Aby se snížily ztráty elektřiny během jejího přenosu na velké vzdálenosti, napětí v síti se zvyšuje na několik stovek kilovoltů.

Elektřina je potřeba všude. Je však výhodnější stavět tepelné elektrárny, kde je palivo levnější, a elektrárny pouze na silných řekách, jinak budou náklady na elektřinu nepřiměřeně vysoké. Spotřebitelé elektřiny vyrobené na relativně malém počtu míst se proto často nacházejí ve velmi velkých vzdálenostech od elektráren.

Elektřinu z míst její výroby je nutné předat spotřebitelům s minimálními ztrátami. Hlavním důvodem těchto ztrát je přeměna části elektrické energie na vnitřní energii vodičů, jejich ohřev. Podle Joule-Lenzova zákona se množství tepla Q uvolněného za čas t ve vodiči s odporem R při průchodu proudu I rovná:

Z (13.1) vyplývá, že pro snížení zahřívání vodičů je nutné snížit proud v nich a jejich odpor. Pro snížení odporu drátů zvětšete jejich průměr, avšak velmi silné dráty visící mezi podpěrami elektrického vedení se mohou vlivem gravitace zlomit, zejména při sněžení. Kromě toho, jak se tloušťka drátů zvyšuje, jejich cena se zvyšuje a jsou vyrobeny z poměrně drahého kovu, mědi. Proto efektivnější způsob, jak minimalizovat ztráty energie při přenosu elektřiny, je snížit proud ve vodičích.

Aby se tedy snížilo zahřívání vodičů při přenosu elektřiny na velké vzdálenosti, je nutné, aby proud v nich byl co nejmenší. Jak víte, aktuální výkon se rovná součinu proudu a napětí. To znamená, že pro zachování výkonu přenášeného na velké vzdálenosti je nutné zvýšit napětí o stejnou hodnotu, o jakou byl snížen proud ve vodičích.

Nechť P je výkon přenášený spotřebiteli elektřiny při síťovém napětí rovném U. Pokud je ve vzorci (13.1) síla proudu I nahrazena P/U, pak se převede na:

z čehož vyplývá, že při konstantních hodnotách přenášeného proudového výkonu a odporu vodičů jsou tepelné ztráty v vodičích nepřímo úměrné druhé mocnině síťového napětí. Například při 10násobném zvýšení napětí se ztráta elektřiny při jejím přenosu sníží 100krát. Pro přenos elektřiny na vzdálenosti několika set kilometrů se proto používají vysokonapěťová elektrická vedení (elektrická vedení), jejichž napětí mezi dráty je desítky a někdy i stovky tisíc voltů.

Vysoké napětí je životu nebezpečné, a proto se v trafostanicích napětí v elektrických odběrných sítích postupně snižuje: nejprve na 4-40 kV pro hlavní síť distribuující elektřinu podél ulic a silnic a poté na 120-240 V pro distribuční síť. domácností a komerčních spotřebitelů (viz obr. 13).

Sousední elektrárny se pomocí elektrického vedení spojují do jediné sítě zvané elektrizační soustava. Jednotný energetický systém Ruska zahrnuje obrovské množství elektráren řízených z jednoho centra a zajišťuje nepřetržitou dodávku elektřiny spotřebitelům.

· Proč se elektřina přenáší na velké vzdálenosti přes vysokonapěťové elektrické vedení?

· Kolikrát se sníží ztráty elektřiny při jejím přenosu spojené s ohřevem vodičů, když se napětí v síti zvýší 100krát?

· Proč se při spotřebě elektřiny snižuje síťové napětí?

· Jaká je výhoda střídavého proudu oproti stejnosměrnému při přenosu elektřiny na velké vzdálenosti?

Rýže. 13. Schéma přenosu a rozvodu elektřiny. 1 – tepelná elektrárna; 2 – trafostanice zvyšující napětí; 3 – stožáry vedení vysokého napětí; 4 – transformátorová rozvodna, která snižuje napětí; 5 – páteřní síť; 6 – snižovací transformátor.