Hva begrenser elektrisitetstransmisjon?

Det er flere viktige faktorer som begrenser overføring av elektrisitet, for eksempel avstanden mellom generatoren og sluttbrukeren, kraften i den opprinnelige transmisjonen, materialet som brukes til å føre strømmen og plasseringen av sendere og kondensatorer. Noen av disse faktorene kan begrense styrken til den elektriske kraften til sluttbrukeren. Alle disse problemene må til enhver tid overvåkes nøye for å sikre sikker overføring av strøm.

Når energi overføres langs en krets, går en viss prosentandel av strømmen tapt. Dette skyldes energien som kreves for å flytte strømmen fra kraftproduksjonskilden til brukeren. Tapsraten er definert i Joules lov. Denne loven sier at mengden energi som er tapt er i forhold til kvadratverdien til strømspenningen.

For å garantere levering av et spesifikt nivå av strøm til sluttbruker, overføres elektrisitet med en veldig høy spenning. Hvis spenningen er mer enn 2000 kilovolt, må tapping av korona tas med i betraktningen. Corona-utslippstapet er mengden energi som går tapt gjennom opprettelsen av et elektrisk felt som omgir kraftledningen når det fører strømmen. Denne utladningen skjer naturlig og er årsaken til den summende lyden som sendes ut av høyspenningsledninger. I gjennomsnitt er det en 7,2% energitap rate som kan tilskrives bevegelse av elektrisitet, og dette begrenser overføring av elektrisitet over lange avstander.

Elektrisitet overføres ved hjelp av et sett med høyspenningskabler for å føre den elektriske strømmen fra kraftproduksjonsstasjonen til en serie transformatorer. Disse kablene er veldig tykke og er designet for å motstå den høye mengden varme som genereres av strømmen når den beveger seg gjennom kablene. Varmeterskelen til kablene er en faktor som begrenser overføringshastighetene for elektrisitet. Når strømmen som transporteres langs kablene øker, øker temperaturen også.

Kraftverktøy legger typisk til kondensatorbanker, faseforskyvende transformatorer og faseledere på strategiske steder for å kontrollere strømmen, minimere krafttapet og håndtere de kjente problemene som begrenser kraftoverføring. Lengden på uavbrutte strømkabler har blitt betydelig forkortet i et forsøk på å styre energitapet. Denne endringen har den ekstra fordelen ved å oppmuntre til utvikling av et distribuert kraftnett. Dette nettverket reduserer risikoen for utvidede strømbrudd over et stort område hvis en bestemt kabel blir skadet. Stoppet vil være begrenset til et mindre område som kan betjenes av en alternativ kraftfordelingsledning.

Når strømmen er mottatt på en husholdningskrets, kan strømmen føres langs skjøteledninger for å øke overføringslengden. Når energi overføres langs ledningen, går en viss prosentandel av strømmen tapt. Tapet skyldes energien som kreves for å bevege seg på avstanden fra kraftproduksjonskilden til brukeren, og det begrenser kraftoverføring.

Hvis den elektriske strømspenningen i en krets er 110 volt, er den tapte elektriske strømmen en faktor på 10. For å forstå dette konseptet, prøv følgende eksperiment. Fest en standard 100 fot (30,48 meter) strømkabel og sett den i en lampe med en 100 watt pære. Hvis du kobler til ytterligere 30,4 meters forlengelseskabler mellom lampen og stikkontakten, er den totale avstanden som strømmen vil måtte gå 304,8 meter. På grunn av mengden elektrisk strøm som går tapt mens du kjører denne distansen, ville det ikke være nok strøm tilgjengelig til å tenne på 100 watt-pæren.