Was begrenzt die Stromübertragung?
Es gibt verschiedene Schlüsselfaktoren, die die Stromübertragung einschränken, z. B. die Entfernung zwischen Generator und Endverbraucher, die Leistung des Originalgetriebes, das Material, aus dem der Strom stammt, sowie die Position von Sendern und Kondensatoren. Jeder dieser Faktoren kann die Stärke der elektrischen Energie für den Endverbraucher begrenzen. All diese Probleme müssen zu jeder Zeit sorgfältig überwacht werden, um eine sichere Stromübertragung zu gewährleisten.
Wenn Energie entlang eines Stromkreises übertragen wird, geht ein bestimmter Prozentsatz der Leistung verloren. Dies liegt an der Energie, die erforderlich ist, um den Strom von der Stromerzeugungsquelle zum Benutzer zu transportieren. Die Verlustrate ist im Jouleschen Gesetz definiert. Dieses Gesetz besagt, dass der Energieverlust proportional zum Quadratwert der aktuellen Spannung ist.
Um die Abgabe eines bestimmten Strompegels an den Endverbraucher zu gewährleisten, wird Strom mit einer sehr hohen Spannung übertragen. Wenn die Spannung mehr als 2.000 Kilovolt beträgt, muss der Koronaentladungsverlust berücksichtigt werden. Der Koronaentladungsverlust ist die Menge an Energie, die durch die Erzeugung eines elektrischen Feldes verloren geht, das die Stromleitung umgibt, während sie den Strom führt. Diese Entladung erfolgt auf natürliche Weise und ist die Ursache für das Brummen von Hochspannungsleitungen. Im Durchschnitt liegt eine Energieverlustrate von 7,2% vor, die auf die Bewegung von Elektrizität zurückzuführen ist und die Stromübertragung über große Entfernungen einschränkt.
Die Elektrizität wird mit einem Satz Hochspannungskabel übertragen, um den elektrischen Strom vom Kraftwerk zu einer Reihe von Transformatoren zu leiten. Diese Kabel sind sehr dick und so konstruiert, dass sie der hohen Wärmemenge standhalten, die von der Elektrizität erzeugt wird, wenn sie sich durch die Kabel bewegt. Die Wärmeschwelle der Kabel ist ein Faktor, der die Stromübertragungsraten begrenzt. Mit zunehmender Elektrizitätsmenge, die über die Kabel transportiert wird, steigt auch die Temperatur.
Energieversorger fügen in der Regel Kondensatorbatterien, Phasenschiebertransformatoren und Phasenleiter an strategischen Stellen hinzu, um den Energiefluss zu steuern, den Energieverlust zu minimieren und die bekannten Probleme zu lösen, die die Stromübertragung begrenzen. Die Länge ununterbrochener Stromkabel wurde erheblich verkürzt, um den Energieverlust in Grenzen zu halten. Diese Änderung hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Entwicklung eines verteilten Stromnetzes gefördert wird. Dieses Netzwerk verringert das Risiko längerer Stromausfälle über einen großen Bereich, wenn ein bestimmtes Kabel beschädigt wird. Der Ausfall wäre auf einen kleineren Bereich beschränkt, der über eine alternative Stromverteilungsleitung versorgt werden kann.
Sobald der Strom in einem Haushaltsstromkreis eingeht, kann der Strom über Verlängerungskabel geleitet werden, um die Länge der Übertragung zu verlängern. Wenn Energie über das Kabel übertragen wird, geht ein gewisser Prozentsatz der Energie verloren. Der Verlust ist auf die Energie zurückzuführen, die erforderlich ist, um sich entlang der Entfernung von der Stromerzeugungsquelle zum Benutzer zu bewegen, und begrenzt die Stromübertragung.
Wenn die elektrische Stromspannung in einem Stromkreis 110 Volt beträgt, ist der elektrische Stromverlust ein Faktor von 10. Um dieses Konzept zu verstehen, führen Sie den folgenden Versuch durch. Schließen Sie ein 30,48 m langes Standardnetzkabel an und stecken Sie es in eine Lampe mit einer 100-Watt-Glühlampe. Wenn Sie zwischen der Lampe und der Steckdose neun weitere Verlängerungskabel (30,4 m) anschließen, beträgt die Gesamtstrecke, die der Strom zurücklegen müsste, 304,8 m. Aufgrund der Menge an Strom, die während der Fahrt verloren geht, steht nicht genügend Strom zur Verfügung, um die 100-Watt-Glühlampe zu zünden.