by 
Δημοσιεύτηκε από τον/την Διονύσης Μάργαρης στις 10 Ιανουάριος 2010 και ώρα 17:31
Θέλουμε να μεταφέρουμε μια ορισμένη ηλεκτρική ενέργεια από το εργοστάσιο παρα-γωγής, στον τόπο κατανάλωσης π.χ. μια πόλη. Η τάση στην κατανάλωση είναι χαμηλή 220V-230V. Αυτή είναι η τάση με την οποία στέλνεται η ενέργεια αυτή; Προφανώς όχι. Όλοι έχουμε παρατηρήσει τους πυλώνες «υψηλής τάσης» και κάπου έχουμε ακούσει για τους μετασχηματιστές. Προφανώς το ηλεκτρικό ρεύμα που χρησιμοποιούμε είναι εναλλασσόμενο, αλλά ας δούμε με ένα παράδειγμα από το συνεχές ρεύμα τι ακριβώς πρόβλημα υπάρχει κατά την μεταφορά της ενέργειας και γιατί επιβάλλεται η μεταφορά αυτή να γίνει υπό μεγάλη τάση.
Παράδειγμα:
Από το εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας θα αποσταλεί μια ισχύς 100kW, στην διπλανή πόλη. Τα σύρματα μεταφοράς παρουσιάζουν αντίσταση Rσ=4Ω. Η ηλε-κτρική αυτή ισχύς μεταφέρεται υπό τάση ( στην έξοδο του εργοστασίου):
Α) V1= 1.000V και Β) V1=10.000V
Να υπολογιστούν για κάθε περίπτωση:
i) Η ένταση του ρεύματος
ii) Η ισχύς που φτάνει στην πόλη.
iii) Το ποσοστό της ηλεκτρικής ενέργειας που μετατρέπεται σε θερμότητα πάνω στους αγωγούς μεταφοράς.
iv) Ποια η τάση με την οποία «φτάνει» η παραπάνω ισχύς ….
Σωστά Διονύση
Να προσθέσω ακόμη ότι λόγω της πολύ μικρής τιμής του ρεύματος μεταφοράς (που στο ρυθμό θερμικών απωλειών πάνω στα σύρματα μεταφοράς συμμετέχει με το τετράγωνό του) μας “παίρνει” να χρησιμοποιούμε για τη μεταφορά σύρματα μικρής διατομής (που παρουσιάζουν βέβαια αρκετά μεγάλη αντίσταση) κερδίζοντας έτσι σε κόστος αγοράς των συρμάτων, μεταφοράς, στήριξης, συντήρησης κ.λπ.
Μία ερώτηση:
Καθώς το καλώδιο μεταφοράς διαρέεται από ρεύμα θερμαίνεται (Q=mcΔΤ). Καθώς θερμαίνεται, επειδή αυξάνεται η θερμοκρασία του αγωγού, αυξάνεται και αντίστασή του. Άρα τελικά ισχύει ο νόμος του Ohm για τη γραμμή μεταφοράς;
Αν δεν ισχύει, πώς μπορούμε να υπολογίσουμε τη μέση ένταση του ρεύματος που διαρέει τον αγωγό;
Το σύρμα είναι στον αέρα, η θερμότητα που παράγεται πάνω του δεν είναι σημαντική και αποκαθίσταται γρήγορα θερμική ισορροπία με τον αέρα. Δεν παρατηρείται σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας του και η τιμή της αντίστασής του δεν αλλάζει (τουλάχιστον σημαντικά).
Εξάλλου η τιμή της αντίστασης των συρμάτων σε ποια θερμοκρασία αναφέρεται; Δεχόμαστε λοιπόν ότι αυτή η αντίσταση είναι στην θερμοκρασία του σύρματος όταν διαρρέεται από το συγκεκριμένο ρεύμα.