Apakah sebab tidak menggunakan gelombang segi empat untuk garis penghantaran kuasa

Sebab mengapa garis penghantaran tidak menggunakan gelombang segi empat dan lebih suka gelombang sinus melibatkan beberapa aspek kejuruteraan elektrik, termasuk kecekapan, keserasian peralatan, gangguan elektromagnetik, kestabilan sistem, dan kawalan serta pengukuran. Berikut adalah penjelasan yang terperinci:

1. Kecekapan dan Kehilangan

• Pemutarbelit Harmonik: Gelombang segi empat mengandungi komponen harmonik yang kaya. Harmonik ini menyebabkan kehilangan tambahan apabila dihantar melalui garis penghantaran, termasuk kehilangan resistif dalam konduktor dan kehilangan besi dan kuprum dalam transformer dan motor.

• Kesan Kulit: Harmonik frekuensi tinggi menyebabkan arus berkumpul pada permukaan konduktor, fenomena yang dikenali sebagai "kesan kulit." Kesan kulit meningkatkan rintangan efektif konduktor, menyebabkan kehilangan penghantaran yang lebih tinggi.

2. Keserasian Peralatan

• Transformer dan Motor: Kebanyakan peralatan elektrik, seperti transformer dan motor, direka untuk gelombang sinus. Gelombang sinus memastikan bahawa peralatan ini beroperasi secara optimum, meningkatkan kecekapan dan menggalakkan jangka hayat mereka.

• Peranti Perlindungan: Peranti perlindungan relay dan peralatan pelindung lain juga direka untuk gelombang sinus. Gelombang segi empat boleh menyebabkan peranti ini gagal berfungsi, mempengaruhi keselamatan dan kebolehpercayaan sistem.

3. Gangguan Elektromagnetik

• Gangguan Elektromagnetik (EMI): Harmonik tingkat tinggi dalam gelombang segi empat menghasilkan gangguan elektromagnetik yang kuat, mempengaruhi operasi normal peranti elektronik sekitar. Sebagai contoh, komunikasi radio, peralatan perubatan, dan komputer mungkin mengalami gangguan.

• Gangguan Radiasi: Tepi naik dan turun yang cepat dalam gelombang segi empat menghasilkan radiasi elektromagnetik yang intens, yang khususnya ketara dalam garis penghantaran jarak jauh, mungkin menyebabkan kegagalan peranti dan ralat penghantaran data.

4. Kestabilan Sistem

• Pencemaran Harmonik: Komponen harmonik dalam gelombang segi empat mencemarkan sistem kuasa, mempengaruhi kestabilan grid dan kualiti kuasa. Harmonik boleh menyebabkan distorsi voltan, fluktuasi frekuensi, dan masalah lain, menyebabkan pemanasan berlebihan dan kerosakan peralatan.

• Kuasa Reaktif: Harmonik juga meningkatkan permintaan kuasa reaktif sistem, mengurangkan faktor kuasa dan menambah beban sistem, yang boleh mengakibatkan penurunan voltan dan overbeban peralatan.

5. Kawalan dan Pengukuran

• Kejituan Pengukuran: Gelombang sinus lebih mudah diukur dan dikawal dengan tepat. Peralatan pengukuran kuasa standard dan instrumen direka untuk gelombang sinus, memberikan data yang lebih tepat.

• Algoritma Kawalan: Banyak algoritma kawalan dan logik perlindungan dalam sistem kuasa direka berdasarkan anggapan gelombang sinus. Gelombang segi empat boleh menyebabkan algoritma ini gagal atau menghasilkan ralat.

6. Jarak Penghantaran

Penghantaran Jarak Jauh: Gelombang sinus lebih sesuai untuk penghantaran jarak jauh. Garis penghantaran jarak jauh sering menggunakan penghantaran voltan tinggi, dan gelombang sinus dapat mengekalkan voltan dan arus yang stabil dengan lebih baik, mengurangkan kehilangan penghantaran.

Kesimpulan

Sebab mengapa garis penghantaran tidak menggunakan gelombang segi empat dan lebih suka gelombang sinus termasuk:

• Kecekapan dan Kehilangan: Gelombang sinus mengurangkan pemutarbelit harmonik dan kesan kulit, meningkatkan kecekapan penghantaran.

• Keserasian Peralatan: Gelombang sinus memastikan peralatan elektrik beroperasi secara optimum, meningkatkan kecekapan dan jangka hayat.

• Gangguan Elektromagnetik: Gelombang sinus mengurangkan gangguan elektromagnetik, melindungi operasi normal peranti elektronik sekitar.

• Kestabilan Sistem: Gelombang sinus mengurangkan pencemaran harmonik, meningkatkan kestabilan grid dan kualiti kuasa.

• Kawalan dan Pengukuran: Gelombang sinus memudahkan pengukuran dan kawalan yang tepat, memastikan kebolehpercayaan dan keselamatan sistem.

• Jarak Penghantaran: Gelombang sinus lebih sesuai untuk penghantaran jarak jauh, mengurangkan kehilangan penghantaran.