Я знаю, что на этот вопрос отвечали много раз, но, к сожалению, я все еще не совсем уверен, что понял его.
Вот моя интерпретация, пожалуйста, поправьте меня в любой момент:
У нас есть какой-то источник. Есть разные способы думать об этом источнике, но самый простой способ для меня — просто интерпретировать его так же, как если бы это была батарея — с ним связана какая-то разность потенциалов, и мы можем предположить, что это значение фиксировано. Хотя это может быть уже неправильно, потому что люди часто говорят о «мощности», которую генерирует источник. Я не понимаю, почему мы не можем просто думать об этом как о батарее.
От источника ток будет проходить по проводам, а затем достигнет некоторой точки, где произойдет преобразование, и мне кажется, что все, что нам нужно знать, это сопротивление этого трансформатора.
Все, что мы действительно хотим, — это максимизировать сопротивление трансформатора по отношению к сопротивлению проводов — мы хотим, чтобы на трансформаторе выполнялась как можно большая часть работы, т. е. мы хотим, чтобы падение напряжения там было как можно выше. . Имеет ли это смысл?
Поэтому я немного сбит с толку, почему так часто люди говорят об эффективности «высокого напряжения», потому что мне кажется, что напряжение в источнике совершенно не имеет значения. Высокое напряжение на трансформаторе на трансформаторе эффективно, но мне это кажется очень запутанным способом сказать: «вы хотите, чтобы сопротивление проводов было низким по отношению к трансформатору».
люди часто говорят о «мощности», которую генерирует источник. Я не понимаю, почему мы не можем просто думать об этом как о батарее.
Ты можешь. Но только настоящая батарея, а не идеальный источник напряжения. Если вы замкнете аккумулятор и проверите клеммы вольтметром, он не зарегистрирует 1,5 В. Будет ниже. То же самое происходит с перегруженной электростанцией. Имеет максимальную мощность. Если нагрузка больше, то напряжение будет проседать (и реальный генератор может быть поврежден).
мне кажется, что все, что нам нужно знать, это сопротивление этого трансформатора.
Трансформаторы не являются омическими устройствами. У него нет «сопротивления», как у обычного резистора. Если вы попытаетесь измерить его сопротивление наивным способом (с переменным током), вы обнаружите, что он имеет очень высокое сопротивление, если вторичная сторона может поглотить нагрузку, и будет иметь очень низкое сопротивление, если вторичная сторона этого не сделает ( например, если вторичная сторона была разомкнутой цепью).
Поведение вторичной стороны влияет на поведение первичной стороны, которая влияет на поведение первичной цепи.
«вы хотите, чтобы сопротивление проводов было низким по отношению к трансформатору».
Скорее, «вы хотите, чтобы потери мощности в проводах были достаточно низкими, чтобы вы могли с этим жить». Учитывая конкретную мощность и сопротивление провода, вы можете рассчитать, каковы будут ваши потери в проводе для разных напряжений.
Ваши клиенты требуют определенного количества энергии. Если вы не подадите столько мощности, напряжение в линии просядет. Учитывая нашу целевую поставку, мы можем разделить эту мощность с любой комбинацией напряжения и тока, которая имеет смысл. Но более высокий ток будет иметь более высокие потери.
Представим, что нам нужно подать в район мегаватт мощности, общее сопротивление в линии 5 Ом. Давайте посмотрим, сколько мощности теряется в этих линиях в зависимости от выбранного нами напряжения:
| Власть | Напряжение | Текущий | Потеря провода |
|---|---|---|---|
| 1 МВт | 230В | 4348А | 94 МВт |
| 1 МВт | 2,3 кВ | 435А | 945кВт |
| 1 МВт | 23кВ | 43А | 9,4 кВт |
| 1 МВт | 230кВ | 4,3 А | 94 Вт |
Ничто из этого не зависит от характеристик трансформатора (кроме предположения, что мы используем его достаточно эффективно).
Можно ли сказать, что исходное напряжение батареи также определяет мощность, по крайней мере, в каком-то идеализированном сценарии?
Это фактор, он его не определяет . И это не идеализированный сценарий, где это верно, это другой сценарий, где это имеет место.
В простой цепи с идеальным напряжением и омическим сопротивлением любое заданное напряжение создает на резисторе определенную мощность. Вы можете сделать свои расчеты, и они верны.
Большая разница здесь в том, что резистор потребляет всю мощность. В случае с линиями электропередачи мы пытаемся доставить энергию в другое место (конечная нагрузка). Цель состоит в том, чтобы линии потребляли меньше его, а конечная нагрузка потребляла больше.
В этом сценарии наше напряжение не определяет общую мощность, потому что у нас будут устройства между проводами и нагрузкой (трансформаторы), которые изменяют цепь.
Подумайте о своем компьютере с универсальным блоком питания. Подключите его к сети 120 В, и он потребляет 150 Вт. Подключите его к сети 240 В, и он потребляет 150 Вт. Это не простое сопротивление, и бесполезно предсказывать мощность, которую оно потребляет, по подаваемому напряжению.
Меня сбивает с толку то, что мощность продолжает упоминаться как то, что генерируется. Я могу представить, что это важно как что-то, что используется как некий тип инварианта, но, по крайней мере, в начале, до того, как будут использованы какие-либо трансформаторы, у меня сложилось впечатление, что именно эта разница напряжения источника определяет мощность.
В простой схеме, где у нас есть избыточное питание и простое сопротивление, да, потребляемая мощность является простой функцией подаваемого напряжения. В таких случаях вперед.
Но если вы хотите поговорить о том, почему линии электропередач выигрывают от высокого напряжения, эта точка зрения бесполезна. Нагрузка не является омической, и подаваемая мощность не зависит от квадратичного напряжения.
вы хотите, чтобы сопротивление линии передачи было как можно меньше во всех случаях, но у этого есть пределы. Вы могли бы сделать линии из чистой меди, но тогда они не были бы достаточно прочными, чтобы выдержать свой вес на больших пролетах, и вам пришлось бы тратить больше денег на башни и т. д.
Закон Ома всегда говорит нам, что для минимизации резистивного рассеивания необходимо минимизировать ток. Для питания переменного тока это означает выработку мощности при максимально возможном напряжении (это сводит к минимуму потери внутри генератора), а затем сведение к минимуму потерь в линиях передачи за счет установки трансформаторов на конце генератора для повышения напряжения и снижения тока, а также на выходе. используйте конец, чтобы снизить напряжение и восстановить ток.
Необходимые трансформаторы дешевле, чем добавление опор, позволяющих использовать провод из чистой меди.
У нас есть какой-то источник. Есть разные способы думать об этом источнике, но самый простой способ для меня — просто интерпретировать его так же, как если бы это была батарея — с ним связана какая-то разность потенциалов, и мы можем предположить, что это значение фиксировано. Хотя это может быть уже неправильно, потому что люди часто говорят о «мощности», которую генерирует источник. Я не понимаю, почему мы не можем просто думать об этом как о батарее.
От источника ток будет проходить по проводам, а затем достигнет некоторой точки, где произойдет преобразование, и мне кажется, что все, что нам нужно знать, это сопротивление этого трансформатора.
Да. Вот и все.
Вот пример расчета:
Сопротивление нашей линии электропередач составляет один Ом. Как добиться однопроцентной потери энергии в линии электропередач?
Ответ: В конце линии подключаем нагрузку 100 Ом.
Вот еще один пример расчета, так как это почему-то так сложно для многих людей:
Сопротивление нашей линии электропередач составляет один МОм. Как добиться однопроцентной потери энергии в линии электропередач?
Ответ: В конце линии подключаем нагрузку 100 МОм.
Еще один пример:
Наш клиент, подключенный к нашей линии электропередач, имеет нагрузку 100 Ом. Каким должно быть сопротивление нашей линии электропередач, если мы хотим, чтобы потери энергии были не более одного процента?
Ответ: Максимум один Ом
Фарчер