Was ist der Zweck der Verwendung von Hochspannung und Niederfrequenz in der Elektrizität?

Zweck der Verwendung von Hochspannung und Niederfrequenz in Stromnetzen

Der Hauptzweck der Verwendung von Hochspannung und Niederfrequenz in Stromnetzen besteht darin, die Transmissionswirkungsgrade zu verbessern und Kosten zu senken. Hier sind die spezifischen Gründe:

1. Hochspannung

• Stromreduktion: Gemäß dem Ohmschen Gesetz V=IR kann eine Erhöhung der Spannung den Strom reduzieren. Bei gleichen Übertragungsbedingungen bedeutet höhere Spannung geringeren Strom.

• Geringere Leitungsverluste: Leitungsverluste sind proportional zum Quadrat des Stroms, d.h. Ploss=I²R. Daher führt eine Reduzierung des Stroms zu signifikant geringeren Leitungsverlusten.

• Kleinere Leiterquerschnitte: Mit reduziertem Strom können kleinere Leiterquerschnitte verwendet werden, was Material und Kosten spart.

• Erhöhte Übertragungsdistanz: Höhere Spannung ermöglicht längere Übertragungsdistanzen, da Leitungsverluste und Spannungsabfälle reduziert werden.

2. Niederfrequenz

• Reduzierung der Wirbelstromverluste: Niederfrequenz reduziert Wirbelstromverluste. Wirbelstromverluste sind proportional zum Quadrat der Frequenz, d.h. Pwirbelstrom∝f². Daher hilft Niederfrequenz, Wirbelstromverluste in Transformator und Motoren zu reduzieren.

• Reduzierung der Hystereseverluste: Niederfrequenz reduziert auch Hystereseverluste, die proportional zur Frequenz sind.

• Verbesserung der Systemstabilität: Niederfrequenz trägt dazu bei, die Stabilität von Stromnetzen zu verbessern, insbesondere bei Langstreckenübertragungen und in Systemen mit großer Kapazität.

Ändern unterschiedliche Spannungs- und Frequenzpegel die Geschwindigkeit des Elektrizitätsflusses?

Die Geschwindigkeit der Elektrizitätsübertragung in Leitern wird durch die physikalischen Eigenschaften des Leiters bestimmt, nicht direkt durch Spannung oder Frequenz. Genauer gesagt:

• Geschwindigkeit der Elektrizitätsübertragung: Elektrizität fließt in Leitern mit einer Geschwindigkeit, die nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegt, etwa 299.792 km/s. Diese Geschwindigkeit beträgt in der Regel etwa 60% bis 70% der Lichtgeschwindigkeit im Medium.

• Einfluss von Spannung und Frequenz: Spannung und Frequenz beeinflussen die Geschwindigkeit der Elektrizitätsübertragung nicht direkt. Sie beeinflussen hauptsächlich die Größe des Stroms, Leitungsverluste, die Größe der Ausrüstung und die Wirkungsgrade.

Zusammenfassung

• Hochspannung: Reduziert den Strom, verringert Leitungsverluste, reduziert die Leitergröße, erhöht die Übertragungsdistanz.

• Niederfrequenz: Reduziert Wirbelstromverluste, reduziert Hystereseverluste, verbessert die Systemstabilität.

• Geschwindigkeit der Elektrizitätsübertragung: Wird nicht direkt von Spannung und Frequenz beeinflusst; wird hauptsächlich durch die physikalischen Eigenschaften des Leiters bestimmt.

Durch die Verwendung von Hochspannung und Niederfrequenz können Stromnetze elektrische Energie effizienter und wirtschaftlicher übertragen, während sie Verluste reduzieren und die Systemstabilität verbessern.