2.4. Теория передачи электромагнитными волнами (Волновая теория)

В /3/ утверждается, передача энергии вдоль проводов линии осуществляется электромагнитным полем, распространяющимся в диэлектрике вдоль проводов линии. Провода линии служат направляющими электромагнитного поля.

В /4/ говорится: 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 C=300·103 км/сек.

Длина волны при этом будет равна

λ=0,02·300·103 = 6000 (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.  Теория и практика показали несостоятельность этой теории.

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 (токами смещения)  не выдерживает критики. Токами смещения  передается только реактивная мощность. При высоких частотах реактивная составляющая мощности сильно возрастает.

Нет никаких объяснений доказательств, что в дальних электропередачах сверхвысокого напряжения электроэнергия передается только электромагнитными волнами.

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 напряжения при частоте 50гц не меняется и составляет примерно 10% на 100 км длины линии.

В зависимости от частоты, имеет место рост доли передачи энергии электромагнитными волнами, так как емкостная проводимость b0=ω·C0 прямо пропорциональна частоте  ω=2π·f и индуктивное сопротивление линии увеличивается пропорционально частоте xl = 2πfl.

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  осуществляется за счет электронной проводимости проводов. При  передаче электрической энергии устанавливается электрическое поле (поле смещения), и оно влияет 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.

Другой большой ошибкой является принятие скорости передачи электромагнитной волны вдоль провода равной скорости света. Излученная электромагнитная волна (радиоволна) распространяется, конечно, со скоростью света, так как они имеют одинаковую физическую сущность. Передача электромагнитной волны вдоль провода связана с передачей электрического тока электронами, которые имеют совершенно другую скорость.  Скорость перемещения электрического поля жестко связана со скоростью перемещения электронов.

Третьей серьезной ошибкой в расчетах сверхвысоковольтных линий является применение уравнений однородной линии с распределенными параметрами. Об этом подробнее рассматривается в 6 — главе.

Содержание главы:

Содержание книги:

Статьи и книги по теме:

Посмотреть все записи с меткой: