Co omezuje přenos elektřiny?
Existuje několik klíčových faktorů, které omezují přenos elektřiny, jako je vzdálenost mezi generátorem a koncovým uživatelem, energie původního přenosu, materiál použitý k přenosu elektřiny a umístění vysílačů a kondenzátorů. Kterýkoli z těchto faktorů může omezit sílu elektrické energie na konečného uživatele. Všechny tyto problémy musí být vždy pečlivě sledovány, aby byl zajištěn bezpečný přenos elektřiny.
Jak je energie přenášena po obvodu, určité procento energie je ztraceno. Je to kvůli energii potřebné k přesunu elektřiny ze zdroje energie na uživatele. Míra ztráty je definována v Joulově zákonu. Tento zákon uvádí, že množství ztracené energie je úměrné druhé mocnině proudového napětí.
Aby bylo zaručeno dodání určité úrovně elektřiny konečnému uživateli, je elektřina přenášena při velmi vysokém napětí. Pokud je napětí vyšší než 2 000 kilovoltů, je třeba vzít v úvahu ztrátu koronového výboje. Ztráta koronového výboje je množství energie ztracené vytvořením elektrického pole obklopujícího elektrické vedení, když přenáší elektřinu. K tomuto výboji dochází přirozeně a je příčinou bzučivého zvuku vyzařovaného vysokonapěťovými vedeními. V průměru existuje energetická ztráta 7,2%, kterou lze připsat pohybu elektřiny, což omezuje přenos elektřiny na velké vzdálenosti.
Elektřina se přenáší pomocí sady vysokonapěťových kabelů k přenosu elektrického proudu ze stanice na výrobu energie do řady transformátorů. Tyto kabely jsou velmi silné a jsou navrženy tak, aby odolaly velkému množství tepla generovaného elektřinou při pohybu kabely. Tepelný práh kabelů je faktorem, který omezuje přenosové rychlosti elektřiny. Jak se objem elektřiny přepravované podél kabelů zvyšuje, zvyšuje se také teplota.
Energetické společnosti obvykle přidávají kondenzátorové banky, transformátory fázového posunu a fázové vodiče na strategických místech, aby kontrolovaly tok energie, minimalizovaly ztráty energie a spravovaly známé problémy, které omezují přenos elektřiny. Délka nepřerušených silových kabelů byla ve snaze zvládnout úroveň energetických ztrát značně zkrácena. Tato změna má další výhodu v podpoře rozvoje distribuované energetické sítě. Tato síť snižuje riziko prodloužení výpadku napájení na velké ploše, pokud dojde k poškození konkrétního kabelu. Výpadek by byl omezen na menší oblast, kterou lze opravit pomocí alternativní rozvodné sítě.
Jakmile je energie přijímána v obvodu domácnosti, může být elektřina vedena podél prodlužovacích kabelů, aby se prodloužila délka přenosu. Při přenosu energie podél kabelu dochází ke ztrátě určitého procenta energie. Ztráta je způsobena energií potřebnou k pohybu po vzdálenosti od zdroje energie k uživateli a omezuje přenos elektřiny.
Pokud je napětí elektrického proudu v obvodu 110 voltů, pak je ztráta elektrického proudu činitelem 10. Pro porozumění této koncepci zkuste následující experiment. Připojte standardní napájecí kabel o délce 30 stop (30,48 m) a zapojte jej do žárovky se 100 wattovou žárovkou. Připojíte-li mezi lampu a zásuvku dalších devět prodlužovacích kabelů o délce 100 stop (30,4 metrů), celková vzdálenost, kterou by elektřina musela ujet, je 1 000 stop (304,8 metrů). Kvůli množství elektrického proudu ztraceného během cestování touto vzdáleností by nebyl dostatek energie k zapálení 100 W žárovky.