Cosa limita la trasmissione di elettricità?
Esistono diversi fattori chiave che limitano la trasmissione di elettricità, come la distanza tra il generatore e l'utente finale, la potenza della trasmissione originale, il materiale utilizzato per trasportare l'elettricità e la posizione di trasmettitori e condensatori. Uno di questi fattori può limitare la potenza dell'energia elettrica all'utente finale. Tutti questi problemi devono essere attentamente monitorati in ogni momento per garantire una trasmissione sicura dell'elettricità.
Quando l'energia viene trasmessa lungo un circuito, una certa percentuale della potenza viene persa. Ciò è dovuto all'energia richiesta per spostare l'elettricità dalla fonte di generazione di energia all'utente. Il tasso di perdita è definito nella Legge di Joule. Questa legge afferma che la quantità di energia persa è proporzionale al valore al quadrato della tensione corrente.
Al fine di garantire la consegna di un livello specifico di elettricità all'utente finale, l'elettricità viene trasmessa ad altissima tensione. Se la tensione è superiore a 2.000 kilovolt, è necessario prendere in considerazione la perdita di scarica della corona. La perdita di scarica della corona è la quantità di energia persa attraverso la creazione di un campo elettrico che circonda la linea elettrica mentre trasporta l'elettricità. Questa scarica si verifica naturalmente ed è la causa del ronzio emesso dalle linee elettriche ad alta tensione. In media, c'è un tasso di perdita di energia del 7,2% che può essere attribuito al movimento di elettricità e questo limita la trasmissione di elettricità su lunghe distanze.
L'elettricità viene trasmessa utilizzando una serie di cavi ad alta tensione per trasportare la corrente elettrica dalla stazione di generazione di energia a una serie di trasformatori. Questi cavi sono molto spessi e sono progettati per resistere all'elevata quantità di calore generato dall'elettricità mentre si muove attraverso i cavi. La soglia di calore dei cavi è un fattore che limita le velocità di trasmissione dell'elettricità. All'aumentare del volume di elettricità trasportata lungo i cavi, aumenta anche la temperatura.
Le utility di alimentazione in genere aggiungono banchi di condensatori, trasformatori di sfasamento e conduttori di fase in posizioni strategiche per controllare il flusso di energia, minimizzare la perdita di energia e gestire i problemi noti che limitano la trasmissione di elettricità. La lunghezza dei cavi di alimentazione ininterrotti è stata notevolmente ridotta nel tentativo di gestire il livello di perdita di energia. Questa modifica ha l'ulteriore vantaggio di incoraggiare lo sviluppo di una rete elettrica distribuita. Questa rete riduce il rischio di interruzioni prolungate dell'alimentazione su una vasta area se un determinato cavo viene danneggiato. L'interruzione sarebbe limitata a un'area più piccola che può essere riparata da una linea di distribuzione di energia alternativa.
Una volta che l'alimentazione viene ricevuta su un circuito domestico, l'elettricità può essere fatta passare lungo le prolunghe per aumentare la lunghezza della trasmissione. Man mano che l'energia viene trasmessa lungo il cavo, viene persa una certa percentuale di energia. La perdita è dovuta all'energia richiesta per spostarsi lungo la distanza dalla fonte di generazione di energia all'utente e limita la trasmissione di elettricità.
Se la tensione di corrente elettrica in un circuito è di 110 volt, la perdita di corrente elettrica è un fattore di 10. Per comprendere questo concetto, provare il seguente esperimento. Collegare un cavo di alimentazione standard da 30 piedi (30,48 metri) e collegarlo a una lampada con una lampadina da 100 watt. Se si collegano altri nove cavi di prolunga da 30,4 metri tra la lampada e la presa di corrente, la distanza totale che l'elettricità dovrebbe percorrere è 304,8 metri. A causa della quantità di corrente elettrica persa durante il viaggio su questa distanza, non ci sarebbe abbastanza energia disponibile per accendere la lampadina da 100 watt.