Производство, передача и потребление электроэнергии (продолжение)

Передача и потребление электроэнергии

На больших электростанциях электрическая энергия вырабатывается под напряжением в десятки тысяч вольт. Затем для уменьшения потерь при передаче на большие расстояния напряжение повышают в десятки раз — до сотен тысяч вольт.

Почему электрическую энергию передают на большие расстояния под высоким напряжением?

Главная причина потерь при передаче энергии — это нагревание проводов, то есть превращение электрической энергии во внутреннюю. Как уменьшить эти потери?

Как вы уже знаете, согласно закону Джоуля — Ленца при прохождении тока в проводнике выделяется количество теплоты Q = I²Rt, где I — сила тока, R — сопротивление проводника, t — время. Следовательно, чтобы уменьшить нагревание проводов, надо уменьшать их сопротивление и силу тока в них. Для уменьшения сопротивления увеличивают диаметр проводов, но «резервы» тут не так уж велики: очень толстые провода будут слишком тяжелы (к тому же это приводит к большому расходу металла). Поэтому стараются максимально уменьшить силу тока в проводах.

Для сохранения той же передаваемой мощности при уменьшении силы тока в некоторое число раз необходимо во столько же раз увеличить напряжение, так как мощность, передаваемая потребителю, равна произведению Р = UI, где U — напряжение в сети. Отсюда сила тока Подставляя это выражение в выражение Q = I²Rt для количества теплоты, выделяемой в проводах, получаем: откуда видно, что при заданной передаваемой мощности Р и заданном сопротивлении проводов R «тепловые потери» в проводах обратно пропорциональны квадрату напряжения U.

В высоковольтных линиях электропередач напряжение составляет сотни тысяч вольт, что в тысячи раз больше напряжения в квартирах (обычно это 220 В).

А ведь при повышении напряжения в тысячу раз потери на нагревание проводов уменьшаются в миллион раз!

Хотя высокое напряжение и имеет описанные выше большие преимущества, у него есть и огромный недостаток: оно опасно для жизни.

Поэтому перед передачей потребителю напряжение в несколько этапов понижают в тысячи раз.

<<< К началу Окончание >>>