Основная идея и электрические схемы по передаче электроэнергии одним проводом
![Реферат: Основная идея и электрические схемы по передаче электроэнергии одним проводом](https://westud.ru/work/6461263/cover.png)
Из рис. 12.2 у читателя может создаться впечатление, что в схеме использована не однопроводная, а двухпроводная линия, в которой в качестве второго провода используется Земля. Это ошибочное представление. Земля здесь, как и в радиотехнике, играет двоякую роль: она обеспечивает началам обмоток резонансных трансформаторов (в радиотехнике — антеннам) нулевые потенциалы (узлы напряжений), между… Читать ещё >
Основная идея и электрические схемы по передаче электроэнергии одним проводом (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Работы ВИЭСХ теоретически и экспериментально показали, что однопроводная линия с высокочастотным резонансным трансформатором Тесла в начале линии может передавать электроэнергию на любой, в том числе и на нулевой частоте, т. е. на выпрямленном токе. Поэтому можно утверждать, что однопроводные резонансные системы открывают большие возможности для создания сверхдальних кабельных линий электропередачи и в перспективе — замены ими существующих воздушных линий, что значительно повысило бы надежность электроснабжения, удешевило сети, освободило большие площади земли и леса, стало безопасными для людей, животных, птиц и др.
Приведем конкретные электрические схемы, разработанные ВИЭСХ и реализующие идеи Тесла.
На рис. 12.1 представлена типовая блок-схема системы, иллюстрирующая основную идею передачи электроэнергии одним проводом. Она работает так. На вход подается трехфазное напряжение сети 380 / 200 В частотой 50 или 60 Гц. Оно преобразуется преобразователем напряжения и частоты ПНиЧ1 (такие преобразователи в электронике называются преобразователями частоты ПЧ. Поэтому в дальнейшем будут использоваться термины ПЧ или вместо них — генераторы) в однофазное напряжение частотой от единиц до 100 кГц и подается в головной повышающий резонансный трансформатор Тесла 1, который повышает его от единиц до 500 кВ и подает в однопроводную линию, вдоль которой передается в виде волны напряжения в приемный понижающий резонансный трансформатор Тесла 3. Последний подает пониженное напряжение на преобразователь напряжения и частоты ППиЧ2, который преобразует его в трехфазное переменное напряжение 380 / 220 В частотой 50 или 60 Гц.
![Рис. 12.1.](/img/s/8/56/1421056_1.png)
Рис. 12.1.
Система «высоковольтная обмотка повышающего трансформатора — линия передачи — высоковольтная обмотка понижающего трансформатора» представляет собой разорванную длинную линию (см. гл. 11), где имеет место стоячая волна с узлами напряжения на началах вторичных обмоток трансформаторов и переменной амплитудой пучностей напряжений между ними, если длина системы будет равна или кратна половине длины волны напряжения. Поэтому реактивная энергия, содержащаяся в этой волне, передается на вторичную обмотку понижающего трансформатора и через ПНиЧ2 на выход к нагрузке.
Из приведенного обратим внимание на некоторые вещи:
- а) на началах вторичных обмоток высоковольтных трансформаторов потенциалы равны нулю. Поэтому их можно заземлять, как показано на рис. 12.2, что будет безопаснее для обслуживающего персонала и оборудования;
- б) начало вторичной обмотки повышающего трансформатора можно заземлить, а начало первичной и вторичной обмоток понижающего трансформатора можно объединить (рис. 12.3);
- в) начала низковольтных и высоковольтных обмоток трансформаторов можно объединять, поскольку их потенциалы равны нулю (рис. 12.4).
![Основная идея и электрические схемы по передаче электроэнергии одним проводом.](/img/s/8/56/1421056_2.png)
Рис. 12.2
![Рис. 12.3.](/img/s/8/56/1421056_3.png)
Рис. 12.3.
![Рис. 12.4.](/img/s/8/56/1421056_4.png)
Рис. 12.4.
На приведенных схемах видно, что системы электропередачи одним проводом могут питаться как однофазным, так и трехфазным напряжениями, а заканчиваться выпрямителями, инверторами И и нагрузками Н.
Из рис. 12.2 у читателя может создаться впечатление, что в схеме использована не однопроводная, а двухпроводная линия, в которой в качестве второго провода используется Земля. Это ошибочное представление. Земля здесь, как и в радиотехнике, играет двоякую роль: она обеспечивает началам обмоток резонансных трансформаторов (в радиотехнике — антеннам) нулевые потенциалы (узлы напряжений), между которыми не могут протекать токи, поскольку ср1з — ср2з = 0 — 0 = 0, а также служит для предохранения установки от разрядов атмосферного электричества. У многих сложилось мнение, что антенны «притягивают» молнии к себе. Это тоже ошибочное представление. Молнии (соединение облаков с противоположными зарядами или с Землей) проскакивают по наибольшей проводимости атмосферного воздуха, независимо от антенн.
Более того, как в радиотехнике, так и в обсуждаемых системах вместо заземлений могут применяться так называемые противовесы (на рис. 12.4 — элемент 4) — провода, подвешиваемые под антеннами (началами высоковольтных обмоток резонансных трансформаторов) в мобильных системах. Ими пользуются на передвижных установках, самолетах и т. п. На морских и речных судах в качестве «земли» служит вода.
Схем электроснабжения по резонансному методу передачи электроэнергии с использованием лишь одного провода или другой проводящей среды (Земля, вода и др.), разработанных Н. Тесла и особенно сотрудниками ВИЭСХ, множество. Некоторые из них приведены выше. Приведем еще одну с характерными особенностями и конкретными данными, а позже и другие — специфичные.
На рис. 12.5 изображена блок-схема конкретной системы электроснабжения потребителя. У нее несколько особенностей: резонансный трансформатор питается от генератора переменного тока с выходной частотой / = 5 кГц и низким напряжением (номинальное напряжение генератора); начало выходной обмотки трансформатора заземлено, где имеют место узел напряжения U и пучность тока /; резонансный трансформатор повышает подаваемое в линию напряжение до нескольких десятков киловольт; в линию включен диодно-конденсаторный блок, который выпрямляет положительные и отрицательные полуволны напряжения «верхним» и «нижним» диодами соответственно и передает энергию в накопительный конденсатор С. Система заканчивается ключом К и нагрузкой. Размеры линии указаны на рис. 12.5: длина линии / = 15 км, где, согласно выражению (11−1) длина волны X = v / f — 300 000 / 5000 = 60 км. Такая линия называется четвертьволновой, поскольку 1-Х / 4. Чтобы в дальнейшем нс повторяться, укажем, что вес линии в обсуждаемой системе электропередачи делаются кратными четверти волны, г. е. / = (2п + 1) Л / 4, где п = 0, 1, 2, 3,…
![Рис. 125.](/img/s/8/56/1421056_5.png)
Рис. 125.
Система, показанная на рис. 12.5, работает следующим образом. Генератор подает на резонансный трансформатор электроэнергию, которая распространяется вдоль линии до диодно-конденсаторного блока. Далее, если ключ К разомкнут, в линии образуется стоячая волна напряжения, амплитуда пучности которой приходится на X / 4 длины волны. Если же К замкнут на активную нагрузку г, то вдоль линии распространяется бегущая волна от источника, которая поглощается нагрузкой.