Vad begränsar elöverföring?
Det finns flera viktiga faktorer som begränsar elöverföring, till exempel avståndet mellan generator och slutanvändare, kraften i den ursprungliga överföringen, materialet som används för att transportera elektricitet och platsen för sändare och kondensatorer. Någon av dessa faktorer kan begränsa styrkan hos den elektriska kraften till slutanvändaren. Alla dessa frågor måste alltid övervakas noggrant för att säkerställa säker överföring av el.
När energi överförs längs en krets förloras en viss procent av kraften. Detta beror på den energi som krävs för att flytta elen från kraftproduktionskällan till användaren. Förlustgraden definieras i Joules lag. Denna lag säger att mängden förlorad energi står i proportion till kvadratvärdet för strömspänningen.
För att garantera leveransen av en specifik elnivå till slutanvändaren överförs el med en mycket hög spänning. Om spänningen är mer än 2 000 kilovolt måste korona-urladdningsförlust beaktas. Korona-urladdningsförlusten är den mängd energi som tappas genom skapandet av ett elektriskt fält som omger kraftledningen när den transporterar el. Denna urladdning sker naturligt och är orsaken till det surrande ljud som avges av högspänningsledningar. I genomsnitt finns det en energiförlustnivå på 7,2% som kan hänföras till rörelsen av el och detta begränsar elöverföringen över långa avstånd.
Elektricitet överförs med hjälp av en uppsättning högspänningskablar för att transportera den elektriska strömmen från kraftproduktionsstationen till en serie transformatorer. Dessa kablar är mycket tjocka och är utformade för att motstå den höga mängden värme som genereras av elen när den rör sig genom kablarna. Kablarnas värmetröskel är en faktor som begränsar elöverföringshastigheterna. När volymen el som transporteras längs kablarna ökar, ökar temperaturen också.
Kraftverktyg lägger vanligtvis till kondensatorbanker, fasförskjutande transformatorer och fasledare på strategiska platser för att kontrollera kraftflödet, minimera strömförlust och hantera de kända problem som begränsar elöverföring. Längden på oavbrutna kraftkablar har förkortats avsevärt för att hantera energiförlustnivån. Denna förändring har den extra fördelen att uppmuntra utvecklingen av ett distribuerat kraftnät. Detta nätverk minskar risken för utsträckta strömavbrott över ett stort område om en viss kabel skadas. Stoppet skulle begränsas till ett mindre område som kan servas av en alternativ kraftfördelningslinje.
När strömmen har tagits emot på en hushållskrets kan elektriciteten föras längs förlängningssladdar för att öka överföringens längd. När energi överförs längs sladden förloras en viss procent av kraften. Förlusten beror på den energi som krävs för att röra sig längs avståndet från kraftproduktionskällan till användaren och det begränsar elöverföringen.
Om den elektriska strömspänningen i en krets är 110 volt, är den elektriska strömmen som förloras en faktor 10. För att förstå detta koncept, prova följande experiment. Anslut en standard 100 fot (30,48 meter) strömkabel och anslut den till en lampa med en 100 watts glödlampa. Om du ansluter ytterligare nio 100 fot (30,4 meter) förlängningskablar mellan lampan och eluttaget, är det totala avståndet som elen måste köra 304,8 meter. På grund av den mängd elektrisk ström som tappats under resan på detta avstånd, skulle det inte vara tillräckligt med ström tillgängliga för att tända 100 watt-lampan.