Втрати електроенергії: причини і способи усунення

Для початку слід уточнитися з поняттям втрат електричної енергії для кращого розуміння проблеми. Як і в будь-який інший сфері (механіка, електроніка, теплотехніка і т.д.) при роботі тієї чи іншої системи існують природні втрати енергії. В механіки вони обумовлені силою тертя, в теплотехніці – теплообміном і неідеальної теплоізоляцією. У електрики так само є чинники, які здатні знижувати ефективність передачі електроенергії на відстань, і це в першу чергу – електричний опір.

Як Ви повинні пам’ятати зі шкільної фізики, електричний опір безпосередньо залежить від провідності матеріалу (через який пропускають електричний струм – впорядкований рух електрично заряджених частинок). Провідність різних матеріалів залежить від внутрішньої будови кристалічної решітки (молекулярної або атомної структури речовини). Найбільш оптимальним варіантом для передачі електроенергії на відстань вважається мідь і алюміній (з яких витягуються струмопровідні жили, проводи та кабелі). Але крім самого речовини на електричний опір провідників ще впливають і інші фактори – це довжина провідника, його поперечний переріз, якість контакту між окремими частинами лінії електропередачі, фізичні процеси, що протікають під час роботи електричної системи і т.д.

Отже, як відомо, будь-яка електрична силова мережа являє собою функціональні (пристрої, системи, прилади, схеми і т.д.) частини, які між собою пов’язані проводами і кабелями. У різних частинах електромережі виникають свої втрати електроенергії. Давайте спочатку розглянемо втрати, характерні передавальної частини мережі (силові дроти і кабелю). Як було вище згадано, кабельно-провідникова продукція має свій електричний опір. Певного перерізу проводу відповідає своя номінальна сила струму, яка може протікати з мінімальними втратами. Для зменшення даного роду втрат слід, при розрахунках, вірно вибирати переріз силового кабелю (керуючись спеціальними табличними даними).

При виборі матеріалу силового електричного дроту або кабелю зазвичай варто робити вибір між ціною і якістю. Більш дешевим за своєю вартістю є алюміній, але він має ряд значних недоліків, одним з яких є найгірша електрична провідність (отже, великі втрати електроенергії при її передачі). Проводу та кабелю з міді більш кращі з точки зору зменшення втрат електроенергії, хоча вони і коштують дорожче (порівнюючи з алюмінієм).

Наступним важливим фактором, від якого залежать втрати електроенергії в електричних мережах, є кількість і якість комутаційних електричних з’єднань проводів і силових кабелів. Тобто, будь-яка електромережу або система містить в собі безліч контактних з’єднань (електричні з’єднання проводів і кабелів, контактні з’єднання між комутаційними елементами, такими як реле, струмопровідні щітки тягових ліній і електродвигунів і т.д.). Навіть найкращий електричний контакт (зроблений за допомогою зварювання і пайки) не зрівняється з однорідним провідником. Причому слід врахувати, що з часом будь-який електричний контакт схильний до старіння і втрати свого первісного якості з’єднання. Що б знизити втрати електроенергії в даному випадку слід спочатку робити і використовувати якісні електричні з’єднання і пристрої, а так само періодично проводити профілактику цих місць.

Хоча і не основним, але важливим фактором, що впливає на втрати електроенергії в мережах, пристроях і системах є наявність реактивної електричної потужності. Для боротьби з нею слід застосовувати в силових електромережах спеціальні компенсуючі елементи. Компенсація реактивної енергії робиться за допомогою спеціально підібраних ємностей (електричні конденсатори) і індуктивностей (котушок).

Посилання на основну публікацію