전선을 통한 에너지 전송

전기 회로는 적어도 세 가지 요소로 구성됩니다. 전기 에너지의 원천인 발전기, 에너지 수신자 발전기와 수신기를 연결하는 전선.

발전소는 종종 전기가 소비되는 곳에서 멀리 떨어져 있습니다. 가공 전력선은 발전소와 에너지 소비 장소 사이에 수십, 수백 킬로미터에 걸쳐 뻗어 있습니다. 전력선의 도체는 유전체, 대부분 자기로 만들어진 절연체로 극에 고정됩니다.

전기 그리드를 구성하는 가공선의 도움으로 에너지 소비자가 위치한 주거용 및 산업용 건물에 전기가 공급됩니다. 건물 내부의 전기배선은 절연된 동선과 케이블로 이루어지며 실내배선이라고 합니다.

전선을 통해 전기가 전송될 때 전류에 대한 전선의 저항과 관련하여 여러 가지 바람직하지 않은 현상이 관찰됩니다. 이러한 현상에는 다음이 포함됩니다. 전압 손실, 라인 전력 손실, 전열선.

라인 전압 손실

전류가 흐르면 라인 저항 양단에 전압 강하가 발생합니다. 라인 저항 Rl은 라인 길이 l(미터), 도체 S의 단면적(제곱 밀리미터) 및 와이어 재료 ρ의 저항을 알고 있는 경우 계산할 수 있습니다.

Rl = ρ(2l/S)

(두 와이어를 모두 고려해야 하기 때문에 공식에는 숫자 2가 포함됩니다).

전류 l이 라인을 통해 흐르면 옴의 법칙에 따른 라인 ΔUl의 전압 강하는 ΔUl = IRl과 같습니다.

라인의 일부 전압이 손실되기 때문에 라인의 끝(수신기)에서는 항상 라인의 시작 부분(발전기 단자가 아님)보다 낮습니다. 라인 전압 강하로 인해 수신기 전압이 떨어지면 수신기가 정상적으로 작동하지 않을 수 있습니다.

예를 들어, 백열 램프가 일반적으로 220V에서 작동하고 220V를 제공하는 발전기에 연결되어 있다고 가정합니다. 선의 길이는 l = 92m, 전선 단면적 S = 4mm2 및 저항 ρ = 0이라고 가정합니다. , 0175.

라인 저항: Rl = ρ(2l/S) = 0.0175(2 x 92)/4 = 0.8옴.

전류가 램프 Az = 10A를 통과하면 라인의 전압 강하는 다음과 같습니다. ΔUl = IRl = 10 x 0.8 = 8V... 따라서 램프의 전압은 발전기보다 2.4V 적습니다. 전압 : Ulamps = 220 — 8 = 212 V. 램프가 불충분하게 켜집니다. 수신기를 통해 흐르는 전류의 변화는 라인을 가로지르는 전압 강하의 변화를 일으켜 수신기 양단의 전압 변화를 초래합니다.

이 예에서 램프 중 하나를 끄면 라인의 전류가 5A로 감소합니다. 이 경우 라인의 전압 강하는 감소합니다. ΔUl = IRl = 5 x 0.8 = 4V.

켜진 램프에서 전압이 상승하여 밝기가 눈에 띄게 증가합니다. 이 예는 개별 수신기를 켜거나 끄면 라인의 전압 강하 변화로 인해 다른 수신기의 전압이 변경됨을 보여줍니다. 이러한 현상은 전기 네트워크에서 자주 관찰되는 전압 변동을 설명합니다.

네트워크 전압 값에 대한 라인 저항의 영향은 상대 전압 손실로 특징지어집니다. 상대 전압 손실 백분율(ΔU%로 표시)로 표시되는 정상 전압에 대한 라인의 전압 강하 비율은 다음과 같습니다.

ΔU% = (ΔU1 /U)x100%

기존 표준에 따르면 라인의 도체는 전압 손실이 5%를 초과하지 않고 조명 부하에서 2 ~ 3%를 초과하지 않도록 설계되어야 합니다.

에너지 손실

발전기에서 발생된 전기 에너지의 일부는 열로 전달되어 석회에서 낭비되어 전도에 의한 가열을 일으킵니다. 결과적으로 수신기가 받는 에너지는 항상 발전기가 제공하는 에너지보다 적습니다. 마찬가지로 수신기에서 소비되는 전력은 항상 발전기에서 생성된 전력보다 적습니다.

라인의 전력 손실은 라인의 현재 강도와 저항을 알면 계산할 수 있습니다. Plosses = Az2Rl

전력 전송의 효율성을 특성화하려면 발전기에서 발전된 전력에 대한 수신기에서 수신한 전력의 비율로 이해되는 회선 효율성을 정의하십시오.

발전기에 의해 발전된 전력은 라인의 전력 손실량만큼 수신기의 전력보다 크기 때문에 효율(그리스 문자 η로 표시됨 - this)은 다음과 같이 계산됩니다. η = Puseful / (Puseful + Plosses)

여기서 Ppolzn은 수신기에서 소비되는 전력이고 Ploss는 라인의 전력 손실입니다.

앞서 논의한 전류 강도 Az = 10 라인의 전력 손실(Rl = 0.8ohms)의 예에서:

손실 = Az2R1 = 102NS0, 8 = 80W.

유용한 전력 P 유용한 = Ulamps x I = 212x 10 = 2120W.

효율 η = 2120 / (2120 + 80) = 0.96(또는 96%), 즉 수신기는 발전기에서 생성된 전력의 96%만 수신합니다.

와이어 가열

전류에 의해 발생하는 열로 인한 전선 및 케이블의 발열은 유해한 현상입니다. 고온에서 장시간 작동하면 전선과 케이블의 절연이 노후화되고 부서지기 쉽고 붕괴됩니다. 절연체의 파괴는 허용되지 않습니다. 이로 인해 전선의 맨 부분이 서로 접촉하고 소위 단락이 발생할 가능성이 있기 때문입니다.

노출된 전선을 만지면 감전될 수 있습니다. 마지막으로 와이어가 과도하게 가열되면 절연체가 점화되어 화재가 발생할 수 있습니다.

가열이 허용치를 초과하지 않도록 하려면 와이어의 올바른 단면을 선택해야 합니다. 전류가 클수록 와이어의 단면적이 커져야 합니다. 왜냐하면 단면적이 증가하면 저항이 감소하고 그에 따라 발생하는 열의 양이 감소하기 때문입니다.

열선의 단면 선택은 용납할 수 없는 과열을 일으키지 않고 와이어를 통해 얼마나 많은 전류가 흐를 수 있는지를 보여주는 표에 따라 수행됩니다.va. 때때로 그들은 허용 가능한 전류 밀도, 즉 와이어 단면의 평방 밀리미터 당 전류량을 나타냅니다.

전류 밀도 Ј는 도체의 단면적(제곱 밀리미터)으로 나눈 전류의 강도(암페어)와 같습니다. Ј = I / S а / mm2

허용 가능한 전류 밀도 Ј를 알면 필요한 도체 섹션을 찾을 수 있습니다. S = I /Јadop

내부 배선의 경우 허용 가능한 전류 밀도는 평균 6A/mm2입니다.

예. 와이어를 통과하는 전류가 I = 15A이고 허용 가능한 전류 밀도 Јadop — 6Аmm2와 같아야 한다는 것을 알고 있는 경우 와이어의 단면을 결정해야 합니다.

결정. 필요한 전선 단면적 S = I /Јadop = 15/6 = 2.5 mm2