Все видели эти огромные железные конструкции, которые зовутся ЛЭП (Линии Электро Передач). Кто проходил рядом с ними или просто бывал рядом знают как они трещат. Это высокое напряжение вызывает такой треск.
Железные колонны
Обычно высоковольтные ЛЭП имеют напряжение от 220 кВ (220 тысяч Вольт), есть еще 330 кВ, 500 кВ, редко 750 кВ и даже 1000 кВ (1 миллион Вольт).
Спрашивается зачем такое высокое напряжение? Ведь чем выше напряжение, тем больше нужны расстояния до заземленных частей (самой опоры ЛЭП, близкостоящих деревьев, самой земли в конце-концов). Поэтому приходится делать опоры такими высокими и тяжелыми, вырубать очень много деревьев на пути прокладки ЛЭП. Все это очень дорого и трудоемко. Наверняка это все не просто так. И это на самом деле правда.
От источника до потребителя
Дело в том, электрическая энергия вырабатывается далеко в глубине России на гидроэлектростанциях (ГЭС), которые строятся на крупных многоводных реках, поэтому их не построишь там где захочешь. ГЭС находится на плотине, в недрах которой зашиты специальные генераторы. Если говорить упрощенно, они-то и являются источником энергии (на самом деле они лишь преобразовывают механическую энергию падающей воды в электрическую энергию). И вот генераторы "создают" электричество и передают его в провода ЛЭП. Причем напряжение это сравнительно небольшое (6,3 кВ; 10,5 кВ; 13,8 кВ; 15,75 кВ; 20 кВ и 24 кВ).
А потребляется это электричество в основном в районных и областных центрах, которые находятся в тысячах километров от ГЭС. Причем потребляется энергия на совсем малом напряжении (220 или 380 Вольт). Так зачем же ЛЭП имеют такое высокое напряжение?
А с делано это для того чтобы сократить потери энергии при передаче ее на большое расстояние. А также чтобы сократить расход металла на провода и соответственно на саму опору.
Немного физики
Есть в физике такая формула:
E = I * U,
где Е - энергия (или мощность),
I - ток,
U - напряжение.
То есть передаваемая энергия равна произведению тока и напряжения, при которых эта энергия передается. Например, мы передаем мощность (энергию) 400 Вт (Ватты я написал чтобы проще было воспринимать, на самом деле здесь мощность измеряется в ВА (Вольт*Амперы)). Это можно представить как ток 5 Ампер умножить на напряжение 80 Вольт. Те же 400 Вт мы можем передать при напряжении 40 Вольт и токе 10 Ампер, или 20 Вольт * 20 Ампер и т. д.
И еще...
Здесь необходимо знать еще один факт из физики. У каждого проводника (и вообще у каждого материала) есть свое собственное сопротивление. Материал как бы препятствует протеканию по нему тока. Это вызывает потери, которые проявляются в нагревании проводника.
Чтобы этого избежать нужно использовать проводник большего сечения (то есть брать провод потолще). И чем больше ток, тем больше должно быть сечение провода.
2 варианта: дорогой и подешевле
Теперь соединим эти два факта и получим, что можно:
1. Передавать энергию на том же напряжении, на котором ее вырабатывает генератор. Тогда ток будет большой, и придется вешать на опоры толстые провода, они будут тяжелыми, поэтому опоры ЛЭП нужно ставить чаще, и сами опоры должны выдерживать большую массу.
2. Повысить напряжение сразу после генератора, причем повысить его очень сильно. Тогда ток будет во столько же раз меньше, и соответственно провода будут тонкими и легкими, опоры можно ставить дальше друг от друга и делать их легче. А в месте потребления энергии понизить напряжение обратно и передать его потребителям. В современной электроэнергетике так и делают, так как этот вариант гораздо выгоднее.
Понижают и повышают напряжение с помощью трансформаторов. Об этом расскажу отдельно.
Вот такой тяжелый путь проходит электричество от ГЭС до вашего чайника, лампочки, стиральной машины и других электрических приборов в вашей квартире.
На самом деле, я думал статья будет меньше. Много нюансов, не объяснив которые невозможно понять что происходит и почему делают именно так. Постарался все доступно объяснить, если есть вопросы, задавайте их в комментариях.
Подписывайтесь на канал и нажимайте палец вверх, он где-то здесь поблизости.