Общие сведения. Источники и приемники электрической энергии соединяются линией электропередачи, которая в простейшем случае представляет собой два провода

Источники и приемники электрической энергии соединяются линией электропередачи, которая в простейшем случае представляет собой два провода. Рассмотрим электрическую цепь, состоящую из источника энергии напряжением на зажимах U ₁, линии передачи сопротивлением R _л и приемника энергии сопротивлением R ₂ (рис. 2.1).

По второму закону Кирхгофа напряжение в начале линии U ₁ больше напряжения на зажимах приемника U ₂ на величину падения напряжения в линии Δ U, т. е.

U ₁= U ₂+ Δ U = R ₂ I + R _л I. (2.1)

Умножив уравнение (2.1) на ток I, получим уравнение баланса мощности:

U ₁ I = R ² I ²+ R _л I ²или P ₁= P ₂+ Δ P.

Таким образом, развиваемая источником мощность P ₁= U ₁ I частично затрачивается на тепловые потери в линии (Δ P = R _л I ²), остальная же часть мощности передается приемнику (P ₂ = R ₂ I ² = U ₂ I).

Коэффициент полезного действия (КПД) линии

.

Передачу электроэнергии важно осуществлять с экономически приемлемыми потерями, поэтому линии электропередачи работают с высоким КПД η = 0, 94…0, 97. КПД можно увеличить, снизив потери мощности в линии, для чего стремятся уменьшить сопротивление линии (R _л < < R ₂) и повысить уровень напряжения.

С ростом напряжения электропередачи при неизменной мощности приемника P ₂= U ₂ I уменьшается ток в линии и, следовательно, уменьшаются потери мощности Δ P = R _л I ², возрастает КПД.

Наиболее характерными режимами работы электропередачи являются следующие.

Номинальный режим, при котором напряжение, ток и мощность имеют расчетные (номинальные) значения, гарантирующие наилучшие показатели в работе (экономичность, долговечность, надежность).

Согласованный режим, при котором приемнику передается максимальная мощность P _2max. Выясним условие этого режима.