Явление электромагнитной индукции состоит в том, что в проводящем контуре, находящемся в переменном магнитном поле, возникает электродвижущаяся сила индукции Еi. Если контур замкнут, то в нем возникает электрический ток, называемый индукционным током.
Зако́н электромагни́тной инду́кции Фараде́я является основным законом электродинамики, касающимся принципов работы трансформаторов, дросселей, многих видов электродвигателей и генераторов. Закон гласит:
- Для любого замкнутого контура индуцированная электродвижущая сила (ЭДС) равна скорости изменения магнитного потока, проходящего через этот контур
или другими словами:
- Генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.
Закон электромагнитной индукции Фарадея:
э.д.с. электромагнитной индукции Ei, в контуре численно равна и противоположна по знаку скорости изменения магнитного потока Фм сквозь поверхность, ограниченную этим контуром:
или
где S — площадь контура, м2; В — магнитная индукция, Г.
Выбор знака определяется по принципу, имеет ли нормаль к поверхности в данной точке то же направление, что и B, или противоположное. Если нормаль к поверхности имеет то же направление, что и поле B наведённого тока, этот знак отрицательный.
Переменное магнитное поле создаёт электрическое поле, описываемое уравнением Фарадея — Максвелла:
где:
обозначает ротор
E — электрическое поле
B — плотность магнитного потока.
Это уравнение присутствует в современной системе уравнений Максвелла, часто его называют законом Фарадея. Однако, поскольку оно содержит только частные производные по времени, его применение ограничено ситуациями, когда заряд покоится в переменном по времени магнитном поле. Оно не учитывает электромагнитную индукцию в случаях, когда заряженная частица движется в магнитном поле.
Явление возникновения ЭДС, порождённой по закону индукции Фарадея из-за относительного движения контура и магнитного поля, лежит в основе работы электрических трансформаторов. Когда электрический ток в проволочной петле изменяется, меняющийся ток создаёт переменное магнитное поле. Второй провод в доступном для него магнитном поле будет испытывать эти изменения магнитного поля как изменения связанного с ним магнитного потока d ΦB / d t. Электродвижущая сила, возникающая во второй петле, называется индуцированной ЭДС или ЭДС трансформатора. Если два конца этой цикла связать через электрическую нагрузку, то через неё потечёт ток.
Линия электропередачи (ЛЭП) — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока. Также электрическая линия в составе такой системы, выходящая за пределы электростанции или подстанции.
Различают воздушные и кабельные линии электропередачи.
По ЛЭП также передают информацию при помощи высокочастотных сигналов и ВОЛС. Используются они для диспетчерского управления, передачи телеметрических данных, сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики.
Воздушная линия электропередачи (ВЛ) — устройство, предназначенное для передачи или распределения электрической энергии по проводам, находящимся на открытом воздухе и прикреплённым с помощью траверс (кронштейнов), изоляторов и арматуры к опорам или другим сооружениям (мостам, путепроводам).
Классификация ВЛ
По роду тока( ВЛ переменного тока, ВЛ постоянного тока)
В основном, ВЛ служат для передачи переменного тока и лишь в отдельных случаях (например, для связи энергосистем, питания контактной сети и др.) используют линии постоянного тока.
По назначению
сверхдальние ВЛ напряжением 500 кВ и выше (предназначены для связи отдельных энергосистем)
магистральные ВЛ напряжением 220 и 330 кВ (предназначены для передачи энергии от мощных электростанций, а также для связи энергосистем и объединения электростанций внутри энергосистем — к примеру, соединяют электростанции с распределительными пунктами)
распределительные ВЛ напряжением 35, 110 и 150 кВ (предназначены для электроснабжения предприятий и населённых пунктов крупных районов — соединяют распределительные пункты с потребителями)
ВЛ 20 кВ и ниже, подводящие электроэнергию к потребителям.
По напряжению
ВЛ до 1000 В (ВЛ низшего класса напряжений)
§ ВЛ выше 1000 В
§ ВЛ 1–35 кВ (ВЛ среднего класса напряжений)
§ ВЛ 110–220 кВ (ВЛ высокого класса напряжений)
§ ВЛ 330–750 кВ (ВЛ сверхвысокого класса напряжений)
§ ВЛ выше 750 кВ (ВЛ ультравысокого класса напряжений)
Эти группы существенно различаются, в основном — требованиями в части расчётных условий и конструкций.
По режиму работы нейтралей в электроустановках
- Трехфазные сети с незаземлёнными (изолированными) нейтралями (нейтраль не присоединена к заземляющему устройству или присоединена к нему через аппараты с больши́м сопротивлением). В России такой режим нейтрали используется в сетях напряжением 3—35 кВ с малыми токами однофазных замыканий на землю.
- Трехфазные сети с резонансно-заземлёнными (компенсированными) нейтралями (нейтральная шина присоединена к заземлению через индуктивность). В России используется в сетях напряжением 3–35 кВ с большими токами однофазных замыканий на землю.
- Трехфазные сети с эффективно-заземлёнными нейтралями (сети высокого и сверхвысокого напряжения, нейтрали которых соединены с землёй непосредственно или через небольшое активное сопротивление). В России это сети напряжением 110, 150 и частично 220 кВ, в которых применяются трансформаторы (автотрансформаторы требуют обязательного глухого заземления нейтрали).
- Сети с глухозаземлённой нейтралью (нейтраль трансформатора или генератора присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление). К ним относятся сети напряжением менее 1 кВ, а также сети напряжением 220 кВ и выше.
По режиму работы в зависимости от механического состояния
- ВЛ нормального режима работы (провода и тросы не оборваны)
- ВЛ аварийного режима работы (при полном или частичном обрыве проводов и тросов)
- ВЛ монтажного режима работы (во время монтажа опор, проводов и тросов)
Кабельная линия электропередачи (КЛ) — линия для передачи электроэнергии или отдельных её импульсов, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепёжными деталями, а для маслонаполненных линий, кроме того, с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла.
По классификации кабельные линии аналогичны воздушным линиям.
Кабельные линии делят по условиям прохождения
- Подземные
- По сооружениям
- Подводные
Потери электроэнергии в проводах зависят от силы тока, поэтому при передаче её на дальние расстояния, напряжение многократно повышают (во столько же раз уменьшая силу тока) с помощью трансформатора, что при передаче той же мощности позволяет значительно снизить потери. Однако с ростом напряжения начинают происходить различные разрядные явления.
Важной величиной, влияющей на экономичность ЛЭП переменного тока, является величина, характеризующая соотношение между активной и реактивной мощностями в линии — cos φ. Активная мощность — часть суммарной энергии, прошедшей по проводам и переданной в нагрузку; Реактивная мощность — это энергия, отразившаяся от нагрузки или искажённая нагрузкой (например, ток непропорционален напряжению или сдвинут от него по фазе).
При длине ЛЭП переменного тока более нескольких тысяч километров наблюдается ещё один вид потерь — радиоизлучение. Так как такая длина уже сравнима с длиной электромагнитной волны частотой 50 Гц, провод работает как антенна.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему