Почему чем больше напряжение тем меньше потери

Почему на ЛЭП повышают напряжение тем самым УМЕНЬШАЯ силу тока

Час назад задавал аналогичный вопрос, вроде всё постепенно складывается по полочкам. Но одно я никак не могу понять — почему напряжение растёт а сила тока уменьшается, когда в законе ома наоборот. Я конечно понимаю что P=U*I. Но в законе ома они прямо пропорциональны. Вообще запутался. Распутайте пожалуйста) Желательно на пальцах))

Чем больше напряжение, тем меньше сопротивление. Чем меньше сопротивление, тем меньше сила тока. Повышают напряжение для того чтобы не было потерь тока на сопротивление проводника. А потом понижают напряжение чтобы увеличить ток. Иначе бы ток нагревал и намагничивал проводники ЛЭП вместо того, чтобы нагревать фольфрам лампочки в твоем сортире.

Попробую. . если сам не запутаюсь.
Мощность = Сила тока умножить на напряжение.

Мощность электростанции — величина постоянная. Но передать эту мощность можно за счет увеличения одного из множителей. Тогда уменьшится второй.

Мощность станции 20

Можно получить эти 20 как 5 умножить на 4

А можно и как 10 умножить на 2

Получается что при росте напряжения падает сила тока, но на выходе имеем ту же мощность.
Ты просто забываешь что Мощность — величина в данном случае постоянная.

Надя

Слов было сказано (написано много).. . порой бред, особливо про зависимость сопротивления от напряжения. Короче так: 1. P = I x U, где P — передаваемая мощность, I — ток, U — напряжение, х — умножить 2. Ка видно из формулы, одну и ту же мощность можно передать либо за счет увеличения напряжения и снижении тока, либо за счет снижения напряжения при увеличении тока. Это понятно? 3. Pп = I^2 x R, где Pп — мощность потерь (тепловые) в проводе, I — ток, R — сопротивление провода, ^2 -в квадрате, х — умножить. 4. Если увеличивать ток, то. как видно из п. 3 вырастут потери мощности в проводе, провод разогреется, R возрастет за счет нагрева провода, что еще больше увеличит потери, — посему выгоднее увеличивать напряжение и снижать ток. P.S. бесконечно увеличивать напругу на эл. станции невозможно, т. к. на проводах возникнет коронный разряд, что также приведет к потерям. Эт коротенько.

Как сказали выше, передаваемая мощность приблизительно постоянна. Эту мощность надо передать на большое расстояние по проводам. У проводов есть СОПРОТИВЛЕНИЕ протеканию ТОКА.
При этом на сопротивлении будет теряться мощность и тем больше, чем выше сила тока. P=I^2/R (т. е. потери пропорциональны сопротивлению)
С другой стороны P=U^2/R (здесь потери обратно пропорциональны сопротивлению и нам выгодно иметь большее сопротивление линии передачи. )
Так же чем больше сила тока, тем толще должны быть провода
Соответственно логично повысить Напряжение и понизить Силу тока дабы снизить потери при передаче и уменьшить сечение проводов.
Наиболее разумное соотношение находится учетом всех факторов: сечение и стоимость проводов, соотношение I U R обеспечивающее наименьшие потери при данном сечении и расттоянии передачи.

Вы че там, сговорились? Или ты под разными именами заходишь?
http://otvet.mail.ru/profile/id179511457

Ирина

если на лампочку подать напряжение 12 вольт при силе тока 3 ампер, то примерная мощность лампы 36 ватт. если же напряжение поднять до 24 вольт (теоретически) , то сила тока возрастёт до 6 ампер, мощность лампы составит 144 ватта, это закон Ома. Линия передаёт постоянную мощность, например 1 мегаватт, при напряжении 380 вольт это составило бы 2600 ампер. это не годится. но если напряжение поднять до 220 киловольт, то сила тока будет всего 4,5 ампера при мощности 1 мегаватт.

Q = I*U*t = I2*R*t = U2*t/R
от сюда видно что чем больше напряжение тем меньше потери на транспорт.

А технологический расход электроэнергии на транспорт — это основной показатель работы энергосистемы, но у распредсетей 35/10/6 кВ после этого начинается головная боль

меньше сила тока — можно использовать провода меньшего сечения!

Именно для того, чтобы понизить силу тока и сделать провода приемлемого сечения.

Tynchtykbek Tokonov

P=U*I => U=P/ I => следовательно напряжение и ток обратно пропорциональны.

Научный форум dxdy

Не понимаю как увеличение напряжения снижает потери мощности

Имеем электрический источник, линию передачи из двух проводов, и потребителя. На проводах линии передачи есть потери мощности, которые можно значительно сократить увеличив напряжение источника. Суть популярных объяснений на сей счет уже вроде как уловил: потери определяются (главным образом) квадратом силы тока, у источника есть определенная мощность, и подняв напряжение от источника, получим уменьшение силы тока, что приведет к падению потерь. С формулами не поспоришь, но я не понимаю логики их связи с, так сказать, ситуацией. Нет интуитивного понимания происходящего — что там от чего зависит, и какую формулу в какой последовательности куда применять.
Вот возьмем для определенности одно из подобных объяснений — вот этот пример.
Там они подняли напряжение с 220В до 22000В, ток стал 45мА , падение напряжения стало меньше, и в целом падение мощности сократилось значительно.
Мне не понятно — каким образом уменьшился ток? Ведь проводам все-равно, что у генератора/трансформатора есть мощность только в 1кВт, на них, насколько я понимаю закон Ома, всегда падает напряжение пропорциональное падению напряжения на нагрузке. И в соответствии с этим я бы рассчитал ток через провода как отношение 22кВ к 60 омам, у меня получается таким образом 367А ! В моем представлении напряжение на вторичной обмотке трансформатора просто просело бы, это было бы аналогично КЗ.

Я пытаюсь предствить мысленно это по аналогии с обычной (химической) батарейкой, например на 9В. Когда к ней подключаешь слишком мощную нагрузку, напряжение на зажимах сильно просаживается, и это одинаково работает для «батарейки» хоть на 1.5В, хоть на 3В, хоть на 4.5, хоть на 9 или 12.

Заранее спасибо за толковое объяснение.

Последний раз редактировалось Neznajka_ 23.12.2020, 00:50, всего редактировалось 4 раз(а).

Повторю контекст вопроса. Как быть с законом Ома для участка цепи, состоящего из проводов? Имеем напряжение в 22кВ, оно (не учитываю внутреннее сопротивление источника) должно пропорционально распределяться между нагрузкой и проводами, проводам достается 1/6 т.е. 3.7кВ, откуда ток получается, опять же по з-ну Ома, $'.7\text<кВ>/10\text <Ом>\approx 370\text$» />. Если я не правильно применяю з-н Ома, то почему именно и как его надо применять в данном случае? Какова физическая подоплека, если объяснить ее словами? Ну не просаживается же там напряжение от трансформатора (или просаживается)? 370A. Если я не правильно применяю з-н Ома, то почему именно и как его надо применять в данном случае? Какова физическая подоплека, если объяснить ее словами? А не надо объяснять словами, надо писать формулки. Откуда берется эта 1/6? Рассмотрим систему: есть источник, провода с общим сопротивлением <img decoding=$ и нагрузка, в которой выделяется мощность $N$ . Как будет зависеть ток от напряжения источника? Какая мощность при этом будет выделяться в проводах. Напишите формулки.

Всегда, и в данном случае тоже, нужно «идти от задачи». То есть первый вопросы: чего хотим добиться?
Ответ «снизить потери проводах» неверный, так как приводит к действию — «отключить потребителя» (тогда и потери будут нулевые)

Правильный ответ: хотим передать потребителю какую-то заданную мощность $P_0$ и при этом снизить потери в проводах.
Поэтому первое уравнение: $$I_H U_H = P_H = P_0 = \operatorname<const>$» />, в которой: <img decoding=$ — мощность в нагрузке, константа,
$I_H, U_H$ — ток и напряжение в нагрузке, соответственно, их можно варьировать, но так чтобы мощность оставалась константой.

Кстати, важно понимать, что формула («закон»), связывающая какие-то физические величины, далеко не всегда отражает причинно-следственные связи. На этом примере:
$U_H I_H = U_H^2 / R_H = P_H$
Казалось бы: напряжение на нагрузке и сопротивление нагрузки — это причины, а мощность на нагрузке — это следствие.
Но в данном случае это не так. Мы как бы проектируем энергосистему, и $P_H$ — задано («причина»), а $U_H, R_H$ — рассчитываются («следствия»).

Последний раз редактировалось Neznajka_ 22.12.2020, 21:44, всего редактировалось 3 раз(а).

Не понимаю, как в данном случае можно варьировать ток — в моем понимании это всегда следствие от приложенного напряжения (ЭДС источника в конечном счете) и сопротивления всей цепи. Т.е.
$$I=\frac<E><R>$» /> где: <img decoding=$ — ЭДС источника
$R$ — полное сопротивление цепи

В данном примере имеем определенное сопротивление цепи (60 Ом) и определенное напряжение, прикладываемое к концам этой цепи (22000 В).

Позвольте привести аналогию моего непонимания. Вот школьникам в начальной школе говорят, что:
$a-b=c$ , где $a\geq b$ . Это закон. Потом им говорят, что $a-b=c$ , где может быь как $a\geq b$ , так и $a\leq b$ .
Это будет противоречить тому, что усвоено раньше. Я нахожусь в положении такого школьника. Мне понятно, что если мы задаемся мощностью потребления нагрузки $P$ и напряжением (ЭДС) источника (возьмем в этом качестве вторичную обмотку трансформатора) $E$ , то из формулы мощности выводим силу тока:
$$I=\frac<E>$» /> В примере из приведенной мною ссылки имеем мощность в 1000Вт и ЭДС источника в 22000В — по последней формуле получается сила тока в 45мА. Но мне также понятна формула закона Ома, приведенная до этого, и по ней получается 367А. Мне остается только верить в то, что формула закона Ома в данном случае не применима так, как применяю ее я, но мне не понятно почему. Школьники из аналогии с видами чисел получают в качестве объяснения факт существования множества <img decoding=$

Попробую. . если сам не запутаюсь.
Мощность = Сила тока умножить на напряжение.

Можно получить эти 20 как 5 умножить на 4

А можно и как 10 умножить на 2

Вы че там, сговорились? Или ты под разными именами заходишь?
http://otvet.mail.ru/profile/id179511457

Читать:

Как сделать полосовой фильтр

Q = I*U*t = I2*R*t = U2*t/R
от сюда видно что чем больше напряжение тем меньше потери на транспорт.

меньше сила тока — можно использовать провода меньшего сечения!

Именно для того, чтобы понизить силу тока и сделать провода приемлемого сечения.

P=U*I => U=P/ I => следовательно напряжение и ток обратно пропорциональны.

просто две формулы, для двух разных проблем.

Главный закон электричества!

Если вы совершенно ничего не понимаете в электрике — прочитайте эту статью и я объясню вам самыми простыми словами!

Для того чтобы понимать многие вещи в электрике запомните простой закон — объединяющий Напряжение в сети, силу тока и сопротивление подключенного электропотребителя.

1. Сопротивление

Любой кусок металла имеет сопротивление. Любой провод, и многие жидкости. И чем длиннее этот провод — тем выше его сопротивление, потому как электрическому току нужно пройти большее «расстояние».

Аналогично чем провод тоньше, тем больше сопротивление.Некоторые материалы также имеют большее сопротивление чем другие.

Сопротивление рассчитывается или измеряется между точками подключения.

2. Напряжение

В обычной Российской розетке напряжение 220 Вольт (у везунчиков 230 Вольт). В USB розетке 5 Вольт, в автомобильном аккумуляторе 12 Вольт. В Америке от 100 до 127 Вольт. Просто запомните — чем больше напряжение, тем больше энергии может пройти в нагрузку за единицу времени.

Напряжение находится между плюсом и минусом в батарейках, и между отверстиями в розетке.

3. Сила тока

Представляет собой величину, появляющуюся при подключении сопротивления к напряжению. Чем меньше сопротивление, тем больше сила тока.

Низкое сопротивление легко получить — достаточно небольшого отрезка проволоки. Поэтому чтобы ограничить силу тока, применяют автоматические выключатели — рассчитанные как раз на какой-то определенный ток. Например 1 Ампер, 6 Ампер, 16 Ампер, 100 Ампер.

4. Мощность

Если умножить Напряжение на Силу тока можно получить Мощность. Интересно другое, что если Мощность поделить на Напряжение — можно получить силу тока!

Мощность часто пишут на электроприборе, а напряжение в розетке вам известно (если этот прибор подключают в розетку)

Например, чайник 2200 Вт, можно разделить 2200/220 = 10 — получили силу тока 10 Ампер. Если у нас автоматический выключатель на 16 Ампер, значит чайник можно включить. А 2 чайника? Одновременно лучше не включать, а по очереди пожалуйста!

5. Закон, который обещал написать, но не написал

Ток в потребителе — чайнике, фене, бойлере, будет тем больше, чем большая мощность указана на приборе. В общем можно измерить сопротивление и чем оно меньше, тем ток больше, при одинаковом напряжении.

Отсюда следует, что если вы замкнете розетку коротеньким проводком (имеющим очевидно малое сопротивление) то ток пойдет по нему большой. Даже слишком большой для обычной квартирной сети.

Где-то я слышал что дверная пружина даст 37 кВт тепла при подключении на 220 Вольт. Так кто-то «проектировал» нагреватель для сауны.

Можно посчитать ток 37000 В*А / 220 В = 168 Ампер

Можно посчитать сопротивление R=U/I => 220/168 = 1.3 Ома.

Имейте ввиду, что сопротивление нагревательных приборов значительно увеличивается по мере разогрева нити накала (доли секунд, но все таки).

А для индуктивных нагрузок включается реактивное сопротивление, которое тоже будет больше измеренного Мультиметром в режиме Омметра (подробнее смотрите в нашей статье про выбор мультиметра )

Что такое потери напряжения и причины образования потерь напряжения

Для понимания, что такое потеря напряжения , рассмотрим векторную диаграмму напряжения трехфазной линии переменного тока (рис. 1) с одной нагрузкой в конце линии ( I ).

Предположим, что вектор тока разложен на составляющие I а и I р. На рис. 2 в масштабе построены векторы фазного напряжения в конце линии U 3ф и тока I , отстающего от него по фазе на угол φ2 .

Для получения вектора напряжения в начале линии U1 ф следует у конца вектора U 2ф построить в масштабе напряжения треугольник падений напряжения в линии (abc). Для этого вектор а b , равный произведению тока на активное сопротивление линии ( I R), отложен параллельно току, а вектор b c , равный произведению тока на индуктивное сопротивление линии ( I Х), — перпендикулярно вектору тока. При этих условиях прямая, соединяющая точки О и с, соответствует величине и положению в пространстве вектора напряжения в начале линии ( U1 ф) относительно вектора напряжения в конце линии ( U2 ф). Соединив концы векторов U1 ф и U2 ф, получим вектор падения напряжения на полном сопротивлении линии ac=IZ.

Рис. 1. Схема с одной нагрузкой на конце линии

Рис. 2. Векторная диаграмма напряжений для линии с одной нагрузкой. Потери напряжения в линии.

Условились называть потерей напряжения алгебраическую разность фазных напряжений в начале и конце линии, т. е. отрезок ad или почти равный ему отрезок ас’.

Векторная диаграмма и выведенные из нее соотношения показывают, что потеря напряжения зависит от параметров сети, а также от активной и реактивной составляющих тока или мощности нагрузки.

При расчете величины потери напряжений в сети активное сопротивление необходимо учитывать всегда, а индуктивным сопротивлением можно пренебречь в осветительных сетях и в сетях, выполненных сечениями проводов до 6 мм2 и кабелей до 35 мм2.

Определение потери напряжения в линии

Потерю напряжения для трехфазной системы принято обозначать для линейных величин определять по формуле

где l — протяженность соответствующего участка сети, км.

Если заменить ток мощностью, то формула примет вид:

где Р — активная мощность, Q — реактивная мощность, кВар; l — протяженность участка, км; Uн — номинальное напряжение сети, кВ.

Изменение напряжения в линии

Допустимые потери напряжения

Для каждого приемника электроэнергии допускаются определенные потери напряжения . Например, асинхронные двигатели в нормальных условиях допускают отклонение напряжения ±5%. Это значит, что если номинальное напряжение данного электродвигателя составляет 380 В, то напряжения U ‘доп = 1,05 U н = 380 х1,05 = 399 В и U «доп = 0,95 U н = 380 х 0,95 = 361 В следует считать его предельно допустимыми значениями напряжения. Естественно, что все промежуточные напряжения, заключенные между значениями 361 и 399 В, также будут удовлетворять потребителя и составят некоторую зону, которую можно назвать зоной желаемых напряжений.

Так как при работе предприятия имеет место постоянное изменение нагрузки (мощность или ток, протекающий по проводам в данное время суток), то в сети будут иметь место и различные потери напряжения, изменяющиеся от наибольших значений, соответствующих режиму максимальной нагрузки dUma х, до наименьших dUmin , соответствующих минимальной нагрузке потребителя.

Для подсчета величины этих потерь напряжения следует воспользоваться формулой:

Из векторной диаграммы напряжений (рис. 2) следует, что действительное напряжение у приемника U2ф можно получить, если из напряжения в начале линии U1 ф вычесть величину dU ф, или, переходя к линейным, т. е. междуфазным напряжениям, получим U2 = U1 — dU

Пример. Потребитель, состоящий из асинхронных двигателей, подключен к шинам трансформаторной подстанции предприятия, на которых поддерживается постоянное в течение суток напряжение U1 = 400 В.

Наибольшая нагрузка потребителя отмечена в 11 ч утра, при этом потеря напряжения dUмакс = 57 В, или dUмакс % = 15%. Наименьшая нагрузка потребителя соответствует обеденному перерыву, при этом dUмин — 15,2 В, или dUмин % = 4%.

Необходимо определить действительное напряжение у потребителя в режимах наибольшей и наименьшей нагрузок и проверить лежи г ли оно в зоне желаемых напряжений.

Решение. Определяем действительные значения напряжений:

U2 макс = U1 — dUмакс = 400 — 57 = 343 В

U2 мин = U1 — dUмин = 400 — 15,2 = 384,8 В

Желаемые напряжения для асинхронных двигателей с Uн = 380 В должны удовлетворять условию:

Подставив в неравенство вычисленные значения напряжений, убеждаемся, что для режима наибольших нагрузок соотношение 399 > 343 > 361 не удовлетворяется, а для наименьших нагрузок 399 > 384,8 > 361 удовлетворяется.

Вывод. В режиме наибольших нагрузок потеря напряжения настолько велика, что напряжение у потребителя выходит за пределы зоны желаемых напряжений (снижается) и не удовлетворяет потребителя.

Этот пример можно проиллюстрировать графически потенциальной диаграммой рис. 3. При отсутствии тока напряжение у потребителя будет численно равно напряжению на питающих шинах. Так как потеря напряжения пропорциональна длине питающей линии, то напряжение при наличии нагрузки изменяется вдоль линии по наклонной прямой от величины U1 = 400 В до величины U2 макс = 343 В и величины U2 мин = 384,8 В.

Как видно из диаграммы, напряжение в режиме наибольшей нагрузки вышло из зоны желаемых напряжений (точка Б графика).

Таким образом, даже при постоянной величине напряжения на шинах питающего трансформатора, резкие изменения нагрузки могут создать у приемника недопустимую величину напряжения.

Кроме того, может оказаться, что при изменениях нагрузки в сети от наибольшей нагрузки в дневное время до наименьшей нагрузки в ночное время сама энергетическая система не сможет обеспечить должной величины напряжения на выводах трансформатора. В обоих этих случаях следует прибегнуть к средствам местного, главным образом, ступенчатого изменения напряжения.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Влияние длины и сечения кабеля на потери по напряжению

Потери электроэнергии – неизбежная плата за ее транспортировку по проводам, вне зависимости от длины передающей линии. Существуют они и на воздушных линиях электропередач длиною в сотни километров и на отрезках электропроводки в несколько десятков метров домашней электрической сети. Происходят они, прежде всего потому, что любые провода имеют конечное сопротивление электрическому току. Закон Ома, с которым каждый из нас имел возможность познакомиться на школьных уроках физики, гласит, что напряжение (U) связано с током (I) и сопротивлением (R) следующим выражением:

из него следует что чем выше сопротивление проводника, тем больше на нем падение (потери) напряжения при постоянных значениях тока. Это напряжение приводит к нагреву проводников, который может грозить плавлением изоляции, коротким замыканием и возгоранием электропроводки.

При передаче электроэнергии на большие расстояния потерь удается избегать за счет снижения силы передаваемого тока, достигается это многократным повышением напряжения до сотен киловольт. В случае низковольтных сетей, напряжением 220 (380) В, потери можно минимизировать только выбором правильного сечения кабеля.

Почему падает напряжение и как это зависит от длины и сечения проводников

Для начала остановимся на простом житейском примере частного сектора в черте города или большого поселка, в центре которого находится трансформаторная подстанция. Жильцы домов, расположенных в непосредственной близости к ней жалуются на постоянную замену быстро перегорающих лампочек, что вполне закономерно, ведь напряжение в их сети достигает 250 В и выше. В то время как на окраине села при максимальных нагрузках на сеть оно может опускаться до 150 вольт. Вывод в таком случае напрашивается один, падение напряжение зависит от длины проводников, представленных линейными проводами.

Конкретизируем, от чего зависит величина сопротивления проводника на примере медных проводов, которым сегодня отдается предпочтение. Для этого опять вернемся к школьному курсу физики, из которого известно, что сопротивление проводника зависит от трех величин:

удельного сопротивления материала – ρ;
длины отрезка проводника – l;
площади поперечного сечения (при условии, что по всей длине оно одинаковое) – S.

Все четыре параметра связывает следующее соотношение:

очевидно, что сопротивление растет по мере увеличения длины проводника и падает по мере увеличения сечения жилы.

Для медных проводников удельное сопротивление составляет 0.0175 Ом·мм²/м, это значит, что километр медного провода сечением 1 мм² будет иметь сопротивление 17.5 Ом, в реальной ситуации оно может отличаться, например, из-за чистоты металла (наличия в сплаве примесей).

Для алюминиевых проводников величина сопротивления еще выше, поскольку удельное сопротивление алюминиевых проводов составляет 0.028 Ом·мм²/м.

Теперь вернемся к нашему примеру. Пусть от подстанции до самого крайнего дома расстояние составляет 1 км и электропитание напряжения 220 вольт до него проложено алюминиевым проводом марки А, с минимальным сечением 10 мм². Расстояние, которое необходимо пройти электрическому току складывается из длины нулевых и фазных проводов, то есть в нашем примере необходимо применить коэффициент 2, таким образом максимальная длина составит 2000 м. Подставляя наши значения в последнюю формулу, получим величину сопротивления равную 5.6 Ом.

Много это или мало, понятно из упомянутого выше закона Ома, так для потребителя с номинальным током всего 10 ампер, в приведенном примере падение напряжения составит 56 В, которые уйдут на обогрев улицы.

Конечно же, если нельзя уменьшить расстояние, следует выбрать сечение проводов большей площади, это касается и внутренних проводок, однако это ведет к увеличению затрат на кабельно-проводниковую продукцию. Оптимальным решением будет правильно рассчитать сечения проводов, учитывая максимальную допустимую нагрузку.

Остались вопросы?

Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.