Есть один интересный эффект, про который будет полезно узнать. Он тоже противоречит некоторой здравой логике, которая, как мы уже выяснили, не всегда присуща физике.
Возьмем, например, линию электропередач. С одной стороны она подключается к источнику тока, а с другой отдаёт энергию потребителю. Здравый смысл подсказывает, что в линии должны быть потери. Сопротивление провода, тепловое рассеивание и прочие паразитные факторы должны сожрать некоторую часть мощности. Это более чем логично. Но в некоторых случаях происходит обратная ситуация - на выходе линии напряжение больше, чем на входе. На первый взгляд кажется, что там должно быть какое-то искажение пространства-времени и что нарушается сам закон сохранения. Но всё проще. Это так называемый эффект Ферранти или ёмкостной эффект.
Эффект Ферранти - это явление, наблюдаемое в длинных линиях электропередачи, особенно когда они слабо нагружены или работают при высоком напряжении. Он относится к повышению напряжения на приемном конце линии электропередачи по сравнению с напряжением на передающем конце. Этот эффект возникает из-за емкости линии электропередачи.
Явление открыл инженер-электрик Себастьян Зиани де Ферранти. В 1887 году он впервые отметил повышение напряжения в некоторых точках лондонской энергосистемы. В его честь оно и было названо.
С физической точки зрения эффект вызван взаимодействием между индуктивностью и емкостью линии.
Вспомните, что такое конденсатор. Как раз вчера перегрузил старый обзорный ролик на эту тему в ДЗЕН.
Если всё упростить, то у конденсатора есть две обкладки. Они не соединены друг с другом, а пространство между ними заполнено диэлектриком. При включении конденсатора в цепь с переменным током наблюдается явление, когда на каждой его обкладке скапливается соответствующий заряд.
Технически это напоминает ситуацию с линией электропередач. Проводники в линии электропередачи расположены в непосредственной близости, особенно в подземных коллекторах, из-за чего между ними возникает электрическая емкость. Фактически, передающий кабель состоит из множества шунтирующих конденсаторов (Шунтирующий конденсатор - это конденсатор, который подключается параллельно к источнику питания устройства или цепи. Здесь роль обкладок выполняют сами провода линии) и последовательных катушек индуктивности (Здесь это опять-таки сам провод, способный сохранять энергию в магнитной составляющей, которая неизбежно присутствует в проводнике), аналогичным образом распределенных по длине кабеля.
Емкость увеличивается с увеличением длины линии передачи. Это и логично, ведь чем больше места, тем больше там можно накопить заряд. Конденсаторы потребляют большой зарядный ток, который проходит по всей длине линии. Реактивная мощность вырабатывается таким импровизированным конденсатором и течет в направлении, противоположном источнику. Катушки индуктивности в линии потребляют принимаемую мощность, вызывая падение напряжения на них. Передающее напряжение синхронизируется с падением напряжения. Напряжения суммируются, и принимающее напряжение увеличивается. Вот вам и напряжение, которое выше на выходе, чем на входе. Никакого нарушения закона сохранения нет.
Для возникновения "ощутимого" эффекта нужно удачное совпадение трёх условий:
- Емкость линии передачи - тут понятно. Больше провода - больше емкости. Больше обкладок конденсатора - больше накопленный заряд.
- Нагрузка на принимающей стороне должна соответствовать - наилучшим случаем является ситуация, когда линия "недозагружена" и энергии есть больше, чем её поедают потребители. Излишки энергии до чёртиков накачивают этот импровизированный конденсатор и напряжение тогда наивысшее.
- Частота подачи должна быть тоже подходящий. Не хочу тут городит огород из формул, но частота становится множителем и чем она выше, тем интенсивнее себя проявит Ферранти.
В общем случае это не забавное явление, которое нам интересно изучить, а паразитное явление. В электротехнике оно хорошо известно и его учитывают при проектировании электрических сетей. В противном случае вполне можно было бы ожидать где-то на даче вкачать в холодильник все 380 вместо 220.
При правильном регулировании источников тока эффект может даже помогать в работе системе. Если учитывать его влияние и корректно выполнить расчёты, то это в некоторой мере позволит исключить перерасход энергии.
Если обобщить всё сказанное, то никакой фантастики тут нет. Мы просто получаем огромный конденсатор из линии передач, который вполне неплохо заряжается, если выполняется ряд обозначенных условий и вполне успешно отдаёт энергию обратно в сеть. Всё это поддаётся расчёту и вполне пропорционально.
---
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!
💥 Оформите себе ДЗЕН-премиум и читайте мои "закрытые" статьи
✅ Поддержать проект монеткой или задать вопрос можно тут! Здесь же я публикую фрагменты будущей книги, которую могут читать ТОЛЬКО подписчики
👉💖 Ставьте лайки материалу, подписывайтесь на проект!
