Элементы предназначенные для передачи электрического тока

Классификация линий электропередач

Беспроводная передача электроэнергии

Существует множество разновидностей ЛЭП. Каждый из видов заточен под свои определённые нужды и задачи. В соответствии с этим, ПУЭ регламентирует следующую классификацию воздушных линий электропередач.

По классу напряжению ЛЭП бывают:

• низковольтные, до 1 кВ;
• высоковольтные, свыше 1 кВ.

По назначению:

• Межсистемные линии с напряжением от 500 кВ и выше;
• Магистральные, 220-500 кВ;
• Распределительные, 110-220 кВ;
• Линии 35 кВ для питания сельхоз потребителей;
• ЛЭП 1-20 кВ, используемые в пределах одного населённого пункта.

Род электрического тока в ЛЭП подразделяются на:

• переменный (практически все линии);
• постоянный ток (встречается редко, в основном 3,3 кВ контактной сети железной дороги).

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.

Закон электромагнитной индукции

В
первой половине XIX века английский физик М. Фарадей открыл явление магнитной
индукции. Этот факт, ставший достоянием многих исследователей, дал мощный
импульс развитию электротехники и радиотехники.

В
ходе своих экспериментов Фарадей обнаружил, что при изменении числа линий
магнитной индукции, проникающих на поверхность, ограниченную замкнутым кругом,
на этой поверхности генерируется электрический ток. На этом основан, пожалуй,
самый важный закон физики — закон электромагнитной индукции. Ток, возникающий в
цепи, называется индукцией. В связи с тем, что электрический ток в цепи
возникает только тогда, когда на свободные заряды воздействуют внешние силы, в
замкнутом контуре именно эти внешние силы возникают при протекании переменного
магнитного потока по поверхности цепи. В физике влияние внешних сил называется
электродвижущей силой или индукционным ЭМП.

Электромагнитная
индукция также возникает в незакрытых проводниках. Когда проводник пересекает
магнитные высоковольтные линии, напряжение генерируется на его концах. Причиной
этого напряжения является индукционная электромагнитная совместимость. Если
магнитный поток, протекающий через замкнутый контур, не изменяется, то
индукционный ток не возникает.

С
помощью понятия «ЭМП-индукция» можно объяснить закон электромагнитной
индукции, т.е. ЭМП-индукция в замкнутом контуре в модуле равна скорости
изменения магнитного потока через ограниченную контуром поверхность.

Правило
Ленца. Как мы уже знаем, в проводнике генерируется индуктивный ток. В
зависимости от условий его возникновения, он имеет другое направление.
Российский физик Ленц сформулировал следующее правило на эту тему:
Индуцированный ток, генерируемый в замкнутом контуре, всегда имеет такое
направление, что создаваемое им магнитное поле не позволяет магнитному потоку
изменяться. Все это приводит к возникновению индуцированного тока.

Индукционный
ток, как и любой другой, имеет энергию. Это означает, что при возникновении
тока генерируется электрическая энергия. Согласно закону о сохранении и
преобразовании энергии, упомянутая выше энергия может вырабатываться только за
счет количества энергии другого вида. Таким образом, правило Ленца полностью
соответствует закону о сохранении и преобразовании энергии.

В
дополнение к индукции в катушке может происходить так называемая самоиндукция.
Его природа такова. Когда в катушке генерируется ток или изменяется его сила,
создается переменное магнитное поле. При изменении магнитного потока,
проходящего через катушку, в катушке возникает электродвижущая сила, называемая
самоиндукцией ЭДС.

Согласно
правилу Ленца, когда цепь замкнута, самовозбуждающие ЭМП вмешиваются в ток и не
увеличивают его. При отключении цепи индуцированная ЭМП снижает ток. Когда ток
в катушке достигает определенного уровня, магнитное поле перестает изменяться и
самоиндуцирующийся ЭДС становится равным нулю.

Постоянный и переменный токи

Мы завершаем изучение темы «Постоянный электрический ток». Тем не менее, в этом параграфе мы рассмотрим и переменный ток. С чем это связано? Причина в самих терминах «постоянный ток» и «переменный ток», названия которых не вполне удачны, поскольку могут трактоваться по-разному в физике и электротехнике: так сложилось исторически. Обратимся к определениям.

В физике постоянным током называют электрический ток, не изменяющийся по силе и направлению с течением времени. Графиком такого «истинно постоянного» тока должна быть прямая, параллельная оси времени (см. рис. «а»). Тем не менее, в электротехнике постоянным током считают ток, который постоянен только по направлению, но может меняться по силе. Такой ток можно получить «выпрямлением» синусоидального переменного тока, например, того, который существует в домашней осветительной сети (см. рис. «б»). В результате получается пульсирующий однонаправленный ток (см. рис. «в»).

В физике переменным током называют электрический ток, изменяющийся с течением времени: по силе и/или направлению. С точки зрения физики, «пульсирующий» ток на рисунке «в» является переменным, поскольку меняется по силе (оставаясь постоянным по направлению). Такой однонаправленный ток в электротехнике считают «постоянным», так как по своим действиям он похож на настоящий постоянный ток. Например, он будет пригоден для зарядки аккумуляторов, работы электродвигателей, проведения электролиза. Переменный по направлению ток для этих целей непригоден.

Примечание. Почему ток в электрических сетях является именно синусоидальным и меняет своё направление 100 раз в секунду, мы расскажем позднее (см. § 10-ж). А пока рассмотрим, как из него можно получить однонаправленный пульсирующий ток – «постоянный» с точки зрения электротехники. Другими словами, как «перебросить» нижние части синусоиды вверх, то есть преобразовать форму тока без потери мощности этого тока? Для этого служат различные приборы, один из которых – полупроводниковый диод, пропускающий через себя ток лишь в одном направлении (см. § 09-и).

Ниже на левой схеме показано включение двух диодов в цепь переменного тока. При этом верхние части синусоиды проходят через верхний диод (по направлению его «стрелочки»), а нижние части синусоиды не проходят через нижний диод (против его «стрелочки»). Таким образом получается пульсирующий однонаправленный ток, и ровно половина исходной мощности не попадает к потребителю, так как образуются «равнины» с нулевым значением силы тока. Для особо интересующихся физикой заметим, что точно такой же результат будет, если оставить только один диод, причём, любой.

На правой схеме показано включение четырёх диодов по так называемой мостовой схеме. Она более выигрышна по сравнению с предыдущей: диоды попарно пропускают как верхние, так и нижние части синусоиды соответственно к клеммам «+» и «–». В результате из исходного переменного тока, на графике кторого можно условно выделить «холмы и овраги», на графике получающегося однонаправленного тока образуются «не холмы и равнины», а «удвоенные холмы». Это означает, что теперь к потребителю попадает вся мощность исходного тока.

И в заключение рассмотрим, как к непостоянному току можно применить закон Джоуля-Ленца Q=I²Rt, описывающий тепловое действие тока. Как быть, если сила тока постоянно меняется? Нужно её заменить на условно-постоянную силу тока, которая производит такое же тепловое действие. Такое условно-постоянное значение силы тока в физике называют эквивалентным (эффективным, действующим) значением силы непостоянного тока.

Определение: эквивалентное значение непостоянного тока равно значению такого постоянного тока, который, проходя через то же сопротивление, выделяет в нём то же количество теплоты за то же время. Именно эквивалентное значение тока показывают нам все амперметры. Аналогично и по отношению к напряжению и вольтметрам. Итак, определить эквивалентные значения непостоянных токов позволяют калориметрические измерения (см. § 06-в).

Передача

Электрическая передача осуществляется с помощью линий.

Электричество, выходящее из электростанции, проходит через специальное оборудование. Эта система оборудования увеличивает  напряжение  с пропорциональным уменьшением  тока (количество электронов, которые текут в секунду). Это увеличение напряжения осуществляется повышающим трансформатором. Это преобразование позволяет току течь на большие расстояния, при этом типичное максимальное расстояние составляет около 500 километров.

Причина, по которой используются повышающие трансформаторы, заключается в том, что при прохождении больших расстояний через проводящий провод электричество неизбежно потеряет энергию из-за сопротивления в проводах. Эта проблема по существу решается (не полностью, а до приемлемого уровня) использованием высоковольтных линий электропередачи.

Большие высоковольтные линии электропередач являются важным компонентом сети, поскольку они транспортируют электроэнергию с небольшими потерями энергии.

Самые современные линии передачи не используют трансформаторы, а построены на мощных полупроводниковых элементах преобразующих в постоянный ток.

Эти линии передачи постоянного тока считаются более выгодными. Однако для перехода на передачу постоянного тока потребуется не один десяток лет.

Электроустановка — классификация

Электроустановки подразделяются на несколько видов, в зависимости от параметра напряжения. Есть устройства с силовой мощностью до 1000 В, и выше. Каждое классифицируется по-своему и имеет особенное назначение:

• Осветительные электроустановки создают световую энергию из электрической.
• Силовые электроустановки предназначены для выработки высокого уровня напряжения тока. Отличаются от всех остальных установок мощностью. Наиболее часто такую категорию электроустановок используют в промышленности на крупной площади для обеспечения электросетей или подстанций.
• Коммутационные аппараты – для переключения в электросхеме от высоких показателей напряжения до бытовых и наоборот.
• В разных случаях применяются преобразовательные электроустановки . Они быстро преобразуют разные виды тока.
• Водонагревательные. Используются для подогрева воды в большом объеме.
• Электрооперационные электроустановки необходимы в качестве вспомогательного оборудования на разных производствах и пр. Используются для подключения нагрева помещения и прочих операций.

Электроустановки могут быть как открытыми, так и закрытыми по типу предназначения. Установки открытого вида используются в основном на улице. Им не страшны перепады температур или осадки. Оснащаются защитой в высокой степени. Закрытые электроустановки в основном используют в помещениях. Они не обладают защитой от внешних погодных воздействий.

Также есть электроустановки комплектного типа. Могут быть установлены под открытым небом, но обязательно должны быть оснащены защитными конструкциями. Обычно это специальная защита из металла вокруг всей установки. Она предназначена в том числе для того, чтобы защитить от воздействия людей поблизости.

Между собой электроустановки различаются и по степени мощности передаваемой электроэнергии. До 1000 В используются для непостоянного оснащения энергией функционального оборудования. От 1000 и выше – как постоянный источник для потребителей.

Действительные значения тока и напряжения

Известно,
что переменный индукционный EMF вызывает переменный ток в цепи. При самом
высоком значении EMF ток имеет максимальное значение и наоборот. Это явление
называется синфазной случайностью. Несмотря на то, что значения силы тока могут
варьироваться от нуля до определенного максимального значения, существуют
устройства, которые могут быть использованы для измерения силы переменного
тока.

Характеристики
переменного тока могут быть действиями, которые не зависят от направления тока
и могут быть такими же, как и для постоянного тока. Эти действия могут быть
термическими. Например, переменный ток проходит через проводник с определенным
сопротивлением. Через некоторое время в этом проводнике вырабатывается
некоторое количество тепла. Вы можете выбрать значение мощности постоянного
тока таким образом, чтобы в одном и том же проводнике одновременно с переменным
током вырабатывалось одинаковое количество тепла. Это значение постоянного тока
называется среднеквадратическим значением переменного тока.

Измерители
тока и напряжения магнитоэлектрической системы не позволяют проводить измерения
в цепях переменного тока. Это происходит потому, что каждое изменение тока в
катушке меняет направление крутящего момента, что влияет на стрелку на приборе.
Поскольку катушка и стрелка имеют высокую инерционность, прибор не реагирует на
переменный ток. Для этого используются устройства, не зависящие от направления
тока. Например, можно использовать устройства, основанные на тепловом
воздействии тока. В таких устройствах стрелка поворачивается путем удлинения
текущей нагретой нити.

Также
могут использоваться приборы с электромагнитной системой действия. Движущейся
частью в этих приборах является железный диск малого диаметра. Он
перемагничивается и втягивается в катушку, через которую проходит переменный
ток. Эти приборы измеряют среднеквадратичные значения тока и напряжения.

Наиболее эффективный метод

Планета Земля является огромным конденсатором. Литосфера, в основном, проводит электричество за исключением небольших ее участков. Существует теория, что беспроводная передача энергии может осуществляться через земную кору. Суть такова: источник тока надежно контактирует с поверхностью земли, переменный ток определенной частоты перетекает с источника в кору и распространяется во всех направлениях, через определенные промежутки в земле размещаются приемники электротока, с которых он передается потребителям.

Суть теории в том, чтобы принимать и использовать ток только одной заданной частоты. Как в радиоприемнике настраивается частота приема радиоволн, так и в таких электроприемниках будет регулироваться частота принимаемого тока. Теоретически таким методом возможно будет передавать электроэнергию на очень большие расстояния, если частота переменного тока будет низкой, порядка нескольких Гц.

Трансформатор. Передача Электроэнергии

Трансформатор – это устройство для повышения или
понижения переменного напряжения. Простейший трансформатор
состоит из двух обмоток, одна из которых называется
первичной, а другая – вторичной. Обмотки
трансформатора расположены на общем сердечнике из
электротехнической стали; обычно он изготовляется наборным из
листов для уменьшения потерь на вихревые токи.

Принцип действия трансформатора основан на явлении
электромагнитной индукции. Когда на первичную обмотку подается
переменное напряжение, возникающий в результате этого
переменный магнитный поток возбуждает во вторичной обмотке
(катушке) переменное напряжение той же частоты. Однако
напряжение на обмотках будет различным в зависимости от числа
витков в каждой из них.

Согласно закону Фарадея, ЭДС индукции на вторичной обмотке
равна

_1;

₁₁

Разделив эти выражения одно на другое, получим:

Это уравнение трансформатора, показывающее, как напряжение на
вторичной обмотке связано с напряжением на первичной обмотке.
Если n₂>n_1; то трансформатор
повышающий, если n₂ < n_l, то –
понижающий.

Из закона сохранения энергии следует, что выходная мощность
трансформатора не может превышать его входную мощность.

Грамотно сконструированный трансформатор может иметь КПД
порядка 99%; столь низки потери энергии в нем. Таким образом,
выходная мощность трансформатора практически равна входной, и,
поскольку мощность равна р = IU, имеем:

Трансформатор может работать только на переменном токе.

Трансформаторы играют важную роль в передаче энергии на
расстояние. Электростанции часто располагаются далеко от
промышленных городов, гидроэлектростанции строятся на больших
реках, для атомных электростанций требуется большое количество
охлаждающей воды, тепловые электростанции тоже часто строят
вдали от городов, чтобы уменьшить загрязнение воздуха.

В любом случае электроэнергию часто приходится передавать на
большие расстояния, и в линиях электропередачи всегда
неизбежны потери энергии.

Потери энергии можно уменьшить, если использовать в линиях
электропередачи высокое напряжение.

Чем выше напряжение, тем меньше сила тока, и тем меньшая доля
мощности теряется в линии электропередачи.

Рассмотрим следующую задачу: поселок потребляет электрическую
мощность в среднем 120 кВт от электростанции, расположенной в
10 км. Полное сопротивление линии электропередачи равно 0,40
Ом. Следует определить потери мощности при напряжении на
линии: а) 240 В; б) 24 000 В.

Решение

а) Если передать мощность 120 кВт при напряжении 240 В, то
сила тока в линии составит

Потери мощности в линии достигнут

Свыше 80% общей мощности будет теряться в линии выделяться в
виде тепла. то] б) При U = 24 000 В,

Потери мощности составят:

Меньше 1% общей мощности будет теряться в линии, если энергию
передавать высоким напряжением.

Движение электричества

Дальнейшая передача электрической энергии ведется по сетям. Они представляют собой комплекс оборудования, которое отвечает за распределение и поставку электричества потребителю. Их существует несколько разновидностей:

1. Общие сети. Они обслуживают сельское хозяйство и производство.
2. Контактные. Это выделенная группа, которая обеспечивает поставку электроэнергии движущемуся транспорту. Сюда входят поезда и трамваи.
3. Для обслуживания удаленных объектов и инженерных коммуникаций.
4. Автономные сети. Они обеспечивают электроэнергией крупные мобильные единицы. Это самолеты, морские суда и космические аппараты.

Трехфазный переменный ток

Трехфазный переменный ток, обладающий многими преимуществами перед однофазным током, в настоящее время широко используется в промышленной практике во всем мире. Трехфазная система — это система с тремя цепями, переменные EMF которых имеют одинаковую амплитуду и частоту, но находятся вне фазы друг с другом на 120° или 1/3 периода. Каждая такая схема называется фазой.

Для
получения трехфазной системы необходимо взять три идентичных однофазных генератора
и соединить их роторы вместе, чтобы они не меняли своего положения во время
вращения. Для поворота ротора обмотки статора этих генераторов должны
поворачиваться на 120° друг к другу. Пример такой системы показан на .

В
условиях, указанных выше, получается, что ЭМП, генерируемый во втором
генераторе, не успеет измениться по сравнению с ЭМП первого генератора, т.е.
будет иметь задержку на 120°. Электромагнитный импульс третьего генератора
также будет задержан на 120° по сравнению со вторым генератором.

Однако
такой способ получения трехфазного переменного тока очень сложен и экономически
нежизнеспособен. Чтобы упростить задачу, необходимо объединить все обмотки
статоров генераторов в одном корпусе. Этот генератор называется трехфазным
генератором. Когда ротор начинает вращаться, каждая обмотка имеет переменный
индукционный ЭМП. Из-за пространственного смещения обмоток фазы колебаний в
обмотках также сдвигаются друг относительно друга на 120°.

Для
подключения генератора переменного тока к цепи необходимо 6 проводов. Чтобы
уменьшить количество обмоточных проводов для генератора и приемников,
необходимо соединить их вместе в трехфазную систему. Есть две такие связи:
Звезда и Дельта. Если вы используете и то, и другое, вы можете сохранить
проводку.

При
этом способе подключения конец X первой обмотки генератора подключается к
началу B второй обмотки, конец Y второй обмотки подключается к началу C третьей
обмотки, конец Z третьей обмотки подключается к началу A первой обмотки. Пример
подключения показан на рис. 12. При таком способе подключения фазовых обмоток и
подключения генератора переменного тока к трехпроводной линии линейное
напряжение сравнивается с фазовым по значению.

ЛЭП

Тут стоит рассказать о том, какие сети используются для передачи электроэнергии. От электростанции до конечного потребителя электричество проходит не только через повышающий трансформатор и высоковольтные линии. Если посмотреть на современный город с высоты, можно заметить целый клубок проводов, образующий единую сеть.

Чтобы попасть к потребителю, с высоковольтных линий ток заново поступает в трансформатор, но на этот раз напряжение понижается. После чего он подается на распределительную сеть и расходится на промышленные предприятия, которые имеют свою подстанцию для получения нужного им напряжения, на городские подстанции, которые расформировывают электричество по магистральным кабелям и на районные подстанции.

Вам это будет интересно Щупы для мультиметра

Городская подстанция

От районных подстанций через линии электропередач электричество подается в частные, многоквартирные дома и объекты инфраструктуры. В спальных микрорайонах кабеля от подстанций в основном прокладывают под землей, откуда они выходят уже на щиток подъезда, который дальше распределяет ток на каждую розетку и лампочку в доме.

Силовой ящик многоэтажки

Что такое электрический ток и напряжение

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (носителей электрического заряда). Носителями электрического тока являются электроны (в металлах и газах), катионы и анионы (в электролитах), дырки при электронно-дырочной проводимости. Данное явление проявляется созданием магнитного поля, изменением химического состава или нагреванием проводников. Основными характеристиками тока являются:

• сила тока, определяемая по закону Ома и измеряемая в Амперах (А), в формулах обозначается буквой I;
• мощность, согласно закону Джоуля-Ленца, измеряемая в ваттах (Вт), обозначается буквой P;
• частота, измеряемая в герцах (Гц).

Электрический ток, как носитель энергии используют для получения механической энергии с помощью электродвигателей, для получения тепловой энергии в отопительных приборах, электросварке и нагревателях, возбуждения электромагнитных волн различной частоты, создания магнитного поля в электромагнитах и для получения световой энергии в осветительных приборах и различного рода лампах.

Напряжение – это работа, совершаемая электрическим полем для перемещения заряда в 1 кулон (Кл) из одной точки проводника в другую. Исходя из данного определения, все-таки сложно осознать, что же такое напряжение.

Чтобы заряженные частицы перемещались от одного полюса к другому, необходимо создать между этими полюсами разность потенциалов (именно она и именуется напряжением). Единицей измерения напряжения является вольт (В).

Для окончательного понимания определения электрического тока и напряжения, можно привести интересную аналогию: представьте, что электрический заряд — это вода, тогда давление воды в столбе – это и есть напряжение, а скорость потока воды в трубе – это сила электрического тока. Чем выше напряжение, тем больше сила электрического тока.

Что такое переменный ток

Если менять полярность потенциалов, то направление протекания электрического тока меняется. Именно такой ток и называется переменным. Количество изменений направления за определенный промежуток времени называется частотой и измеряется, как уже было сказано выше, в герцах (Гц). Например, в стандартной электрической сети в нашей стране частота равна 50 Гц, то есть направление движения тока за секунду меняется 50 раз.

Что такое постоянный ток

Когда упорядоченное движение заряженных частиц имеет всегда только одно направление, то такой ток именуется постоянным. Постоянный ток возникает в сети постоянного напряжения, когда полярность зарядов с одной и другой стороны постоянна во времени. Его очень часто используют в различных электронных устройствах и технике, когда не требуется передача энергии на большое расстояние.

Список литературы

1. Агунов М.В. Агунов А.В. О соотношениях мощности в электрических цепях с несинусоидальными режимами // Электричество, 2003, № 4, с. 53-56.
2. Агунов М.В. Агунов А.В. Вербова Н.М. Определение полных силовых составляющих в цепях с несинусоидальными напряжениями и токами с помощью методов цифровой обработки сигналов // Электротехника, 2001, № 7, с. 45-48.
3. Геррн Агунов М.В. Агунов А.В. Вербова Н.М. Новый подход к измерению электроэнергии // Промышленная энергетика, 2003, № 2, С.30-33.
4. Агунов А.В. Статический компенсатор неактивных составляющих мощности с полной компенсацией гармонических составляющих тока нагрузки // Электротехника, 2004, № 2, с. 47-50.

Классификация линий электропередач

В энергетике принято разделять ЛЭП на виды в зависимости от следующих показателей:

1. Конструктивные особенности линий, осуществляющих передачу электроэнергии. В зависимости от исполнения они могут быть двух видов:

• Воздушными. Передача электричества осуществляется с использованием проводов, которые подвешиваются на опоры.

  Воздушные линии электропередач

• Кабельными. Такой способ монтажа подразумевает укладку кабельных линий непосредственно в грунт или в специально предназначенные для этой цели инженерные системы.

  Обустройство блочной кабельной канализации

1. Вольтаж. В зависимости от величины напряжения ЛЭП принято классифицировать на следующие виды:

• Низковольтные, к таковым относятся все ВЛ с напряжением не более 1-го кВ.
• Средние – от 1-го до 35-ти кВ.
• Высоковольтные – 110,0-220,0 кВ.
• Сверхвысоковольтные – 330,0-750,0 кВ.
• Ультравысоковольтные — более 750-ти кВ.

  Ультравысоковольтная ЛЭП Экибастуз-Кокчетав 1150 кВ

1. Разделение по типу тока при передаче электричества, он может быть переменным и постоянным. Первый вариант более распространен, поскольку электростанции, как правило, оборудованы генераторами переменного тока. Но для уменьшения нагрузочных потерь энергии, особенно на большой дальности передачи, более эффективен второй вариант. Как организованы схемы передачи электричества в обоих случаях, а также преимущества каждого из них, будет рассказано ниже.
2. Классификация в зависимости от назначения. Для этой цели приняты следующие категории:

• Линии от 500,0 кВ для сверхдальних расстояний. Такие ВЛ связывают между собой отдельные энергетические системы.
• ЛЭП магистрального назначения (220,0-330,0 кВ). При помощи таких линий осуществляется передача электричества, вырабатываемого на мощных ГЭС, тепловых и атомных электростанциях, а также их объединения в единую энергосистему.
• ЛЭП 35-150 кВ относятся к распределительным. Они служат для снабжения электроэнергией крупных промышленных площадок, подключения районных распределительных пунктов и т.д.
• ЛЭП с напряжением до 20,0 кВ, служат для подключения групп потребителей к электрической сети.

Постоянный ток

Вторым способом передачи электрического тока потребителю, является постоянный ток. Подобный ток является выпрямленным. Он встречается в аккумуляторах, батарейках, зарядных устройствах. Такой ток и сейчас подается потребителям некоторых стран, но в очень малых количествах. Его вырабатывают солнечные батареи. Постоянный ток можно подавать по действующим ЛЭП и подземным кабелям. Плюсы такой передачи, следующие:

1. С расстоянием нет потери мощности. Не придется завышать напряжение на электростанции.
2. Статическая устойчивость не оказывает влияния на передачу и распределение.
3. Не требуется настраивать частотную синхронизацию.
4. Напряжение можно передать всего по одной линии с одним контактным проводом.
5. Нет влияния электромагнитного излучения.
6. Минимальная реактивная мощность.

Постоянный ток для потребителя не подается только по причине огромной себестоимости оборудования для электростанций.

Проводимость электрического тока и процент завышения в начале передачи, во многом зависят от сопротивления самой ЛЭП. Снизить сопротивление, — а тем самым нагрузку — можно при помощи охлаждения до сверхнизкой температуры. Это помогло бы увеличить расстояние для передачи энергии и существенно снизить потери. Сегодня нет технологии занижения температуры линии электропередачи. Такая технология является крайне дорогой и требует больших изменений в конструкции. Но в регионах крайнего севера этот способ вполне работает и намного занижает процент передачи мощностей и потери от расстояния.

История мировой электроэнергетики

Электроэнергетика – стратегическая отрасль экономической системы любого государства. История возникновения и развития ЭЭ берёт своё начало с конца XIX столетия. Предтечей появления промышленной выработки электроэнергии являлись открытия основополагающих законов о природе и свойствах электрического тока.

Отправной точкой, когда возникли производство и передача электроэнергии, считают 1892 год. Именно тогда была построена первая электростанция в Нью-Йорке под руководством Томаса Эдисона. Станция стала источником электрического тока для ламп уличного освещения. Это был первый опыт перевода тепловой энергии от сгорания угля в электричество.

С тех пор началась эра массового строительства тепловых электростанций (ТЭС), работающих на твёрдом топливе – энергетическом угле. С развитием нефтяной промышленности появились огромные запасы мазута, которые образовывались в результате переработки нефтепродуктов. Были разработаны технологии получения носителя тепловой энергии (пара) от сжигания мазута.

С тридцатых годов прошлого века получили широкое распространение гидроэлектростанции (ГЭС). Предприятия стали использовать энергию ниспадающих потоков воды рек и водохранилищ.

В 70-е годы началось бурное строительство атомных электростанций (АЭС). Одновременно с этим стали разрабатываться и внедряться альтернативные источники электроэнергии: это ветровые установки, солнечные батареи, щелочно-кислотные геостанции. Появились мини установки, использующие тепло для получения электричества в результате химических процессов разложения навоза и бытового мусора.

Электрические токи в природе

Молния

Атмосферное электричество — электричество, которое содержится в воздухе. Впервые показал присутствие электричества в воздухе и объяснил причину грома и молнии Бенджамин Франклин.

В дальнейшем было установлено, что электричество накапливается в сгущении паров в верхних слоях атмосферы, и указаны следующие законы, которым следует атмосферное электричество:

• при ясном небе, так же как и при облачном, электричество атмосферы всегда положительное, если на некотором расстоянии от места наблюдения не идёт дождь, град или снег;
• напряжение электричества облаков становится достаточно сильным для выделения его из окружающей среды лишь тогда, когда облачные пары сгущаются в дождевые капли, доказательством чего может служить то, что разрядов молний не бывает без дождя, снега или града в месте наблюдения, исключая возвратный удар молнии;
• атмосферное электричество увеличивается по мере возрастания влажности и достигает максимума при падении дождя, града и снега;
• место, где идёт дождь, является резервуаром положительного электричества, окружённым поясом отрицательного, который, в свою очередь, заключён в пояс положительного. На границах этих поясов напряжение равно нулю.

Движение ионов под действием сил электрического поля формирует в атмосфере вертикальный ток проводимости со средней плотностью, равной около (2÷3)·10−12 А/м².

Полный ток, текущий на всю поверхность Земли, при этом составляет приблизительно 1800 А.

Молния является естественным искровым электрическим разрядом. Была установлена электрическая природа полярных сияний. Огни святого Эльма — естественный коронный электрический разряд.

Биотоки — движение ионов и электронов играет весьма существенную роль во всех жизненных процессах. Создаваемый при этом биопотенциал существует как на внутриклеточном уровне, так и у отдельных частей тела и органов. Передача нервных импульсов происходит при помощи электрохимических сигналов. Некоторые животные (электрические скаты, электрический угорь) способны накапливать потенциал в несколько сот вольт и используют это для самозащиты.