Jakie ograniczenia Przesył energii elektrycznej?
Istnieje kilka kluczowych czynników, które ograniczają przesyłanie energii elektrycznej, takich jak odległość między generatorem a użytkownikiem końcowym, moc oryginalnej transmisji, materiał użyty do przenoszenia energii elektrycznej oraz lokalizacja nadajników i kondensatorów. Każdy z tych czynników może ograniczyć siłę energii elektrycznej do użytkownika końcowego. Wszystkie te kwestie muszą być zawsze dokładnie monitorowane, aby zapewnić bezpieczne przesyłanie energii elektrycznej.
Gdy energia jest przesyłana wzdłuż obwodu, traci się pewien procent mocy. Wynika to z energii wymaganej do przeniesienia energii elektrycznej ze źródła wytwarzania energii do użytkownika. Szybkość strat jest określona w prawie Joule'a. Prawo to stwierdza, że ilość utraconej energii jest proporcjonalna do kwadratu wartości napięcia prądu.
W celu zagwarantowania dostarczenia określonego poziomu energii elektrycznej do użytkownika końcowego energia elektryczna jest przesyłana przy bardzo wysokim napięciu. Jeśli napięcie jest większe niż 2000 kilowoltów, należy wziąć pod uwagę stratę wyładowania koronowego. Strata wyładowań koronowych to ilość energii utraconej w wyniku wytworzenia pola elektrycznego otaczającego linię elektroenergetyczną podczas przenoszenia elektryczności. Wyładowanie to występuje naturalnie i jest przyczyną buczącego dźwięku emitowanego przez linie wysokiego napięcia. Średnio współczynnik strat energii wynosi 7,2%, co można przypisać przepływowi energii elektrycznej, co ogranicza przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości.
Energia elektryczna jest przesyłana za pomocą zestawu kabli wysokiego napięcia do przenoszenia prądu elektrycznego z elektrowni do szeregu transformatorów. Kable te są bardzo grube i są zaprojektowane tak, aby wytrzymać dużą ilość ciepła wytwarzanego przez energię elektryczną przepływającą przez kable. Próg cieplny kabli jest czynnikiem ograniczającym prędkości przesyłu energii elektrycznej. Wraz ze wzrostem ilości energii elektrycznej transportowanej wzdłuż kabli rośnie również temperatura.
Zakłady energetyczne zwykle dodają baterie kondensatorów, transformatory przesunięcia fazowego i przewodniki fazowe w strategicznych lokalizacjach, aby kontrolować przepływ mocy, minimalizować straty mocy i zarządzać znanymi problemami, które ograniczają przesyłanie energii elektrycznej. Długość nieprzerwanych kabli zasilających została znacznie skrócona w celu zarządzania poziomem strat energii. Ta zmiana ma tę dodatkową zaletę, że zachęca do rozwoju rozproszonej sieci energetycznej. Ta sieć zmniejsza ryzyko przedłużających się awarii zasilania na dużym obszarze w przypadku uszkodzenia określonego kabla. Awaria byłaby ograniczona do mniejszego obszaru, który może być obsługiwany przez alternatywną linię dystrybucji energii.
Po otrzymaniu energii w obwodzie domowym energia elektryczna może zostać przekazana wzdłuż przedłużaczy w celu zwiększenia długości transmisji. W miarę przesyłania energii wzdłuż przewodu traci się pewien procent mocy. Strata wynika z energii potrzebnej do przemieszczenia się na odległość od źródła wytwarzania energii do użytkownika i ogranicza przesyłanie energii elektrycznej.
Jeśli napięcie prądu elektrycznego w obwodzie wynosi 110 woltów, wówczas utracony prąd elektryczny ma współczynnik 10. Aby zrozumieć tę koncepcję, spróbuj wykonać następujący eksperyment. Podłącz standardowy przewód zasilający o długości 30 stóp (30,48 m) i podłącz go do lampy ze 100 watową żarówką. Jeśli podłączysz dziewięć kolejnych przedłużaczy o długości 100 stóp (30,4 metra) między lampą a gniazdem zasilania, łączna odległość, jaką musiałby pokonać prąd, to 1000 stóp (304,8 metra). Ze względu na ilość prądu elektrycznego utraconego podczas podróży na tę odległość, nie byłoby wystarczającej mocy, aby zapalić 100-watową żarówkę.