А как же оно тикает?
11,309,749 15,068
 

  iStalker1 ( Слушатель )
30 ноя 2010 16:03:54

Тред №280232

новая дискуссия Дискуссия  556

Вопрос товарищам физикам:

Предположим имеем гипотетическую ситуацию, когда электричество полностью заменило нефть. Однако центры производства электричества все те же. Сейчас весьма значительный по объему поток нефти идет с ближнего востока в США.

А каким образом мог бы перегонятся соответствующий объем электроэнергии, и мог бы вообще? Возможно ли, например, протяжка гигантского кабеля под атлантикой? Корабли заполненные батарейками? Еще какие-то способы?Улыбающийся
  • +0.00 / 0
  • АУ
ОТВЕТЫ (26)
 
 
  Dobryаk ( Практикант )
30 ноя 2010 18:16:51
Этот фантастический сценарий обсуждать невозможно, но подводные силовые кабеля на новость. Вот самаый длинный пока кабель из Норвегии --- там почти 100% производство на ГЭС --- в Нидерланды:


Технические парамеры: длина кабеля 580 км, 450 киловольт, 700 Мегаватт (т.е., ток под 1400 амперов), все за 600 млн Евро (превышение бюджета всего-то на 50 млн Евро).
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
  iStalker1 ( Слушатель )
30 ноя 2010 18:27:48

Просто вопрос возник как один из возможных аргументов в споре "а вот скоро электромобили заменят автомобили на ДВС, и вы останетесь со своей нефтью никому не нужные".


А диаметр кабеля известен?

Вообще, есть технические пределы по таким кабелям? По длине и диаметру думаю нет (в разумных пределах), а по току наверняка да?
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
  problemsolver ( Слушатель )
30 ноя 2010 18:44:17
Ну это всем известно, что электромобили будут получать электричество из эфира или из вакуума. Ну в крайнем случае из розетки, ну а туда со станции. А станция - из эфира. Или из вакуума? Нет, здесь я уже колеблюсь )
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
  УкрЦукор ( Слушатель )
30 ноя 2010 18:46:52


Жечь нефть - топить ассигнациями. (с)
Нефть это же пластмассы и вся остальная нефтехимия - так что "ненужными" точно не останемся в обозримом будущем.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
  problemsolver ( Слушатель )
30 ноя 2010 18:49:22
А вообще, писали, что вдоль Северного потока проложат еще и кабели от Балтийской АЭС.
Вот чего попалось
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
  Alexandr_A ( Слушатель )
30 ноя 2010 19:50:17

Из этого получается, что (все?) линии передачи переменного тока, со временем заменят на постоянного. Это если прикинуть лет на 50 -100, металл дорожает, а силовая электроника дешевеет. Тогда логично, все от генераторов до потребителей перевести на DC.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
  Yura_L ( Слушатель )
03 дек 2010 11:43:34



Самое интересное, что все эти же аргументы приводились, когда в незапамятные времена переходили на переменный ток.
Переменный ток в ЛЭП - не такой уж и переменный, всего-то 50 Гц. А нехорошие эффекты начинают проявляться, когда имеются так называемые длинные линии - это когда длина волны соизмерима с длиной линии передачи. Для 50 Гц длинные линии начинаются с тысяч км. А на обычных линиях, между подстанциями - 50Гц это практически постоянный ток. Дополнительно приходится бороться с cos ФИ (в основном из-за индуктивной нагрузки), но в общем-то с этим успешно борятся. А вот удобства преобразования переменного тока - перекрывает все недостатки, из-за чего, собственно, и перешли на переменный ток. В частности, для преобразования напряжения используется самый примитивный трансформатор, с КПД почти 100%. А что нужно для преобразования постоянного напряжения? Например, в сотни кВ и с такими мощностями.
Особенно порадовал аргумент, что якобы в ЛЭП имеются большие потери из-за поверхностного эффекта и на постоянном токе кабели можно делать меньшего диаметра. Но однако поверхностный эффект зависит от частоты - толщина проводящего слоя в проводнике тоже соизмерима с длиной волны, но уже в металле. Вот если бы частота была хотя бы в десятки МГц, тогда можно было говорить о поверхностном эффекте.
Единственный аргумент, достойный внимания - что эффективное значение переменного тока на 30% меньше амплитуды, поэтому при тех же допустимых напряжениях на постоянном токе можно передавать большие мощности. Но все-таки не такой уж и большой этот выигрыш - на проценты, а не в разы.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  Alexandr_A ( Слушатель )
03 дек 2010 15:36:23

В те времена еще небыло передачи на большие расстояния. Аргументы там были другие, это необходимость повышать напряжение лля передачи на большие расстояния. Иначе активные потери приближались бы к 100%. Современные сети в россии проектировались на 10% технических потерь, реально сейчас они выше:
Цитата
Приложение к Приказу ОАО «МРСК Центра и Северного Кавказа» от 14.11.2006 №228
«ПОЛОЖЕНИЕ о технической политике в распределительном электросетевом комплексе» Стр. 11.



В электрических сетях имеет место рост фактических (отчетных) потерь электроэнергии.
За 1994-2004 годы потери электроэнергии в сетях всех классов напряжения увеличились с 78,1 до 107,5 млрд. кВт/ч (относительная величина с 10,09 до 12,95%). Технические потери электроэнергии в 2004 году составили 79,6 млрд. кВт/ч, коммерческие - 27,9. В отдельных сетевых компаниях фактические потери электроэнергии превышают 30% при обоснованных технических потерях 5-12%. Для сравнения: потери электроэнергии в сетях промышленно развитых стран находятся в диапазоне 4-10 %, коммерческие потери - (0,15-2,0)%.
В сетях РСК и ОАО энергетики и электрификации напряжением 220 кВ и ниже потери электроэнергии составляют 78% от общих потерь, из них в сетях 110-220 кВ -28%; сетях 35 кВ - 16% и сетях 10-0,4 кВ - 34%.
Потери электроэнергии не зависящие от нагрузки (« условно-постоянные»), составляют 24,7%, «нагрузочные потери» (зависимые от величины передаваемой по сети мощности) - 75,3% от общих потерь. В составе нагрузочных потерь 86% - потери в линиях передачи и 14% - в трансформаторах.
В условно-постоянных потерях электроэнергии 67% составляют потери холостого хода трансформаторов, собственные нужды подстанций - 11%, прочие потери - 22%.



Реактиные токи в больших сетях это вообще проблема. Например на СШ ГЭС после аварии осталось три генератора по 650 МВт, но как и раньше один работает не на генерацию, а как раз на регулирование реактивной мощности.


Так там и описано, раньше были только ртутные вентили. Сейчас это IGBT транзисторы и разные тиристоры. Соединяют последовательно, параллельно не надо,  так как по току их хватает.


Ссылка на поверхностный эффект по ошибке наверно.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  Dobryаk ( Практикант )
03 дек 2010 15:49:09

Где-то в глубине ветки вроде об этом писал, напомню как о курьезе:

Кому 12 вольт смерть, а у кого от 0.008 вольта на 27 километрах голова нестерпимо болит.

Уже почти 20 лет тому назад в туннеле ЦЕРН-а, где сегодня пресловутый БАК, работал электрон-позитронный коллайдер LEP с полной энергией столкновений под 100 ГэВ. Одной из фундаментальных задач было измерение массы т.н. промежуточного Z-бозона и энергию пучка надо было держать постоянной с точностью в 20 миллионных частей.

Сравнительно быстро выяснилось,  что энергия гуляет на 120 миллионных частей --- лунные приливы деформируют кольцо ускорителя диаметром 27 км на один миллиметр. Но это хорошо контролируемо, известен период: 24 часа 50 минут. Разобрались с сезонными колебаниями: весеннее таяние снегов в горах меняет влажность грунта и тоже деформирует кольцо. Но оставались загадочные и резкие строго суточные колебания в 12 МэВ, т.е. 130 миллионных... пока после долгих мук кто-то не заметил, что самые мощные скачки энергии случаются, когда французский скорый поезд TGV трогается с женевского вокзала Корнаван в Париж и проезжает мимо станций Meyrin и Zimeysa в нескольких километрах от ЦЕРН-а.

Конечно, вторая шина питания TGV это рельс, но из него ток уходит в землю и где гуще, где жиже. А в земле натыкается на хорошо заземленное кольцо ускорителя и радостно бежит по нему, что создает в кольце ускорителя фоновые магнитные поля. Колебания наведенного в кольце напряжения оказались всего-то в 0.008 вольта, что меняло заворачивающее электроны и позитроны  магнитное поле в 746 гаусс на какие-то 0.06  гаусса, но это было нестерпимо много. И измеренная физиками временная корреляция между вариациями тока в рельсе железной дороги, наведенным в кольце ускорителя напряжением и колебаниями магнитного поля в кольце оказалась просто идеальной. Ну, а когда поняли причину, и что caмo кольцо от этого подаренного TGV тока в нем не дышит, то уже стало возможным и поправки вводить.

Не могу удержаться: как говорят физики, если нужно что-то супер-пупер-прецизионное, то измерять нужно частоту. Частота обращения пучка в кольце измеряется супер-пупер, а вот радиус орбиты и форма кольца неадекватно плохо, к тому же магнитное поле в нем не однородное, а размеры отдельных магнитов известны тоже плохо. Ho в институте ядерной физики им. Будкера в Новосибирске в 1985 изобрели метод резонансной деполяризации пучка, когда измеряется частота еще одного внешнего магнитного поля, которое убивает выстроенность  спинов электронов и позитронов, и энергию из двух частот можно узнать и без мороки с формой кольца. Но такое измерение нельзя делать непрерывно....
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  Luddit ( Слушатель )
03 апр 2015 13:32:08

А зачем надо было его так хорошо землить? 
По написанному понимаю так, что заземлен он в нескольких/многих точках.
Насколько знаю, если борются с помехами, то все заземления делают по древовидной структуре без всяких замкнутых колец.
И иногда вплоть до одной точки соединения всех "земляных" проводников.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  Dobryаk ( Практикант )
03 апр 2015 16:28:59

Ускоритель LEP это кольцевая  цепочка магнитов и ускоряющих резонаторов, если точнее, то с восемью прямыми секциями под детекторы и для технгических надобностей, в подобающей конфигурации туннеле.  Теперь в том же туннеле БАК (LHC).
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  Luddit ( Слушатель )
03 апр 2015 23:05:31

Но заземлять-то зачем понадобилось? Или просто по инерции?
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  Yura_L ( Слушатель )
06 дек 2010 09:06:58


Все-таки по преобразователям есть большие сомнения.
Что представляет собой преобразователь напряжения? Для переменного тока - это трансформатор, и все. А для постоянного тока - это не только тиристоры или транзисторы. Чтобы преобразовать постоянное напряжение, его сначала надо преобразовать в переменный ток, потом - трансформатор, и наконец, выпрямитель. Тиристоры или транзисторы служат для преобразования из постоянного в переменный (импульсный) ток. Проще, конечно, в импульсный, там и потерь меньше, и проще реализация. Но тогда и трансформатор надо будет импульсный, а это намного сложнее, чем обычный трансформатор на 50 Гц. Так что преобразователь постоянного тока на порядки получается дороже, чем переменный, и КПД такого преобразователя будет ниже.

Поверхностный эффект - для 50 Гц для меди толщина скин-слоя составляет 1 см, для железа - 2 см. Не так уж и мало для проводов воздушной ЛЭП. К примеру, ранее приводилась цифра потребного для передачи заданной мощности сечения провода 700 кв.мм. Это получается радиус в 15 мм - как раз соответствует толщине скин-слоя. Сопротивление из-за поверхностного эффекта возрастает далеко не в разы даже в случае сплошного провода.
В общем-то споры по поводу переменный/постоянный ток для линий электропередачи для меня новость, но мне кажется вся аргументация сводится к известным методам, которые в разных организациях называют "напустить ужастиков" или "пририсовыванием зубов крокодилам". Т.е. существующей системе приписываются все смертные грехи, причем в раздутой форме, а предлагаемая система представляется как панацея.
Естественно, при передаче переменного тока по ЛЭП есть проблемы, но при передаче постоянного тока проблем никак не меньше, и в свое время перешли на переменный ток именно из-за проблем передачи постоянного тока.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  НикВик ( Слушатель )
06 дек 2010 10:20:07
DC-DC преобразователи реализуются без проблем и трансформаторов на ключах (и, при необходимости) дросселях  :)
Так управляется напряжение для моторчика на моём китайском э-велосипедике...
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
06 дек 2010 10:51:39


Нет. Проблема именно передачи постоянного тока не стоит - кроме активного сопротивления имени открывателя соответствующего закона линия электропередачи имеет еще индуктивное, зависящее от геометрии развески проводов (фаз). Это индуктивное сопротивление на порядок больше активного и создает массу проблем при сверхдальних передачах (потери, генерацию реактивной мощности, ограничение передаваемой мощности в статических и динамических режимах). Передавать ток лучше постоянным и тогда индуктивное сопротивление линии становится безразличным. Проблема начинается в том, что сделать из переменного постоянный относительно просто - специально подобранные по группам соединения две высоковольтные обмотки повышающего трансформатора, пара трехфазных мостов и на выходе постоянный ток с уровнем пульсаций меньше процента. А вот сделать из постоянного переменный - проблема. Решаемая, силовые полупроводники действительно все более и более доступны, но гармонический состав полученной переменки очень плох, а это повышает потери в трансформаторах, причем - радикально, например, третья гармоника целиком превращается в тепло в обмотке "треугольник" первого-же трансформатора, это существенно ограничивает преобразуемую в нем мощность.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  Yura_L ( Слушатель )
06 дек 2010 12:02:06



Так и я о том же. Если под передачей энергии понимать как передачу мегаваттов из точки А в точку Б и все, то конечно же, постоянный ток лучше. Провода такие же, а потери меньше за счет отсутствия реактивных токов. Но вот если же это передача энергии от производителя к потребителю - то туда все же входят проблемы при преобразовании напряжения, так как обычный потребитель как-то не совсем готов потреблять из розетки постоянный ток напряжением в пару сотен киловольт...

Цитата
DC-DC преобразователи реализуются без проблем и трансформаторов на ключах (и, при необходимости) дросселях  
Так управляется напряжение для моторчика на моём китайском э-велосипедике...


Я почему-то с большим трудом представляю себе преобразователь DC-DC на одних только ключах без единого трансформатора или автотрансформатора, который можно назвать дросселем.  Встречал как-то идею DC-DC преобразования через теплообменник (нагреватель и термопара), но можно представить КПД такого устройства. Кто-то предлагал преобразователь на ключах и емкостях - для повышающего преобразователя надо всего-то сначала подключить параллельно несколько конденсаторов к источнику, а потом быстро-быстро подключить их к выходу, попутно включив их последовательно. Затем все повторяется  :)

Если посмотреть в импортной технике преодбазователи DC-DC, к примеру, всякие Трако, то трансформаторов в них действительно не видно. Но это вовсе не означает, что их нет, просто они спрятаны в корпус.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
06 дек 2010 12:19:03

С гиратором? Только трудно себе представить ОУ мощностью в сотни мегаваттУлыбающийся .
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  НикВик ( Слушатель )
06 дек 2010 12:25:39

Простейшая схема понижения напряжения - открытие/закрытие ключа с высокой частотой (~>10кгц) и надлежащей (управляемой) скважностью. В роли сглаживающих фильтров выступают ёмкости/индуктивности, присутствующие в цепи питания и потребления.

  Трёхфазные  э-моторы замечательно управляются (программируемыми) контроллерами с 3-мя двойными ключами. Полный ондулясьён - вплоть до рекуперации.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
06 дек 2010 12:58:26


Индуктивности обмоток моторов выполняют роль отсутствующих дросселейУлыбающийся . Кроме того, человеческие руки в момент ондулясьёнинга находятся где-то далеко. А вот электрическая кухонная плита руками трогается, так что киловольты на том конце ключа вызывают мрачные предчувствия.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
  Sewer Endemic ( Слушатель )
06 дек 2010 13:12:50


Угу, пробой ключа приведёт к... хм-м-м... радикально пережаренной пище на плите. Возможно, вместе шеф-поваром. Интересно, а импульсный трансформатор хотя бы  мегаваттного класса создать можно?Подмигивающий
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  Пиджак_9 ( Слушатель )
03 дек 2010 17:01:38


Виноват, но аргумент Доливо-Добровольского: "долой четвертый провод" перевешивает всю реинкарнацию судебных исков Эдисона. Разве что "переменный ток - от дьявола" - неотбиваемый мяч на этом поле...
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
  ASDFS ( Слушатель )
05 дек 2010 15:54:55


Прежде чем брякнуть что то - лучше посчитать. Для 50Гц поверхностный эффект стоИт в полный рост. Возьмите "проводочек" от ЛЭП - это труба, он полый внутри, толщина стенки около 5мм. На коротких расстояниях широко используют плоские шины (причин много, но поверхностные эффекты тоже имеют место быть в списке).
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  Igor_|_ ( Слушатель )
05 дек 2010 16:16:20

Плоские шины используют по одной простой причине - лучшее охлаждение. Круглый в сечении провод имеет минимальную площадь с которой рассеивается тепло. Плоский (сильно вытянутый прямоугольный) имеет максимально возможную внешнюю поверхность рассеивания тепла, при заданной площади поперечного сечения, и следовательно наилучщие условия для собственного охлаждения.
Другими словами можно сказать, что плоский провод применяют тогда, когда необходима более высокая плотность тока.

Если речь идет о силовых кабелях, то плоская форма токоведущих шин позволяет снизить общий вес кабеля.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  Alexandr_A ( Слушатель )
05 дек 2010 17:24:00

Для высоковольтных линий, таким способом уменьшают потери на коронный разряд. Увеличенный диаметр, дает меньшую напряженность поля на поверхности. А есть поверхностный эффект, который проявляется на свч, но никак не на 50 Гц.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
 
 
 
 
 
  ILPetr ( Слушатель )
06 дек 2010 10:38:54


"Проводок от ЛЭП" это сначала стальной трос, а снаружи на него навиты 2-4 слоя алюминиевых проводов диаметром около 4 мм. Провод так и называется "АС" от Алюминий на Стали, СталеАлюминиевый. Полые провода в СССР использовали для ошиновки на подстанциях, при своих плюсах свои минусы - переламывается при длительных ветровых нагрузках.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
 
  SZ ( Слушатель )
03 дек 2010 09:32:38


Ну справедливости ради не 1400 ампер, а где-то под 500-550, т.к. наверняка 3 фазы, а мощность считается суммарная.
По грубым прикидкам сечение жил будет в районе 100-150 мм2., если исходить из расчета максимальной плотности тока в 17 ампер на квадрат по меди + запас на потери. Огромным плюсом этого кабеля является то, что он находится под водой- естественная защита от перегрева!Крутой

UPD: На таких линиях плотность тока принимается за 3А/мм2.Источник http://forca.ru/info/spravka/dopustimyi-tok-nagruzki-odnocepnogo-kabelya-mvdt-110-i-220-kv-prolozhennogo-v-zemle.html
Соответственно сечение по меди будет около 700 мм2.
  • +0.00 / 0
  • АУ
 
<< Тред №280231
Тред №280233 >>