3. Maiņstrāvas un līdzstrāvas pārvade

Elektroenerģiju ražo elektrostacijās un nogādā patērētājiem pa vadiem lielos attālumos. Vadiem piemīt aktīvā pretestība, un daļa saražotas elektroenerģijas vados pārvēršas siltumā, kas izraisa enerģijas zudumus.

Siltuma daudzums, kas izdalās vados (saskaņā ar Džoula-Lenca likumu), ir vienāds $Q=I^2\mathit{Rt}$. No tā izriet, ka samazināt izdalīto siltumu var divējādi. Pirmkārt, samazināt strāvas stiprumu vados, un otrkārt, samazināt vadu pretestību.

 

Vadu pretestību nosaka pēc formulas:

$R=\frac{\mathrm{\rho }l}{S}$, kur $\mathrm{\rho }$ — īpatnējā pretestība,

$l$ — vada garums,

$S$ — šķērsgriezuma laukums.

 

No formulas izriet, ka samazināt pretestību var, samazinot īpatnējo pretestību un vadu garumu, kā arī palielinot vada šķērsgriezuma laukumu.

 

 

Vada garumu (vienvada līnijā) samazināt nav iespējams, jo elektroenerģijas patērētājs atrodas fiksētā attālumā no elektrostacijas. Līniju vadus izgatavo no metāliem ar mazo īpatnējo pretestību (varš vai alumīnijs). Izmantot, piemēram, sudrabu ar mazāko īpatnējo pretestību ir ļoti dārgi. Ja palielināt vada šķērsgriezuma laukumu, palielinās vada masa, kas ekonomiski nav izdevīgi.
Lai samazinātu strāvas stiprumu vados, jāpaaugstina spriegums elektropārvades līnijā. Tātad jauda nemainās $P=\mathit{IU}$. No formulas var secināt, ka, cik reizes samazinās strāvas stiprums vados, tik reizes paaugstinās spriegums elektropārvades līnijā.

Transformatoru izmantošana ļauj pārvadāt maiņstrāvu. No formulas $k=\frac{U_1}{U_2}\approx \frac{I_2}{I_1}$ izriet, ka transformatorā pastāv enerģijas zudumi.

 

 

Pašlaik elektroenerģijas pārvade galvenokārt tiek veikta ar maiņstrāvu. Tas ir saistīts ar faktu, ka lielākā daļa elektroenerģijas avotu ražo maiņspriegumu (izņemot, piemēram, saules elektrostacijas), un galvenie patērētāji ir maiņstrāvas iekārtas.

Taču Rietumeiropā darbojas līdzstrāvas augstsprieguma līnijas (piemēram, \(1100\) \(kV\)). Esošas līnijas ir iezīmētas ar sarkano (ar zaļo — būvē, ar zilo — plāno būvēt).

 

 

Tādās līnijās nav jāizmanto trīs fāžu vadu sistēma, tādēļ ir nepieciešams mazāks līniju vadu skaits. Kā arī līdzsprieguma pārvades līnijas nav pakļautas skinefektam un tām nav reaktīvās pretestības. Tādu pārvades līniju enerģijas zudumi sastāda 3.5% uz \(1000\) \(km\), kas ir mazāk nekā maiņstrāvas augstsprieguma līnijās. Tādēļ līdzsprieguma pārvades līnijas ir lietderīgi izmantot, pārvadot elektroenerģiju lielos attālumos.