирования и анализ систем беспроводной микроволновой передачи энергии

В соответствии с условиями тестирования, приведенными в таблице 3, был организован испытательный полигон для тестирования производительности системы беспроводной микроволновой передачи энергии.Физическое устройство показано на рис. 9 и 10.

Таблица 3 Условия испытаний в микроволновой печи Рис.9

Система передачи СВЧ диапазона X

Рис.10

Выпрямительная антенна приемного конца

В таблице 4 для последовательности управления перечислены выходные характеристики и эффективность преобразования системы для различных значений входной мощности. Согласно данным таблицы, была получена зависимость между выходной мощностью постоянного тока и входной мощностью, и были построены графики осциллограмм преобразования микроволновой мощности, как показано на рис.11 и 12 соответственно.

Рис.11

Результаты преобразования входной-выходной мощности

Как показано на рис. 11, выходная мощность постоянного тока ректенны увеличивается с увеличением входной мощности системы. После того, как входная мощность достигла 4500 Вт, выходная мощность начала уменьшаться. Тенденция формы волны эффективности преобразования была аналогичной, достигая максимальной эффективности 10,4% при 4500 Вт, а затем уменьшаясь по мере дальнейшего увеличения входной мощности. Оптимальная рабочая мощность системы передачи электроэнергии определена как 4500 Вт.

КПД системы сначала линейно увеличивался, а затем снижался. Это произошло из-за того, что усилитель мощности в генераторе микроволновой энергии нелинейно реагировал на сильные сигналы, и его нелинейность возрастала с увеличением входной мощности, что, вероятно, приводило к нелинейным показателям, таким как сжатие усиления, интермодуляционные искажения и гармонические искажения. Кроме того, мощность, потребляемая усилителем мощности, составляет половину или более энергии, потребляемой системой, а рассеиваемая мощность увеличивает температуру силовой лампы и резонатора.Повышение температуры влияет на характеристики усиления, равномерность усиления и линейность усилителей мощности; таким образом, влияя на эффективность передачи системы [16].

Частичные данные, измеренные в ходе эксперимента, показаны на рис. 12.

Рис. 12

Схема системы передачи энергии на основе микроволн

Частота передачи мощной системы микроволновой передачи составляла 10 ГГц, дальность передачи 100 м, площадь апертуры передающей антенны 2 м \ (^ {2} \), площадь приемной антенны 4 м \ (^ {2} \), входная мощность 4500 Вт.Стабильная выходная мощность постоянного тока системы составила 468 Вт, а КПД системы достиг 10,4%.

Какими способами можно передавать энергию?

Нам нужно изучить три метода передачи энергии: проводимость, конвекция и излучение.

1. Проводимость:

Тепло – это тепловая энергия, и в твердых телах она может передаваться за счет теплопроводности. Тепло передается от более горячего конца объекта к холодному за счет вибрирующих частиц твердого тела.Более горячие частицы сильно вибрируют и заставляют вибрировать частицы рядом с ними, так как они тоже получают тепловую энергию. Твердые тела являются проводниками тепла из-за того, насколько плотно упакованы их частицы.

Например: когда кастрюля ставится на плиту, со временем ручка тоже нагревается. Из-за теплопроводности -> тепло от дна сковороды вызовет вибрацию частиц, а затем заставит все окружающие частицы вибрировать, пока ручка не станет горячей.

2. Конвекция:

Жидкости, то есть как газы, так и жидкости, могут передавать тепловую энергию путем конвекции.Проще всего это объяснить на примере:

Представьте стакан с водой, нагреваемой снизу. Когда частицы воды на дне нагреваются, они расширяются и становятся менее плотными. Это означает, что они поднимутся на верхнюю часть стакана, а на их место упадут другие более холодные частицы воды. Через некоторое время «новые» холодные частицы внизу нагреются, а затем поднимутся наверх, поскольку станут менее плотными. Вода наверху, которая была нагрета первой, к тому времени немного остынет, поэтому опустится вниз, но затем снова нагреется, и тот же процесс повторится снова.

Этот постоянный поток жидкости из-за расширения / изменения плотности частиц называется конвекционным током. Со временем вся жидкость достигает постоянной температуры.

3. Излучение:

Излучение отличается от двух других процессов, поскольку для передачи энергии не требуются частицы. Вместо этого инфракрасное излучение – это разновидность электромагнитного излучения. Это означает, что энергия передается волнами, а не частицами.

Радиация – это то, как мы ощущаем тепло от солнца на Земле, поскольку волны могут проходить через космический вакуум, где нет частиц.

продуктов, передающих энергию для создания движения

Элементы машин обладают уникальными функциями. Некоторые из них используются для удержания компонентов, некоторые используются для передачи энергии, а другие используются для поддержки дополнительных компонентов, включая подшипники, оси, кронштейны и многое другое.

Продукты передачи энергии передают энергию для создания движения. Процесс передачи мощности передает движение от одного вала к другому с соединением между ними, как ремень, цепь или шестерня.Продукты для передачи энергии обычно используются в промышленной автоматизации, строительной технике и системах транспортировки материалов.

Bearing & Drive Systems стремится быть ведущим поставщиком подшипников и продуктов для передачи энергии на глобальный рынок сбыта. Мы предлагаем постоянно расширяющийся ассортимент продукции для передачи энергии, предназначенный для повышения надежности и эффективности промышленного оборудования и механизмов. В этой статье мы обсуждаем типы способов и устройств передачи энергии.

Метод передачи – это метод, который соответствует «силовой машине и рабочей части машины с точки зрения конфигурации энергии, скорости движения и формы движения».

Четыре метода передачи энергии для передачи энергии для создания движения

Мы рассматриваем четыре метода передачи энергии с упором на передачу механической энергии.

1. Механическая передача энергии

Engineering Product Design цитирует:

«Механическая передача энергии – это передача энергии от места, где она генерируется, к месту, где она используется для выполнения работы с использованием машин, механических соединений и элементов механической передачи энергии.«

Преимущества заключаются в эффективной передаче мощности, изменении скорости вращения и преобразовании вращательного движения в линейное возвратно-поступательное движение.

Типы элементов механической передачи энергии включают широкий спектр:

Тормоза и сцепления – используются для включения и выключения передаваемой мощности.

Цепи и звездочки – используются для передачи мощности, когда необходимо точное передаточное число.

Шестерни и зубчатые передачи – «Зубчатая передача – это система механической передачи энергии, в которой шестерни установлены на валах, поэтому зубья сопряженных шестерен входят в зацепление, и каждая из них катится друг на друга по диаметру делительной окружности.”(источник) Шестерни считаются жесткими соединителями.

Приводные винты – используются в качестве элемента рычажного механизма передачи энергии

Валы – применяются в конструкции всех видов механического оборудования. Такие компоненты, как муфты, шестерни, шкивы и многое другое, устанавливаются на вал для передачи мощности или вращения.

2. Электропривод

Под электрическим приводом понимаются электродвигатели, используемые для привода производственного оборудования, транспортных средств и др.

Преобразует электрическую энергию в механическую.

3. Пневматическая трансмиссия

Станок MFG цитирует …

«Пневматическая трансмиссия использует сжатый газ в качестве рабочего тела, а гидравлическая передача энергии за счет давления газа».

У этого метода есть свои плюсы и минусы. Основное преимущество заключается в том, что в качестве рабочего тела используется сжатый газ, его легко получить и его стоимость невысока.

Однако

Из-за сжимаемости воздуха рабочая скорость менее стабильна, а давление воздуха может быть низким и потребовать подачи воздуха.(источник)

4. Гидравлическая трансмиссия

Гидравлическая трансмиссия – это передача энергии и управления с использованием жидкости в качестве рабочего тела.

«Жидкость обычно используется для минеральных масел. Ее функция аналогична функциям элементов трансмиссии, таких как ремни, цепи и шестерни в механической трансмиссии». (источник)

Рынок промышленной передачи электроэнергии

Рынок промышленных трансмиссий работает с базовыми продуктами с открытым приводом, такими как ременные передачи, цепные передачи, зубчатые передачи, и каждая из них имеет свой набор преимуществ и недостатков.

Устройства передачи энергии

1. Технология ременного привода – передача движения от одного вала к другому с помощью ленты, проходящей через два шкива.

2. Технология цепного привода – передача мощности от одного компонента к другому через связанную цепь и звездочки.

3. Зубчатая передача – передает мощность на короткое расстояние с постоянным передаточным числом.

Ресурс:

Взгляд на технологию ремня, цепи и зубчатого привода

Заключение

Энергия необходима для привода машин и оборудования различного назначения.

Способы передачи энергии: Как осуществляется передача электрической энергии?

Полуволновая передача энергии по однопроводным линиям |

Передача тепла (холода)

Передача электричества без потерь ⋆ Geoenergetics.ru

От простого — к сложному, все более надежному

Мало произвести – нужно уметь передать

Киловольты видны невооруженным глазом

Коронный разряд – это красиво

При всем богатстве выбора фаз у электротока всегда три

Перспективы постоянного тока

ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА РАССТОЯНИИ КАК АЛЬТЕРНАТИВА УСТАРЕВШИМ СПОСОБАМ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА — NovaUm.Ru

ТЕХНОЛОГИИ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА РАССТОЯНИИ КАК АЛЬТЕРНАТИВА УСТАРЕВШИМ СПОСОБАМ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Технические науки

Исхаков Рамзил Фаритович

Список литературы

Электричество без проводов. Это возможно?

Электричество без проводов. Это возможно?

Способ передачи электроэнергии на высокой частоте

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Формула изобретения

Химические способы передачи энергии – Справочник химика 21

Передача электроэнергии

Передача электроэнергии: разные методы

Война токов

Передача переменного тока

Передача постоянного тока

Передача электроэнергии в Бразилии

Узнайте о решениях Polyexcel!

Основы системы передачи электроэнергии

Однолинейная схема системы электропередачи переменного тока

Различные типы систем трансмиссии

Основные элементы ЛЭП

Передача электроэнергии | Инжиниринг

Ввод сетки [править | править источник]

убытков [править | править источник]

HVDC [править | править источник]

Выход из сетки [править | править источник]

Альтернативные методы передачи [править | править источник]

Специальные сети электропередач для железных дорог [править | править источник]

Система передачи и как она работает

Почему Башни?

Внутри проводов

Шаг вперед и шаг вниз

Методы тестирования производительности систем беспроводной передачи энергии на большие расстояния | EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking

Примеры испытаний и анализ лазерных систем беспроводной передачи энергии

Эксплуатационные испытания лазеров

Проверка производительности всей системы

Примеры тестирования и анализ систем беспроводной микроволновой передачи энергии

Какими способами можно передавать энергию?

продуктов, передающих энергию для создания движения

Рынок промышленной передачи электроэнергии

Заключение

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ