5.2. Теория передачи электромагнитными волнами (Волновая теория)

Если же поля изменяются быстро (большие частоты), то основную роль играют токи смещения, и электрические явления определяются электромагнитными волнами. При этом основные процессы происходят между проводами в окружающей среде и электрические явления практически не зависят от свойств материала проводов.

Скорость передачи электромагнитными волнами принимается равной скорости света С = 300*103 км/сек.

Длина волны при этом будет равна λ = 0,02*300*103 (км).

Передача электромагнитными волнами, согласно основному положению теории Максвелла, осуществляется следующим образом. Электромагнитная волна распространяется вдоль линии путем превращения электрического поля в магнитное и обратного превращение в электрическое.

Электрическое и магнитное поля играют непосредственную роль в передаче электроэнергии. Начиная с генератора магнитное поле, вызывает движение электронов. Движение электронов (электрический ток) создает магнитное поле, которое в свою очередь вызывает движение электронов. Передача переменного тока частотой 50 Гц электромагнитными волнами или токами смещения не выдерживает критики. Токами смещения можно передавать очень малую энергию и только высокочастотную.

Проанализируем изменения параметров, характеристик линии с ростом напряжения и протяженности для выявления причин, по которым передача энергии токами проводимости переходит к токам смещения.

С ростом дальности линии растет активное и индуктивное сопротивления, емкостная проводимость, соответственно, индуктивная и емкостная мощности линии пропорционально ее длине, которые не могут резко изменить процесс передачи энергии, так как все зависимости являются линейными. Активное, реактивное сопротивления прямо пропорциональны длине, соответственно генерируемая и потребляемая мощности будут пропорциональны длине линии. С ростом напряжения сильно увеличивается емкостная мощность пропорционально квадрату напряжения. Однако, ее доля относительно натуральной мощности линии в зависимости от колебания напряжения мало меняется и составляет примерно 10% на 100 км длины линии.

В зависимости от частоты, видимо имеет место рост доли передачи энергии электромагнитными волнами, так как емкостная проводимость b0 = ωC0 прямо пропорциональна частоте ω = 2πf.

В линиях связи, где применяются частоты в тысячи и сотни тысяч раз большие, чем в линиях электропередачи, несомненно, основная роль передачи энергии принадлежит электромагнитным волнам, а основная роль в передаче переменного тока принадлежит токам проводимости проводника.

Весь опыт проектирования линий электропередачи (выбор сечения проводов, расчет и выбор трансформаторов и т.д.), расчеты их параметров (потери мощности, энергии, напряжения и т.д.) показывают, что передача электрической мощности частотой 50 Гц в основном осуществляется за счет электронной проводимости проводов. При передаче электрической энергии устанавливается электрическое поле (поле смещения) и магнитное поле и они влияют на параметры линии: емкостную проводимость, емкостную и индуктивную мощности и на их баланс. Электромагнитными волнами не может быть передана даже какая-то часть активной мощности при такой низкой частоте, которая применяется в передачах переменного тока.

Подтверждением передачи энергии за счет электронной проводимости проводов является факт определения индуктивной и натуральной мощностей на линии, исходя из факта протекания тока по проводнику.

Возникает вопрос, не допускаем ли мы ошибки при анализе режимов и в расчетах сверхвысоковольтных длинных линий, принимая, что в ней природа передачи иная, чем в обычных линиях. Мы считаем, что волновая теория электропередачи не подходит для расчетов линий электропередач переменного тока 50 Гц любого класса напряжения, в том числе и в передачах сверхвысоких напряжений.

При передаче энергии по сверхвысоковольтным длинным линиям электронной проводимостью, для них так же должны быть применены законы Ома, Кирхгофа и других. При таком подходе возникает задача пересмотра существующих их методов расчета.

Содержание главы:

Содержание книги:

Статьи и книги по теме:

Посмотреть все записи с меткой: