Передача электроэнергии на расстояние

Трансформаторные подстанции

Как передается электроэнергия без проводов на расстояние

Трансформаторные подстанции наряду с ЛЭП – основная составная часть энергосистемы. Они делятся на:

  1. Повышающие. Находятся вблизи электростанций. Основное оборудование – силовые трансформаторы, повышающие напряжение;
  2. Понижающие. Расположены на других участках электросети, находящихся ближе к потребителям. Содержат понижающие трансформаторы.

Существуют еще преобразовательные ПС, но они не относятся к трансформаторным. Служат для преобразования переменного тока в постоянный, а также получения тока другой частоты.

Основное оборудование трансформаторных ПС:

  1. Распредустройство высокого и низкого напряжения. Оно может быть открытого типа (ОРУ), закрытого типа (ЗРУ) и комплектное (КРУ);
  2. Силовые трансформаторы;
  3. Щит управления, релейный зал, где сосредоточена аппаратура защит и автоматического управления коммутационными аппаратами, сигнализация, измерительные приборы и счетчики электроэнергии. Два последних вида оборудования, как и некоторые виды защит, могут присутствовать и в КРУ;

Передача электроэнергии на расстояние
Щит управления подстанцией

  1. Аппаратура собственных нужд ПС, куда входят трансформаторы собственных нужд (ТСН), понижающие напряжение с 6-10 до 0,4 кВ, шины СН 0,4 кВ с коммутационными аппаратами, батарея аккумуляторов, устройства подзаряда. От СН питаются защиты, освещение ПС, отопление, двигатели обдува трансформаторов (охлаждение) и т. д. На тяговых железнодорожных ПС трансформаторы собственных нужд могут иметь первичное напряжение 27,5 или 35 кВ;
  2. В распредустройствах находятся коммутационные аппараты трансформаторов, питающих и отходящих линий и фидеров 6-10 кВ: разъединители, выключатели (вакуумные, элегазовые, масляные, воздушные). Для питания цепей защит и измерений применяются трансформаторы напряжения (ТН) и тока (ТТ);
  3. Оборудование для защиты от перенапряжений: разрядники, ОПН (ограничители перенапряжений);
  4. Токоограничивающие и дугогасительные реакторы, батареи конденсаторов и синхронные компенсаторы.

Последнее звено понижающих подстанций – трансформаторные пункты (ТП, КТП-комплектные, МТП-мачтовые). Это небольшие устройства, содержащие 1, 2, реже 3 трансформатора, понижающие напряжение иногда с 35, чаще с 6-10 кВ до 0,4 кВ. Со стороны низкого напряжения установлены автоматы. От них отходят линии, непосредственно распределяющие электрическую энергию реальным потребителям.

Комплектная трансформаторная подстанция

Пропускная способность линий электропередач

Напряжение в конце линии неизбежно ниже, чем в её начале. Вольтаж теряется на сопротивлении проводов ЛЭП. Именно эта разница напряжений уходит впустую на обогрев вселенной.

Такая проблема приводит к тому, что невозможно создать линию электропередач бесконечной длины и передать по ней неограниченную мощность. Поэтому введено понятие – пропускная способность ЛЭП. Данная хаpaктеристика в первую очередь зависит от длины линии, металла, из которого сделаны её провода и их сечения. Потери в меди менее ощутимы, чем у алюминия. Пропускная способность линии тем выше, чем толще её провода.

Перечень пилотных проектов

заказчик

наименование работы

Передаваемая мощность

   ООО «Сургутгазпром»

 Разработка комплекта оборудования для передачи электрической энергии по однопроводной линии станции катодной защиты и водозаборных сооружений

20 кВт

Молодежное движение «НАШИ»

Форум «Селигер 2006»

 Разработка комплекта резонансного оборудования для уличного освещения длиной 120 м

 Разработка комплекта резонансного оборудования для уличного освещения с питанием от солнечной батареи

0,21 кВт

0,033 кВт

Молодежное движение «НАШИ»

Форум «Селигер 2007»

 Разработка комплекта резонансного оборудования для уличного освещения длиной 200 м

 Разработка комплекта резонансного оборудования для уличного освещения с питанием от солнечной батареи

0,165 кВт

0,027 кВт

ГУП ППЗ «Птичное»

 Разработка комплекта оборудования для светодиодного освещения птицеводческих помещений с резонансной системой электропитания

0,08 кВт

Научно —  производственный центр автоматики и приборостроения имени академика Н. А. Пилюгина»

 Разработка системы резонансного электропитания питания узлов автоматики ракеты-носителя

1,0 кВт

ЗАО «СевЕвродрайв»

 Разработка модели беспроводного электроснабжения электромобиля

0.1 кВт

Департамент науки и промышленной политики города Москвы

Разработка и внедрение системы уличного  светодиодного освещения на основе однопроводной резонансной системы передачи электроэнергии.

Работа находится в стадии реализации(разработана конструкторская и техническая документация на систему).В 2011 г.планируется внедрить систему на территории г.Москвы.

5 кВт

ОАО «Газпром»

Разработка технологических и нормативно-технических основ применения резонансной однопроводной системы передачи электроэнергии для электроснабжения оборудования систем  электрохимической защиты трубопроводов»

 (п.34.Плана научных исследований Российского государственного университета нефти и газа имени И.М. Губкина для ОАО «Газпром» на 2010-2013 годы, утвержденного Председателем Правления ОАО «Газпром» А.Б. Миллером от 08.12.2010 г. за № 01-126.).

Договор находится в стадии подписания

5кВт

Все работы были успешно выполнены и приняты заказчиком.

Реальные проекты в наши дни

За все последние годы, согласно вышеприведенным технологиям, ученые пытались и пытаются реализовать всего два проекта.

Первый из них начинался очень обнадеживающе. В 2000-х годах на о.Реюньон, возникла потребность в постоянной передаче 10кВт мощности на расстояние в 1 км.

Горный рельеф и местная растительность, не позволяли проложить там ни воздушные линии электропередач, ни кабельные.

Все перемещения на острове в эту точку осуществлялось исключительно на вертолетах.

Для решения проблемы в одну команду были собраны лучшие умы из разных стран. В том числе и ранее упоминавшиеся в статье, наши ученые из МГУ В.Ванке и В.Савин.

Однако в момент, когда должны были приступать к практической реализации и строительству передатчиков и приемников энергии, проект заморозили и остановили. А с началом кризиса в 2008 году и вовсе забросили.

На самом деле это очень обидно, так как теоретическая работа там была проделана колоссальная и достойная реализации.

Второй проект, выглядит более безумным чем первый. Однако на него выделяются реальные средства. Сама идея была высказана еще в 1968г физиком из США П.Глэйзером.

Он предложил на тот момент не совсем нормальную идею – вывести на геостационарную орбиту в 36000 км над землей огромный спутник. На нем расположить солнечные панели, которые будут собирать бесплатную энергию солнца.

Затем все это должно преобразовываться в пучок СВЧ волн и передаваться на землю.

Этакая “звезда смерти” в наших земных реалиях.

На земле пучок нужно поймать гигантскими антеннами и преобразовать в электричество.

Насколько огромны должны быть эти антенны? Представьте, что если спутник будет в диаметре 1км, то на земле приемник должен быть в 5 раз больше – 5км (размер Садового кольца).

Но размеры это всего лишь малая часть проблем. После всех расчетов оказалось, что такой спутник вырабатывал бы электричество мощностью в 5ГВт. При достижении земли оставалось бы всего 2ГВт. К примеру Красноярская ГЭС дает 6ГВт.

Популярные статьи  Что делать, если подключении сетевого фильтра к розетке кнопка светится, но приборы не работают?

Поэтому его идею рассмотрели, посчитали и отложили в сторонку, так как все изначально упиралось в цену. Стоимость космического проекта в те времена вылезла за 1трлн.$.

Но наука к счастью не стоит на месте. Технологии совершенствуются и дешевеют. Сейчас разработку такой солнечной космической станции уже ведут несколько стран. Хотя в начале двадцатого века для беспроводной передачи электроэнергии хватало всего одного гениального человека.

Общая цена проекта упала от изначальной до 25млрд.$. Остается вопрос – увидим ли мы в ближайшее время его реализацию?

К сожалению никто вам четкого ответа не даст. Ставки делают только на вторую половину нынешнего столетия. Поэтому пока давайте довольствоваться беспроводными зарядками для смартфонов и надеяться что ученым удастся повысить их КПД. Ну или в конце концов на Земле родится второй Никола Тесла.

Источники

  • https://ectrl.ru/osveshchenie/peredacha-elektroenergii.html
  • https://amperof.ru/teoriya/besprovodnaya-peredacha-elektroenergii.html
  • https://samelectrik.ru/kak-proisxodit-peredacha-i-raspredelenie-elektroenergii.html
  • https://amperof.ru/elektroenergia/peredacha-elektroenergii-na-rasstoyanie.html
  • https://oxotnadzor.ru/kak-osushchestvlyayetsya-peredacha-elektroenergii-postoyannym-tokom/
  • https://domikelectrica.ru/3-sposoba-peredachi-energii-bez-provodov/

Где работает беспроводная передача электрической энергии (WPT)

Все технологии WPT в настоящее время находятся на стадии активных исследований, большая часть сосредоточена на максимизации эффективности передачи энергии и иследованию технологий для магнитной резонансной связи. Кроме того, самыми амбициозными являются идеи оснащения WPT системой помещений, в которых человек будет находиться, а носимые им устройства будут заряжаться автоматически.

В глобальном плане, электрические автобусы становятся нормой; планируется ввести беспроводную зарядку для культовых двухэтажных автобусов в Лондоне так же, как и у автобусных систем в Южной Корее, в штате Юта США и в Германии.

Используя WiTricity, изобретенную учеными MIT, электромобили можно заряжать без проводов, а эти автомобили могут без проводов заряжать ваши мобильные телефоны! (Разумеется, используя Qi зарядку.) Эта беспроводная технология более удобна, а также она может заряжать автомобили быстрее, чем подключаемая зарядка.

Беспроводная зарядка электромобиля, встроенная в парковочное место

Уже была продемонстрирована экспериментальная система для беспроводного питания дронов. И, как уже упоминалось ранее, текущие исследования и разработки сосредоточены на перспективе удовлетворении некоторых энергетических потребностей Земли путем использования беспроводной передачи энергии и солнечных панелей, расположенных в космосе.

WPT работает везде!

Производство электроэнергии

В настоящее время большая часть электроэнергии производится на генераторах переменного тока, расположенных на электростанциях.

Различают три основных типа электростанций: тепловые, гидро- и атомные электростанции.

На тепловых электростанциях (ТЭС) источником энергии служит топливо: уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы. В паровых котлах нагревает воду до высоких температур. А затем под действием пара приводят во вращение турбины, которые в свою очередь вращают роторы электрических генераторов. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Причем большая часть энергии теряется вместе с горячим отработавшим паром. Если этот пар использовать для технологических процессов в промышленных предприятиях, а также для бытовых нужд (отопление, горячее водоснабжение), то КПД достигает 60-70%.

На гидроэлектростанциях (ГЭС) падающая вода вызывает вращение гидротурбины, соединенной с ротором генератора. Мощность станции зависит от создаваемой плотиной разности уровней воды и от массы воды, проходящей через турбины в секунду (расхода воды). КПД ГЭС достигает 95 %.

На атомных электростанциях (АЭС) технология производства электрической энергии почти такая же, как и на ТЭС. Разница состоит в том, что на АЭС энергию для преобразования воды в пар получают при помощи ядерных реакций. КПД АЭС около 20 %.

Передача электроэнергии на расстояние

Рис. 1. Макет атомной станции (Беларусь) представленной на выставке в ноябре 2007

Статистика Белэнерго за 2012 год

Суммарная установленная мощность электростанций Белорусской энергосистемы (БЭС):

  • Конденсационные электростанции (БЭС): 2 станции, общей мощностью 3420,6 МВт (38%)
  • Теплофикационные электростанции (БЭС): 35 станций, общей мощностью 4919 МВт (55%)
  • Ветро- и гидроэлектростанции (БЭС): 24 станции, общей мощностью 27,7 МВт (0,3%)
  • Промышленные блок-станции (ведомственные): 162 станции, общей мощностью 558 МВт (6%).

В 2012 году электростанциями «Белэнерго» выработано 28,046 млрд. кВт⋅ч электрической энергии и закуплено 7,898 млрд. кВт⋅ч:

  • из них 4,051 млрд. кВт⋅ч из Украины,
  • 3,698 млрд. кВт⋅ч из России,
  • 0,149 млрд. кВт⋅ч из Литвы

Digitrode

Концепция беспроводной передачи электроэнергии не нова. Она была впервые продемонстрирована Николой Теслой в 1890 году. Никола Тесла использовал электродинамическую индукционную или резонансную индуктивную связь, зажигая три лампочки на расстоянии 60 футов от источника питания. В этом проекте мы также создадим мини-катушку Тесла для передачи энергии.

Беспроводная передача электроэнергии – это процесс подачи энергии через воздушный зазор без использования каких-либо проводов или физического соединения. В этой беспроводной системе передающее устройство генерирует изменяющееся во времени высокочастотное электромагнитное поле, которое передает энергию на приемное устройство без какого-либо физического соединения. Приемное устройство извлекает энергию из магнитного поля и подает ее на электрическую нагрузку. Поэтому для преобразования электричества в электромагнитное поле в качестве катушки передатчика и приемной катушки используются две намотанные из проводов катушки. Катушка передатчика питается переменным током и создает магнитное поле, которое в дальнейшем преобразуется в полезное напряжение на катушке приемника. В этом примере мы создадим базовую цепь беспроводного передатчика с низким энергопотреблением для зажигания светодиода.

Схема для беспроводной передачи электроэнергии для свечения светодиода проста, и ее можно увидеть на следующем изображении. Она состоит из двух частей: передатчика и приемника.

На стороне передатчика катушка подключена через коллектор транзистора, 17 обмоток с обеих сторон. И приемник построен с использованием трех компонентов – транзистора, резистора и катушки индуктивности с воздушным сердечником с центральным ответвлением или медной катушки. Сторона приемника имеет светодиод, подключенный через 34 витка медной катушки. Здесь используется транзистор NPN, можно взять, например, BC547.

Катушка является важной частью беспроводной передачи энергии и должна быть аккуратно собрана. В этом проекте катушки сделаны с использованием медной проволоки 29AWG

Формирование катушки с центральным ответвлением выполняется на стороне передатчика. Для намотки катушки требуется цилиндрический объект, например, трубка из ПВХ или пластмассовая банка.

Для передатчика намотайте провод до 17 витков, затем организуйте петлю для подключения центрального ответвления и снова сделайте 17 витков катушки. А для приемника сделайте 34 витка обмотки катушки без центрального ответвления.

Обе схемы в данном случае реализованы на макетных платах и питаются от батареи 1,5 В. Цепь не может использоваться для источника питания более 1,5 В, так как транзистор может нагреваться с чрезмерным рассеиванием мощности.

В секции передатчика транзистор генерирует высокочастотный переменный ток через катушку, а катушка создает вокруг нее магнитное поле. Поскольку катушка повернута по центру, две стороны катушки начинают заряжаться. Одна сторона катушки соединена с резистором, а другая сторона соединена с выводом коллектора NPN-транзистора. Во время состояния зарядки базовый резистор начинает проводить, что в конечном итоге включает транзистор. Затем транзистор разряжает индуктор, когда эмиттер соединен с землей. Эта зарядка и разрядка индуктора создает очень высокочастотный сигнал колебаний, который затем передается в виде магнитного поля.

Популярные статьи  Закон полного тока для магнитного поля

Со стороны приемника это магнитное поле передается в другую катушку, и по закону индукции Фарадея, катушка приемника начинает генерировать напряжение ЭДС, которое дополнительно используется для свечения светодиода.

Эта небольшая схема может работать должным образом, но имеет огромное ограничение. Эта схема не подходит для передачи высокой мощности и имеет ограничение по входному напряжению. КПД тоже очень низкий. Чтобы преодолеть это ограничение, могут быть организованы двухтактные топологии с использованием биполярных транзисторов или полевых транзисторов. Однако для большей эффективности лучше использовать надлежащие микросхемы драйверов беспроводной передачи. Чтобы улучшить дальность передачи, правильно намотайте катушку и увеличьте количество витков в катушке.

digitrode.ru

Пропускная способность линий электропередач

Напряжение в конце линии неизбежно ниже, чем в её начале. Вольтаж теряется на сопротивлении проводов ЛЭП. Именно эта разница напряжений уходит впустую на обогрев вселенной.

Такая проблема приводит к тому, что невозможно создать линию электропередач бесконечной длины и передать по ней неограниченную мощность. Поэтому введено понятие – пропускная способность ЛЭП. Данная характеристика в первую очередь зависит от длины линии, металла, из которого сделаны её провода и их сечения. Потери в меди менее ощутимы, чем у алюминия. Пропускная способность линии тем выше, чем толще её провода.

Мифы и реальность

В специальной литературе и на просторах интернета ведутся оживленные дискуссии, возможна ли однопроводная передача электричества к потребителю. Мнения разделились на два противоположных лагеря.

Разберемся, где мифы и реальность. Изобретение Тесла доказывает возможность передачи электричества по одному проводнику. Однако, достоверных данных, подтверждающих это, нет. Поэтому вокруг изобретения существуют многочисленные догадки и слухи.

Опыты нашего соотечественника доказывают, что однопроводная передача энергии возможна. При этом Авраменко не только доказал такую возможность, он создал установку, которая позволяет передавать электричество по одному проводу.

Свое изобретение он открыл случайно, когда снимал нейлоновую рубашку возле выключенной настольной лампы. После случайного касания рубашкой лампы, она начала светиться.

Длительные эксперименты позволили изобрести «вилку Авраменко». Она представляет собой два диода и конденсатор. Как показано на схеме:

Передача электроэнергии на расстояние

С ее помощью удавалось по одному проводу заряжать конденсатор, который питает нагрузку. В данном случае лампочку. Изначально применялся разрядник, в котором появлялись искры.

Частота разряда зависела от номинала конденсатора. На основании своего изобретения, Авраменко собирает схему и демонстрирует передачу электричества по одному проводу.

На рисунке снизу представлена схема однопроводной передачи электроэнергии:

Передача электроэнергии на расстояние

Она состоит из генератора частотой 8 кГц, катушки, провода. Причем в опытах применялся не медный, а вольфрамовый провод. Во время опыта он не нагревался и не светился. Приемным элементом выступала «вилка Авраменко», к которой подсоединена нагрузка.

В этом случае электричество передается не по проводнику, а по поверхности провода. Поэтому он может быть очень тонким. Ограничение заключается в механической прочности. Он должен выдерживать атмосферные осадки и порывы ветра.

При такой подаче напряжения, провода не нагреваются. А это значит, что потери на большие расстояния будут незначительными. А поражение электрическим током человека, если он прикоснется к оголенному проводу, исключено. Т.к. в проводе отсутствует ток.

Кроме того, проводились опыты с перегоревшими лампами накаливания. При включении в сеть они загорались.

Использование схемы Авраменко позволяет исключить потери на нагрев проводов, что составляет 10-15%. При передаче электроэнергии традиционным способом, плотность тока составляет всего 6-7 А/мм2, а передача энергии по однопроводной линии позволяет увеличить этот показатель до 428 А/мм2 и это при мощности 10 кВт.

По схеме Авраменко были созданы многочисленные схемы с применением трансформатора. Например, как показано на рисунке снизу:

Передача электроэнергии на расстояние

Где генератор ВЧ собран на транзисторе. Это открытие должно было перевернуть всю электро индустрию. Несмотря на высокий КПД установки и очевидные выгоды, этого не произошло.

Кроме этого Авраменко доказал, что для однопроводной передачи напряжения, совершенно не обязательно применять металлические провода. В качестве волновода можно использовать луч лазера, оптоволокно, электронные лучи, трубопроводы и т.д.

Т.е. для передачи энергии можно использовать любую изолированную токопроводящую среду. А это в свою очередь дает возможность изобрести многочисленные машины, где применяется этот эффект. Но это будущее.

Постоянный ток в качестве альтернативы

Большинство из используемых сегодня в мире линий электропередач работает на переменном токе. Однако имеются исключения. В некоторых случаях применение постоянного тока оказывается более эффективным:

  • отпадает необходимость в синхронизации генераторов, работающих в разных энергосистемах;
  • сводятся к нулю потери на ёмкостное и индуктивное сопротивления кабеля;
  • снижается стоимость линии, т.к. для передачи постоянного тока достаточно всего 2 проводников;
  • возможность использования на уже построенных ЛЭП переменного тока, т.е. не нужно возводить новые магистрали;
  • снижение электромагнитного излучения, возникающего при смене направления тока.

Дополнительная информация. Большинство домашних электроприборов может работать от постоянного тока. К ним относятся лампочки, интернет роутеры, дрели, обогреватели и многое другое. Переменный ток необходим только для некоторых видов двигателей, которые в быту встречаются крайне редко.

Умение передавать электрический ток на огромные расстояния послужило решающим фактором для развития всего человечества. Однако индустрия не стоит на месте, поэтому сейчас учёные работают над тем, чтобы сделать транспортировку энергии ещё эффективнее и дешевле.

Снижение потерь при передаче электроэнергии

Важнейшей проблемой передачи электроэнергии на расстояние является наличие потерь. Любой реальный проводник имеет некоторое активное сопротивление. А в соответствии с законом Джоуля — Ленца, на активном сопротивлении происходит выделение энергии в виде тепла.

Заменим в формуле закона Джоуля — Ленца значение тока отношением мощности нагрузки к напряжению. Получим:

$$Q=I^2Rt={P^2\over U^2}Rt$$

где:

  • $Q$ — тепло, теряющееся в линии;
  • $I$ — ток в линии;
  • $R$ — активное сопротивление линии;
  • $P$ — мощность нагрузки;
  • $U$ — напряжение в линии;
  • $t$ — время.

Из этой формулы можно видеть пути для снижения потерь.

Во-первых, можно уменьшать сопротивление линии электропередачи. Однако возможностей в этом направлении немного. Увеличение сечения проводников или уменьшение их удельного сопротивления приводит к неоправданному удорожанию всей линии. Кроме того, проводники большого сечения сложно прокладывать.

Более выгодный способ уменьшения потерь — увеличение напряжения.

Популярные статьи  Как снимать показания электросчетчика

После непосредственного получения электроэнергия поступает на повышающий трансформатор, увеличивающий напряжение в линии. В таком виде электроэнергия передаётся на большие расстояния.

С повышением напряжения растут требования к качеству изоляции проводников, кроме того, играют роль и вопросы безопасности. Поэтому после доставки электроэнергии потребителям, она снова преобразуется в более низковольтную форму с помощью понижающего трансформатора.

Значение напряжений в различных точках системы передачи является компромиссом между противоречивыми условиями работы. Непосредственная выработка электроэнергии происходит на напряжениях порядка 10–20 кВ. Для передачи напряжение повышается до сотен киловольт, на таком напряжении происходит передача в промышленные центры. Там вновь происходит уменьшение напряжения: крупным группам потребителей поступает напряжение 35 кВ, большинству предприятий доставляется 6–12кВ, непосредственно потребителям — 380/220 В.

Рис. 2. Передача электроэнергии.

Ещё одним методом снижения потерь электроэнергии является создание единой энергосистемы государства с целью сглаживания пиковых нагрузок. Дополнительно это даёт ещё и возможность бесперебойной поставки электричества, несмотря на плановые профилактические работы и аварии на отдельных участках.

Рис. 3. Единая энергетическая система

Что мы узнали?

Электричество производится и потребляется в разных местах, поэтому вопрос передачи и распределения электроэнергии без потерь — один из важнейших в электроэнергетике. Основным направлением снижения потерь является повышение напряжения в сети. Для передачи на большое расстояние напряжение увеличивается до сотен киловольт с помощью трансформаторов, а в точках потребления вновь снижается до рабочих значений.

  1. /10

    Вопрос 1 из 10

Высокое напряжение, как способ уменьшения потерь

Несмотря на то, что во внутренних сетях большинства потребителей, как правило, 220/380 В, электроэнергия передается к ним по высоковольтным магистралям и понижается на трансформаторных подстанциях. Для такой схемы работы есть весомые основания, дело в том, что наибольшая доля потерь приходится на нагрев проводов.

Мощность потерь описывает следующая формула: Q = I2 * Rл ,

где I – сила тока, проходящего через магистраль, RЛ – ее сопротивление.

Исходя из приведенной формулы можно заключить, что снизить затраты можно путем уменьшения сопротивления в ЛЭП или понизив силу тока. В первом случае потребуется увеличивать сечения провода, это недопустимо, поскольку приведет к существенному удорожанию электропередающих магистралей. Выбрав второй вариант, понадобится увеличить напряжение, то есть, внедрение высоковольтных ЛЭП приводит к снижению потерь мощности.

Основные технологические процессы в электроэнергетике

Нормативы потребления электроэнергии на человека без счетчика

Производство электроэнергии в России базируется на трёх китах энергетической системы. Это атомная, тепловая и гидроэнергетика.

Три вида генерирования электричества

Электростанция Топливо Генерация
ТЭС Уголь, мазут Получение пара от сгорания топлива, который движет турбины генераторов
ГЭС Потенциальная энергия потока воды Движение турбин под напором воды
АЭС Урановые сердечники Получение пара от тепла ядерной реакции. Энергия пара движет генераторные паротурбины

Ультразвуковой способ

Студентами Пенсильванского университета (США) на недавней выставке в 2011 году был продемонстрирован способ передачи электротока с помощью ультразвука. Передатчик генерировал акустические волны в ультразвуковом диапазоне, приёмник преобразовывал их в электрический ток. В качестве носителя энергии ультразвук был выбран не случайно. Его воздействие на организм человека абсолютно безвредно.

Несовершенство этого способа заключается в том, что КПД передачи очень низкий, нужны прямая видимость между абонентами и ограниченность расстояния (7-10 метров).

Метод электромагнитной индукции

Работа обыкновенного трансформатора даёт представление о том, как осуществляется передача электричества без проводов методом электромагнитной индукции. В процессе участвуют две катушки. Магнитное поле, возбуждаемое протекающим током по виткам первичной обмотки, индуцирует электрический поток во вторичной обмотке трансформатора.

Примерами использования эффекта электромагнитной индукции могут быть зарядные устройства смартфонов и электрические зубные щётки. Недостатком такого способа передачи энергии является непременная близость катушек. Даже при небольшом увеличении промежутка между обмотками большая часть энергии начинает распыляться в пространстве.

Один из видов электромагнитной индукции – это использование резонанса. Суть способа заключается в том, что приёмник и передатчик функционируют в одном частотном диапазоне. Передающее и приёмное устройства представляют собой соленоид с одним слоем витков. Генерирующий прибор оснащён конденсаторной схемой, с помощью которой он настраивается на частоту приёмника.

Демонстрация метода электромагнитной индукции

Электростатическая индукция

В основе метода заложен принцип прохождения энергии через тело диэлектрика. Способ называют ёмкостной связью. Генератор создаёт в ёмкости электрическое поле, которое возбуждает разницу потенциалов между двумя электродами потребителя.

Никола Тесла для демонстрации беспроводной лампы освещения использовал именно метод электростатической индукции. Лампа получала питание от переменного электрического поля высокой частоты. Она светилась ровно, независимо от её перемещения в пространстве комнаты.

Микроволновое излучение

Специалисты космотехники разработали способ передачи электроэнергии от орбитальных солнечных батарей на космические корабли с помощью радиосигнала микроволнового диапазона. Проблема этого метода состоит в том, что для приёма и передачи пучкового излучения требуются антенны с очень большой диафрагмой.

Учёные НАСА в 1978 году пришли к выводу, что для передачи микроволнового луча частотой 2,45 ГГц излучающая антенна должна иметь диаметр отражающей поверхности 1 км. Приёмная ректенна должна быть диаметром 10 км. Уменьшить эти размеры возможно путём использования сверхкоротких волн. Однако сигналы такого диапазона быстро поглощаются атмосферой или блокируются дождевыми осадками.

Обратите внимание! Безопасная плотность мощности излучаемой энергии равняется 1 мВт/см2. Этой норме отвечает антенна диаметром 10 км с передающей мощностью потенциала 750 МВт

Электропроводность Земли

Существует теория использования недр и океанов Земли для беспроводной передачи энергии. Электропроводимость гидросферы, залежей металлических руд может быть использована для передачи низкочастотного переменного тока. Электростатическая индукция диэлектрических тел может возникать в огромных залежах кварцевого песка и тому подобных минералов.

Передача электрического тока возможна также через воздушное пространство методом электростатической индукции. Никола Тесла в своё время выдвинул предположение, что в будущем появятся технологии, которые для передачи электроэнергии будут использовать землю, океанические воды и атмосферу планеты.

Всемирная беспроводная система

Впервые о Всемирной беспроводной системе передачи электроэнергии стало известно от великого учёного Теслы. В 1904 году он заявил, что создание ВБС, используя высокую электрическую проводимость плазмы и Земли, вполне осуществимо.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Денис Серебряков/ автор статьи
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: