Kāpēc gaisa elektros līnijas uz elektrotortiem un torniem ir slinkus?
Kāpēc elektrosūtves līnijas uz elektrotorniem un pārvades torniem ir atvilktnes?
Šodienas tehnoloģiju straujās attīstības laikmetā cilvēku, preču un pakalpojumu transportēšana kļuvusi ļoti viegla. Ģeogrāfiskais attālums vairs nav ievērojams šķēršlis. Tāpat kā šie matēriālie objekti var efektīvi tikt transportēti garām attālumiem, tā arī elektroenergija jāpārvada plaši. Tomēr, atšķirībā no fiziķa preču, elektroenerģijai nepieciešama vidusmaņa, lai to varētu pārvadāt.
Jūs iespējams bieži esat novērojuši, ka elektrosūtves līnijas, kas atrodas uz elektrotorniem un pārvades torniem, izskatās atvilktnes, nevis cieši uzsietas. Šis skats bieži veicina jautājumu: Kāpēc šīs līnijas netiek uzsietas stingrāk?
Šajā izpratnē mēs atklāsim iemeslus, kāpēc elektrosūtves līnijas uz torniem ir atvilktnes, un nepieciešamību pēc lejasvirziena gan sadalīšanas, gan pārvades līnijās. Pirms ieplānojam detalizētākas izskaidrojumus, apskatīsim dažus būtiskus punktus, kas palīdzēs mums labāk saprast šo elektrotehnikas parādību.
Elektroenerģijas pārvade: principi, zaudējumi un komponenti
Elektroenerģijas pārvades pamati
Jauda ir darba veikšanas ātrums. Elektroenerģijas kontekstā darbs tiek veikts, kad elektriskā enerģija pārvietojas pāri attālumam. Tāpēc jauda var tikt definēta kā enerģijas daudzums, kas piegādāts vienībai laika. Lai pārvadātu elektroenerģiju garām attālumiem, elektrosūtves līnijas ir būtiska vidusmaņa šī pārnesuma veikšanai.
Aktīvā jauda, kas veic noderīgu darbu, parasti tiek mērīta vatās. Elektroenerģijas pārvadi preferēta metode ir augstsprieguma pārvade, lai saglabātu enerģiju. Tas notiek tāpēc, ka strāva, kas plūst caur vadītāju, radīs siltumu, kas var būt ļoti kaitīgs. Siltums laikā izraisīs elektrosūtves līniju degenerāciju, vedot pie pārāk agras izliedzības un potenciālas kļūdas. Lai samazinātu enerģijas zaudējumus un saglabātu pārnēsāto jaudu, ir efektīvāk samazināt elektrosūtves līniju strāvas daudzumu, palielinot spriegumu. Šī metode, zināma kā augstsprieguma elektroenerģijas pārvade, efektīvi samazina spēku, kas iznīcināts kā siltums elektrosūtves līnijās.
Kondukcija un jaudas zaudējumi
Elektroenerģijas pārdošanas procesā daļa no elektriskās jaudas neizbēgami zaudējas apkārtējā vide. Tas notiek galvenokārt tāpēc, ka elektrosūtves līnijas nav pilnībā izolētas, ļaujot siltuma izplatīšanai un elektriskajam izplūdumam. Pēc Ohma likuma, vadītāja pretestība (R) ir tieši proporcionāla tā garumam (L). Tāpēc, jo garāks ir elektrosūtves līnijas garums, jo lielāka ir tā pretestība. Papildus tam, gaisa, kas apkaro elektrosūtves līnijas, ir sliktā konduktora, un tas nevar efektīvi izplatīt siltumu, ko rada elektriskā strāva, kas plūst caur līnijām.
Lai samazinātu šos jautājumus, elektriskās līnijas ir izstrādātas ar lielākiem diametriem. Šī dizaina izvēle balstīta uz faktu, ka vadītāja pretestība (R) ir inversi proporcionāla tā šķērsgriezuma laukam. Palielinot vadītāja diametru, tā šķērsgriezuma laukums pieaug, samazinot pretestību. Šis pretestības samazinājums, savukārt, samazina jaudas zaudējumus, ko rada siltuma veidošanās elektrosūtves līnijās.
Elektriskās vaišas un kabeļi
Elektriskie kabeļi un vaišas ir konduktori, pa kuriem plūst elektroenerģija, un tie ir galvenokārt izgatavoti no vaļa tās izcilās elektriskās kondukcijas dēļ. Tomēr, šie konduktori nav sastādīti no tīra vaļa. Lai uzlabotu to mehāniskās īpašības, piemēram, stiprumu un ilgstošumu, vaļa tiek legēta ar citiem elementiem. Šo elementu pievienošana neapdraud vaļa elektriskās kondukcijas. Gan tie uzlabo konduktora mehāniskās īpašības, nodrošinot, ka tas var izturēt instalācijas un darbības grūtības, saglabājot tā spēju efektīvi pārnest elektroenerģiju.
Džeulja likums par elektrisko sildīšanos
Realitātē neviens metāls nav patiesi tīrs; jebkura metāla tīrība vienmēr ir mazāka par 100%. Tāpēc visi metāli ir iekšēja pretestība. Kad elektriskā strāva plūst caur konduktoru, enerģija tiek izplatīta kā siltums. Radītā siltuma daudzumu var aprēķināt, izmantojot Džeulja likumu par elektrisko sildīšanos, kas sniedz fundamentālu sapratni par elektriskās strāvas, pretestības un siltuma veidošanās attiecībām elektriskajos tīklos.
Citi Džeulja likuma formas
Džeulja likums un vides faktoru ietekme uz elektrosūtves līnijām
Kā norāda Džeulja likums par elektrisko sildīšanos, siltums (P), ko rada elektronu plūsme caur konduktoru, ir tieši proporcionāls pretestībai (R), laikam (t) un strāvas kvadrātam I^2. Kad elektriskā strāva plūst caur konduktoru, tai jāpārvar pretestība materiālā. Šī pretestība darbojas kā šķērslis elektronu kustībai, izraisojot strāvas enerģijas izplatīšanos kā siltums apkārtējā vidē.
Laiku un temperatūras ietekme uz elektrosūtves līnijām
Konduktora pretestība ir būtiski ietekmēta temperatūrai. Jo augstāka ir konduktora temperatūra, jo lielāka ir tā pretestība. Šī parādība notiek tāpēc, ka temperatūras paaugstināšanās rada elektronu papildu kinētisko enerģiju, veidojot vairāk nejaušu un nejaušu kustību. Šie enerģiskie elektroni bieži saskaras ar konduktora materiāla atomiem, radot siltumu procesā.
Pārāk liela siltuma daudzums, ko rada konduktors, var radīt nopietnu draudu, iespējams, izraisot to tālāko izsilināšanos un sistēmas kļūdas. Karstu laiku apstākļos konduktori izplešas termiskās izplešanās dēļ, padarot elektrosūtves līnijas atvilktnes. Otrādi, aukstā laiku, konduktori saīsās, kas var ietekmēt to mehānisko integritāti un elektrisko veiktspēju.
Tension in Electric Lines
Spriegums ir spēks, kas rodas vaišā vai kabeļā, kad tā ir pakļauta diviem pretējiem spēkiem. Elektrosūtves līnijas, kas atrodas starp elektrotorniem vai pārvades torniem, spriegums vienmēr ir klāt. Ja vaišas tiktu pārāk cieši nosietas, spriegums būtu būtiski palielināts. Šis palielinātais spriegums padara vaišas vairāk nodibināmām, jo pat mazākie saderinājumi vai izplešanās dēļ temperatūras maiņas vai mehāniskā stresa varētu izraisīt to salauzt.
Nepieciešamība pēc lejasvirziena sadalīšanas un pārvades līnijās
Lejasvirziena pārvades līnijās ir redzama pazīstama lejupvērsta līkne vai nomācošana vaišu starp atbalstu struktūrām, piemēram, torniem. Šī līkne ir dabiska sekunde, ko radīs vaišas svars un spriegums, kas tās iedarbojas.
Atvilktnes elektrosūtves līniju un lejasvirziena nozīme elektroenerģijas pārdošanā
Garām attālumiem elektroenerģijas pārdošanā un sadalīšanā siltuma izplatīšana ir neizbēgama sekunde. Augstsprieguma pārdošana tiek izmantota kā stratēģiska pasākuma, lai samazinātu siltumu, ko rada konduktoros. Tas notiek tāpēc, ka, saskaņā ar elektrotehnikas principiem, samazinot strāvu (palielinot spriegumu) būtiski samazinās spēks, kas iznīcināts kā siltums (saskaņā ar Džeulja likumu P = I^2R. Papildus tam, laiku apstākļi un vaišu iekšējie temperatūras maiņas nepieciešams, lai elektrosūtves līnijas tiktu instalētas ar noteiktu atvilktnes līmeni.
Ja elektrosūtves līnijas tiktu cieši nosietas, auksts periods varētu izraisīt kontraktāciju pārdošanas līnijās. Šī kontraktācija izraisītu būtisku sprieguma palielināšanos līnijās. Paaugstinātais spriegums varētu radīt smagas kaitējumu vaišām un kabeļiem, iespējams, izraisot elektroenerģijas traucējumus, drošības riskus un dārgus remontus. Lai izvairītos no šādiem negatīvajiem rezultātiem, elektrosūtves līnijas tiek mērķtiecīgi instalētas ar atvilktni. Šis dizains ļauj līnijām kontraktāties vai izplesties ar temperatūras maiņu, neuzņemot pārāk lielu spriegumu, tādējādi aizsargājot elektroenerģijas infrastruktūras integritāti.
Lejasvirziena, kas ir elektrosūtves līniju konduktoru lejupvērstā līkne starp atbalstu struktūrām, nav tikai estētisks elements, bet arī obligāts un kritiskais elektroenerģijas pārdošanas sistēmu sastāvdaļa. Tas darbojas kā aizsardzība pret pārsilināšanos, nodrošinot pietiekamu telpu, lai vaišas varētu izplesties augstās temperatūras apstākļos, samazinot pārmērīgas pretestības un siltuma radīšanas iespējas. Papildus tam, lejasvirziena efektīvi samazina spriegumu līnijās, novēršot to no mehāniskā stresa, ko izraisa faktori, piemēram, temperatūras maiņas, vēja slodzes un ledus akumulācija.
Esencē, lejasvirziena spēlē būtisku lomu, nodrošinot drošību, uzticamību un ilgstošu elektroenerģijas pārdošanas sistēmu dzīves laiku. Uzturējot optimālu lejasvirziena līmeni, inženieri var garantēt, ka tīkls darbojas gludi un efektīvi, samazinot risku, ka notiks negadījumi, elektroenerģijas traucējumi un dārgi infrastruktūras kaitējumi. Šis rūpīga līdzsvara starp spriegumu, temperatūru un mehānisko stresu ir būtisks modernās elektroenerģijas sadalīšanas tīklu turpinātās veiksmīgai darbībai.
