Еще о линиях передачи электроэнергии

May 2, 2015 by admin Комментировать »

Выше было показано, как электрики выбирают линию передачи с минимальными затратами на передачу.

Но под определение «линия передачи» подходит не только многокилометровая цепь проводников от районкой ЦЭС к населенному центру. Проводники от батарейки карманного фонарика к лампочке — это также линия передачи электрической энергии. А конструировать эту «линию» надо прежде всего так, чтобы выводы не обрывались даже при не слишком нежном обращении с батарейкой. При этом получается сечение проводников, во много раз большее того, которое соответствует самой экономичной плотности тока.

Есть еще множество конструкций, в которых токоподводящие части должны одновременно нести и механичоскую нагрузку. В подобных линиях передачи часю применяют очень маленькие плотности тока — доли ампера на квадратный миллиметр.

А вот еще пример «линии передачи» — это проводники от высокочастотного генератора к нагревательному индуктору для поверхностной закалки стали. К индуктору размером в несколько сантиметров приходится подводить большие мощности — десятки, а часто и сотни киловатт. Если выбирать рроводники по экономичной плотности тока, то они получались бы такими громадными, что их не разместить вблизи индуктора. В этой «линии передачи» применяются плотности тока в десятки и даже сотни ампер на квадратный миллиметр сечения медного проводника. Проводники делаются полыми, в виде трубок, и по ним пропускают мощный поток воды, чтобы смывать выделяющееся тепло. А если прекратить водяное охлаждение на несколько секунд, то проводники смогут раскалиться и расплавиться.

Есть еще много случаев, когда допустимая нагрузка на проводники определяется не экономией электроэнергии, а только допустимым нагревом этих проводников.

Бывают еще случаи, когда линии передачи рассчитываются на допустимое в них падение напряжения. Иногда это допустимое падение задается в процентах к напряжению передающей станции. В осветительных сетях, например, допускается не более 10% падения, чтобы вдоль по линии не слишком сильно изменялась яркость света в лампочках.

Решить задачу на максимум и минимум не так уж хитро. Но самое важное для инженера — уметь составить эту задачу, сформулировать, что именно от чего зависит, определить, какой именно максимум или минимум надо искать.

Инженер всегда должен помнить основной принцип социалистического хозяйства, социалистической экономики: новая конструкция тем ценнее, чем больше сил природы она ставит на службу человеку.

16. Согласование нагрузки в эквивалентной схеме

В главе, посвященной «языку электротехники», много внимания было уделено Т-образной схеме — схеме замещения любого канала передачи электрической энергии

Фиг. 7-10. Схема замещения канала передачи электроэнергии.

Фиг. 7-11. По оси ординат—отношение теряемой при передаче энергии к полезной энергии на нагрузке. По оси абсцисс—отношение среднего геометрического сопротивления потерь в первичной и вторичной цепях к сопротивлению связи в эквивалентной Т-образной схеме замещения.

Сопротивление нагрузки подобрано оптимальное,

(фиг. 7-10). Эта схема — важный объект экстремальных исследований.

Одна группа задач формулируется таким образом. Заданы величины всех трех сопротивлений в схеме замещения. Надо подобрать сопротивление нагрузки (сопротивление приемной цепи). Можно подобрать это сопротивление, исходя из самых различных заданий, но чаще всего «наилучшее» сопротивление нагрузки должно соответствовать либо наибольшей мощности, получаемой во вторичной цепи, либо наименьшим потерям энергии при ее передаче (наибольшему к. п. д.).

Когда сопротивление нагрузки равно бесконечности — это режим холостого хода, полезная мощность на нагрузке равна нулю, в системе существуют только потери и к. п. д. передачи также равен нулю.

Когда сопротивление нагрузки равно нулю —это режим короткого замыкания, полезная мощность на нагрузке также равна нулю и к. п. д. равен нулю, ибо в системе при этом также существуют только потери.

Существует определенная величина сопротивления нагрузки, при которой к. п. д. получается наибольшим, потери — наименьшими.

На фиг. 7-11 показано, как меняется отношение потерь в первичной цепи W\ и во вторичной цепи W2 к полезной передаваемой мощности Wо в зависимости от отношения сопротивления связи к сопротивлению потерь.

На фиг. 7-11 вверху показаны индуктивно связанные контуры, но кривые этого рисунка могут быть справедливы и для схемы фиг. 7-10.

Здесь не к чему приводить точную формулу для определения сопротивления нагрузки, дающего наилучший к. п: д. Эта формула в общем виде громоздка и мало наглядна. Также громоздка и формула для вычисления сопротивления нагрузки, которое дает не наибольший к. п. д., а наибольшую полезную мощность на нагрузке. Важно только подчеркнуть, что для получения наивысшего к. п. д. нужно большее значение сопротивления нагрузки, чем для получения наибольшей мощности (фиг. 7-12 и 7-13).

Расхождения этих «оптимальных» сопротивлений тем больше, чем’Выше максимальный достижимый к. п. д. всей схемы передачи.

При очень плохом к. п. д. передачи, измеряемом процентами или даже долями процента, условия наи-

Фиг. 7-12. Полезная мощность на нагрузке (кривая /) и к. п. д. передачи (кривая 2) в сильноточном канале в зависимости от величины отношения сопротивления нагрузки Я0 к сопротивлению связи Ζ.

большей мощности и наибольшего к. п. д. сближаются одно с другим. Оптимальное сопротивление нагрузки равно вредному сопротивлению потерь вторичного контура.

Это случай передачи, когда в эквивалентной схеме замещения велики плечи и мала ножка.

В таких условиях обычно приходится работать слаботочникам, связистам. Часто они стремятся сделать свою нагрузку по сопротивлению равной сопротивлению потерь приемной цепи.

Когда активное сопротивление нагрузки равно активному сопротивлению приемного плеча эквивалентного Т, то это соответствует максимальной получаемой на нагрузке мощности. При больших плечах и малой ножке это условие совпадает и с оптимальным к. п. д. Это мож’ет быть очень жалкий, ничтожный к. п. д.— меньше одного процента, а, бывает, и меньше тысячной доли процента, но связисты часто довольствуются и таким к. п. д.

Сильноточники-энергетики, наоборот, применяют каналы передачи электроэнергии с к. п. д., как правило, большим 50%. Условия наименьших потерь при передаче выполняются при этом, когда в эквивалентной схеме активное сопротивление нагрузки равно сопротивлению связи в эквивалентном Т. При этом мощность, соответствующая максимальному к. п. д., т. е. получаемая при равенстве сопротивления нагрузки и сопротивления связи, может быть меньше 0,1 и даже меньше 0,01 ог максимальной достижимой на нагрузке мощности.

0us. 7-13. Полезная мощность на нагрузке и к. п. д. перед 1ми в слаботочном канале в зависимости от величины сопротивления нагрузки.

С уменьшением сопротивления нагрузки получаемая на ней мощность возрастает, но ухудшается к. п. д.

Часто случается, что сопротивление связи очень велико. В этих случаях его даже иногда принимают равным бесконечности и рисуют схему замещения канала передачи вовсе без ножки у буквы Т.

Оптимальный к. п. д. передачи при этом будет соответствовать очень малой передаваемой мощности. При этом оптимальном сопротивлении нагрузки невыгодно эксплоатировать канал передачи. Энергетики нарочно идут на ухудшение к п. д., так как этот ухудшенный к. п. д. еще достаточно высок. Для получения достаточно большой мощности берут сопротивление нагрузки, равное лишь нескольким долям от сопротивления связи.

В упрощенной схеме замещения канала передачи оптимальный к. п. д. соответствует сопротивлению нагрузки, равному бесконечности. Оптимальная мощность— это бесконечно малая мощность. Наибольшая же мощность соответствует равенству сопротивления нагрузки полному сопротивлению цепи. Это старинное правило: сопротивление потребителя равно сопротивлению генератора.

Но приближение это очень грубое, им можно было довольствоваться лишь в те времена, когда генераторами были лишь гальванические элементы. В наши дни все значительно сложнее и тоньше.

Источник: Электричество работает Г.И.Бабат 1950-600M

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты