Номинално напрежение

Номинално напрежение - ефективната му стойност в разглежданата верига.

Благодарности

Благодаря на Джеймс Кинг, че ни разказа за историята на развитието на галванични източници на напрежение.

Стандартни деноминации

В Руската федерация мрежовото напрежение се използва със средна ефективна стойност 220 V и честота 50 Hz. Това означава, че амплитудата на напрежението е променлива, но е допустимо да се замени с константа, равна на 220 V, при изчисляване на консумацията на енергия и други параметри.

В ежедневието често се срещат електрически крушки с напрежение 12 V, които според правилата (GOST 50571.11) се използват на територията на бани и тоалетни. И постоянните 12 V царуват сред автомобилните акумулатори. Имайте предвид, че батерията с такъв рейтинг вече е време да отидете на сметището. Работещата батерия се зарежда до 14 V.

В литературата често се налага да се справяте с понятията за линейно и фазово напрежение. Това са деноминации. Първата се измерва между две фази, втората между всяка фаза и неутрална. За мрежа от 220 V числата, съответно, са равни на 380 и 220 V. Това са средните ефективни стойности, амплитудата е в основата на два пъти по-голяма.

Според новите стандарти страната вече преминава на 230 V. Нито 380 V, нито 220 V вече не могат да бъдат намерени в контакта. Това е незаконно, според GOST доставчикът е отговорен за качеството на доставяната енергия. Правителството предприе стъпки, за да гарантира, че внесеното оборудване работи безпроблемно. През 10-те години на XXI век използването на крушки с нажежаема жичка започва да бъде забранено. Увеличаването на мрежовото напрежение само с 10% намалява техния експлоатационен живот с около половината. Нарушителите, които са използвали устройства хитро, сега ще плащат по-често.

Преминете към LED осветление! В същото време цената на светлината ще намалее десетократно.

История на изданието

Стандартно напрежение

Трудно е да се разработят природни ресурси далеч от енергийни източници. Човешката сила не може да замести електричеството. Първият опит за предаване на енергия от разстояние е търговски телеграф през 1837 г. с 20 км линия. Това доказа, че е възможно да се предава енергия на дълги разстояния и да се извършва работа там с помощта на нея. Пет години по-рано сър Джоузеф Хенри демонстрира устройство с километър жица. Електромагнитът вдигна много солиден товар, дори в момента.

Всичко беше направено с помощта на волтов стълб - набор от кръгове от мед и цинк, разделени от слой мокра кърпа, напоена със солена вода. Първият сериозен строеж се появява през 1836г. Това стана първото референтно напрежение за измерване на други източници, като термоелектрически генератори. Джон Фредерик Даниел се опита да реши трудността на отделянето на газ (водород) от галваничния източник по време на работа. Това го доведе до идеята да използва два електролита вместо един.

Даниел въз основа на доклада на професор Дейви от 1801 г. за химическата природа на волтовия стълб в резултат на окисляване на метали. По-късно темата беше засегната от Бекерел. Даниел реши да тества електрохимичните експерименти на Фарадей и потърси подходящ източник. В резултат на това се появи нов тип електрохимични клетки:

Оригинална конструкция:

В центъра на купата имаше цинкова пръчка, заобиколена от говежди хранопровод. Слаб разтвор на цинкова киселина се излива вътре.
Около хранопровода имаше кух меден цилиндър с диаметър 3,5 инча, изпълнен със слаб разтвор на меден сулфат. Цилиндърът беше покрит с перфориран диск, през който в центъра преминаваха хранопроводът на бика и цинковата пръчка.
На долния ръб на медния диск имаше големи кристали меден сулфат, които не позволяват на разтвора да напусне насищане.

Реконструкция (виж фиг.):

В центъра на купата има кух меден цилиндър (виж фиг.), Потопен в разтвор на меден сулфат.
Дизайнът се вписва в мембраната от хранопровода на бика.
Отвън имаше цинков кух цилиндър, покрит с амалгама и с малко по-ниска височина, заобиколен от слаб разтвор на сярна киселина.

Не е известно какво е довело учения до такъв екзотичен дизайн, но е работил удивително. Сто години преди събитието ученият определено би бил обвинен в магьосничество. През 1881 г. на Международната конференция на електротехниците беше решено напрежението, произведено от една клетка на Даниел, да се нарича 1 V. Тази стойност се използва и до днес за измерване на номиналното напрежение. С предупреждение: действителният потенциал на клетката на Даниел при 25 градуса по Целзий е 1,1 V.

Дизайнерът отбеляза, че е възможно говеждият хранопровод да бъде заменен с фаянс, но експлоатационните характеристики на клетката се влошават. По-късно Джон Газие предлага да се използва неглазиран порцелан като пореста мембрана. Високото вътрешно съпротивление на клетката доведе до слаб ток, но постоянният потенциал (1,1 V) бързо беше забелязан и галваничната клетка беше използвана като стандарт, докато официално не беше призната за такава през 1881 г. Оттогава те говорят за номиналното напрежение.

Доставка на енергия

Още през 1843 г. Луи Делеуи осветява Place de la Concorde в Париж с помощта на клетки на Бунзен и електрическа дъга. Това е важен момент, както можете да видите по-нататък, други видни фигури от онова време са равни на френските шоута.

Смята се, че първото магнито е построено от Пикси през 1832 г., но токът не намира масово приложение. През 1844 г. Вулрич създава двойка ръчни генератори за галванично покритие на метали и това са първите индустриални дизайни. В средата на 50-те години те започват да използват енергия, като я получават от пара и я преобразуват с помощта на колянов вал и подобни манипулации в електричество. Двигателите на Пейдж вече бяха известни, че вършат точно обратното, бутайки влакове.

Двутонният двигател с 600 оборота в минута, проектиран от Blackwell, се счита за първия опит за напълно автоматичен парогенератор. Заедно с него е използван механичен комутатор за коригиране на променливия компонент. През 1858 г. подобни генератори започват да се използват като оборудване за английските фарове. Резултатът не надмина очакванията, но беше направена първата стъпка към доставката на енергия за нуждите на човечеството.

Успоредно с това имаше демонстрации на електрическо осветление във Франция. Там новостта служи по-скоро за забавление на публиката. Към началото на 70-те години някои фарове са преминали стабилно на електричество, включително Одеския. На сцената излизат германците, които преди това са останали в сянката на английски и френски експерименти. Организаторът и артист Оскар фон Милер искаше да надмине чужденците. Той заповяда да организира предаването на електрическа енергия на разстояние от 35 мили. Това, което стана първата мрежа за високо напрежение в света.

Деноминацията винаги е посочена

Защо да увеличавате номиналното напрежение

В раздела за биполярните машини е даден кратък преглед на развитието на трансмисионните вериги. Показано е, че напрежението постоянно се увеличава. Това се изисква, за да се осигури приемлива ефективност, която днес не пада под 90%. Това се обяснява чрез закона на Ом за част от веригата:

Енергията се губи, когато през линията протича ток.
Това се случва съгласно закона на Джоул-Ленц.
Размерът на загубата се определя от текущата.

Според закона на Ом тези величини, включително напрежението, са свързани. Колкото по-високо е напрежението, толкова по-нисък е токът за една и съща предавана мощност. Следователно загубите също са по-ниски. Оказва се, че при пренос на енергия на дълги разстояния трябва да се увеличи напречното сечение на проводника, както и номиналното напрежение. Още през 1923 г. през линията са преминали 220 kV. През 20-те години немската компания RWE AG изгражда такива писти. Единият пресича Рейн, хвърлен над два 138-метрови пилона в района на Форде. От 20-те години на миналия век необходимостта от локализиране на предприятия в близост до електроцентралите изчезна напълно.

Успоредно с това протичаше процесът на електрификация на Съединените щати. Първата водноелектрическа централа в Ниагара е построена през 90-те години на XIX век, а не трифазна. Системата на Никола Тесла се състоеше от 4 проводника и лесно можеше да бъде преобразувана. След описаните събития номиналните напрежения на преносните линии нараснаха:

Германската линия в Rommerskirchen е първата, която има номинално напрежение от 380 kV. По същото време подобен маршрут през Месинския проток беше пуснат в експлоатация в Италия.
САЩ, СССР и Канада пуснаха едновременно в експлоатация линии с номинално напрежение 750 kV през 1967 г.
През 1982 г. е пусната в експлоатация линия с най-високо напрежение между Електростал и Екибастуз. Трифазен променлив ток с номинално напрежение 1,2 MV.
През 1999 г. Япония изгражда линия Кита-Иваки с номинално напрежение 1 MV.

От началото на XXI век Китай се е заел с изграждането на високоволтови линии.

Известни номинални напрежения

Всички далекопроводи, работещи днес, работят при номинално напрежение от 115 - 1200 kV трифазен ток. По-нататъшното увеличаване на напрежението е неефективно, което води до появата на обилни коронни разряди, които са склонни да се развият в дъга. Най-големите загуби възникват в частта с ниско напрежение. Например във Франция годишните загуби се изчисляват на 325 GWh, което е 2,5%, в САЩ те достигат 7,5%. Това се дължи на разликата в номиналното напрежение - 220 V срещу 110.

През 1980 г. рентабилната дължина на линията е 7000 км, но реалната дължина е много по-малка от тази цифра. На значителни разстояния капацитивната и индуктивната реактивност започват да играят роля. Заедно те образуват реактивен импеданс, който пречи на потребителите да доставят енергия. Това са течения, които се лутат насам-натам, представлявайки напълно паразитен ефект. Това определя фактора на мощността на линията, не твърде голям.

Днес е доказано, че е по-изгодно да се подава постоянен ток на големи разстояния, който не се влива в индуктивни съпротивления - капацитивен, образуван от тел и земя и индуктивен. Няма понятие за реактивна мощност. Доказано е, че Никола Тесла се е борил за променлив ток главно, за да причини щети на Едисон.

Като се вземат предвид спестяванията, е изгодно да се построят преобразуващи станции за пренос на токове в краищата на мощни линии. В същото време загубите за радиация, изтичането през екрана в земята изчезват и нивото на коронен разряд намалява. Още днес кабелите за презареждане на подводни батерии се захранват от постоянен ток; непрактично е да се предава променлив ток през тях вече на разстояние 30 км. Днешните линии са 20 пъти по-дълги и се експлоатират успешно. За променливотоковото предаване ограниченията зависят от разстоянието:

На малки линии - топлинни загуби, предназначени да не разрушават изолацията на проводника.
На средни разстояния се взема предвид спадът на напрежението, не можете да вземете твърде високо.
На големи разстояния влизат в сила фактори на реактивната мощност, които определят стабилността на системата.