Передача электроэнергии
Автор naturalscience.ru   

Известно, что крупные теплоэлектростанции строят вблизи угольных месторождений. Гидроэлектростанции строят на крупных реках, а атомные электростанции - не ближе 30-50 км от больших городов, где расположены основные потребители электроэнергии. Другими словами, электроэнергия производится вдали от мест ее потребления. Следовательно, она должна быть передана к местам ее потребления, для чего служат линии электропередач.

А знаете ли вы, что при типичной мощности генератора электростанции 500 МВт и вырабатываемом напряжении 10 кВ сила тока в генераторе составляет 50 тысяч ампер? Такой ток, согласно закону Джоуля-Ленца, при сопротивлении линии электропередачи всего 1 Ом ежесекундно будет выделять столько же теплоты, сколько ее выделяют миллион электрочайников, включенных одновременно! Согласно тому же закону (Q=I2Rt), существуют две возможности для снижения потерь электроэнергии: уменьшить сопротивление линии электропередач и уменьшить в ней силу тока.

Рассмотрим первую возможность. Для уменьшения сопротивления проводов нужно либо использовать вещества с малым удельным сопротивлением (например, дорогие металлы серебро или медь), либо уменьшить длину провода (и энергия не дойдет до потребителя), либо увеличить площадь поперечного сечения проводов (и тогда они станут тяжелыми и могут обломить опоры). Как видите, первая возможность невыполнима на практике.

Рассмотрим теперь вторую возможность. При изучении трансформатора мы отметили, что повышение напряжения сопровождается понижением силы тока, причем, в такое же число раз. Поэтому, прежде чем ток от генератора попадет в линию электропередач, он должен быть трансформирован (преобразован) в ток высокого напряжения. Повысив напряжение с 10 кВ до 1000 кВ, то есть в 100 раз, мы в такое же число раз понизим силу тока. А количество же теплоты, бесполезно выделяющееся в проводах, согласно закону Джоуля-Ленца, уменьшится в 1002 , то есть в 10000 раз!

На рисунке слева показано, что электроэнергия, выработанная генератором 1, по толстым проводам 2 поступает на трансформатор 3. После повышения напряжения ток передается потребителям по менее толстым проводам 4. Для этого используют специальные опоры 5 с "гирляндами" высоковольтных изоляторов 6.

Выпрямление переменного тока. Электроэнергия, переданная на расстояние, не всегда используется в виде переменного тока. Некоторые электроприборы, например, радиотелефоны, магнитофоны, радиоприемники - требуют для своей работы постоянного тока. Рассмотрим один из способов "выпрямления" переменного тока - использование диода.

 

Как вы уже знаете, направление тока в городской электросети не остается постоянным: 1/50 долю секунды ток идет в одном направлении, а следующую 1/50 долю секунды ток идет в обратном направлении (рис. 1). Используя свойство диода пропускать через себя ток лишь в одном направлении, мы можем "отсекать" те моменты времени, когда ток идет в обратном направлении (рис. 2) или, наоборот, когда он идет только в прямом направлении (рис. 3). Таким образом мы получим пульсирующий постоянный ток.