انتقال برق

[parsa2]

چرا وقتی مسافت انتقال برق زیاد باشه ولتاژ افت پیدا می کنه؟ چه جورری این مساله حل میشه؟ مثلاً اگه بخوام یه ولتاژ 12 ولت 1 آمپر رو تا 2 کیلومتر انتقال بدیم افت ولتاژش به چه عواملی بستگی داره ؟ برای این انتقال کدوم راه به صرفه تره؟ خواهشاً از فرمولهای ابتدایی برق برای جواب استفاده کنید.

[Hossein_Benyamin]

پاسخ : انتقال برق

شما می خواید یک ولتاز DC رو انتقال بدید یا AC ؟

اگه DC هست عامل افت ولتاز وجود مقاومت اهمی در سیمهای انتقال هست . اما اگه AC هست علاوه بر وجود مقاومت اهمی در سیم , اثر کورنو یا اثر پوسته ای هم اضافه می شه .
وجود مقاومت اهمی در سیمهای انتقال باعث ایجاد تلفات توان مطابق با P=RI^2 میشه . از طرف دیگه هم همین مقاومت اهمی باعث میشه که ولتازی برابر V=IR که R مقاومت سیم و I جریان گذرنده از سیم است روی دو سر سیم قرار بگیره . خب ولتاز بار میشه :

ولتاز بار =ولتاز دو سر سیم - ولتاز منبع

حالا چون ولتاز پایین هست و جریان بالاست حاصلضرب جریان بالای سیم در مقاومت اهمی سیم که معرف ولتاز دو سر سیم هست زیاد میشه . یعنی ولتاز زیادی دو سر سیم افت می کنه . پس ولتازی که به بار می رسه کم میشه :

ولتاز کم بار =ولتاز زیاد دو سر سیم - ولتاز منبع



حل مسیله : بالا بردن ولتاز . وقتی ولتاز رو بالا می برید طبق رابطه مربوط به ترانسفورمر ها جریان پایین میاد . ( V2/V1 = I1/I2 ) می دونید که جریان وولتاز در ترانسفورمر رابطه عکس دارن . خب حالا وقتی جریان پایین اومد توان تلفاتی در سیم طبق رابطه P=RI^2 کاهش قابل ملاحظه ای پیدا می کنه . ( چون جریان مجذوره ) از طرفی چون جریان پایین اومده وولتاز بالا رفته ونیز مقاومت اهمی سیم هم ثابت است طبق V=IR ولتازی که دو سر سیم ایجاد میشه کاهش پیدا می کنه . یعنی :

ولتاز بار =ولتازکم دو سر سیم - ولتاز منبع

یعنی اختلاف ولتاز بار با ولتاز منبع کم میشه . اما توی این حالت ( ولتاز بالا ) بار , یک ترانس فورمر توزیع یا انتقال هست . تمام تحلیلی که گفته شد مربوط به حالت انتقال AC یا DC بدون احتساب اثر کورنو در حالت AC است عامل کورنو هم با فرکانس در ارتباطه . در مورد DC از سیستم انتقال ( HVDC (High Voltage Direction Current استفاده میشه .

شما برای اینکه بتونید 12 ولت رو به مسافت دوری انتقال بدید اگه مقاومت ویزه مس رو نگاه کنید (1.68X10^-8 ) واگه شعاع سیم 3 میلی متر باشه یعنی قطر سیمتون 6 میلی متر وطول سیمتون در نهایت 2 کیلومتر باشه
مقاومت سیم از رابطه : R=r. L/S که L طول سیم و S سطح مقطع سیم هست به این صورت بدست میاد :

سطح مقطع سیم = 0.00002826 متر مربع
مقاومت سیم = 1.18 اهم .

تازه با سیمی به این ضخیمی چیزی در حدود 1 اهم مقاومت اهمی خواهید داشت . حالا اگه 1 آمپر بخواد از این سیم عبور کنه افت ولتاز دو سر سیم میشه 1اهم ضرب در 1 آمپر یعنی 1 ولت . و ولتازی که به بار میرسه میشه 11 ولت . ممکنه بگید اشکالی نداره اما یادتون باشه با سیمی به این ضخیمی به این نتیجه رسیدیم . و قیمت مس رو هم که می دونید چه قدره . کیلویی 20000 تومان . !

[parsa2]

پاسخ : انتقال برق

در مورد DC از سیستم انتقال ( HVDC (High Voltage Direction Current استفاده میشه .

مرسی خیلی حال کردم فقط من می خوام ولتاژ 12 ولت DC انتقال بدم ممنون می شم در مورد این هم توضیح بدید تا بتونم اجرا کنم

[Hossein_Benyamin]

پاسخ : انتقال برق

چون مسافت نسبتا طولانیه من شرلیط رو جوری تعیین می کنم که کمترین مقدار از سیم مسی مصرف بشه .

با شرایطی مسیله رو حل می کنیم که قطر سیم چیزی در حدود 0.3 میلی متر باشه . و طول سیم هم 2000 متره . می خوام با روشی شبیه HVDC , ولتاز 12 ولت DC رو با حداقل تلفات 2000 متر اون طرفتر انتقال بدم . خب مسلمه هرچی ولتاز بالاتر تلفات کمتر . پس با این توپولوزی میریم جلو .

ابتدا مقاومت اهمی سیمی مسی به طول 2000 متر با قطر 0.3 میلی متر رو حساب می کنیم .

سطح مقطع سیم = مجذور شعاع * 3.14 ======>>> سطح مقطع سیم = 0.00000007065 مترمربع

مقاومت اهمی سیم = مقاومت ویزه مس * طول سیم تقسیم بر سطح مقطع سیم =========>>> مقاومت اهمی سیمی با این مشخصات=475 اهم

طبق V=RI می خواهیم کاری کنیم که افت ولتاز دو سر سیم کمتر از 0.5 ولت باشه .مثلا 0.475 ولت . بنابر این داریم : I=V/R در نتیجه جریان گذرنده از سیم به صورت زیر بدست میاد :

جریان گذرنده از سیم = 0.475/475 ======>>> جریان گذرنده از سیم=0.001 آمپر یا 1 میلی آمپر .

خب حالا فرض می کنیم یک اینورتر با راندمان 100% داریم ( فرض محال ) و این 12 ولت رو می خوایم بهش وصل کنیم می خایم ببینیم که چه قدر باید ولتاز توسط اینورتر بالا بره تا 1 آ مپر جریان از منبع 12 ولت بکشه و خروجیش 1 میلی آمپر باشه .

V2/V1=I1/I2 ========>>> 1 / 0.001 = V2 / 12 ========>>> V2=1200 ========

پس خروجی اینورتر باید 1200 ولت باشه تا افت ولتاز روی سیمی به ضخامت 0.3 میلی متر برابر 0.475 ولت باشه . 2000 متر اونطرف تر شما باید یک اینورتر 1200 ولت DC به 12ولت DC داشته باشید که می توان آن را با المانهایی مثل IGBT های ولتاز بالا بعنوان مثال BUP314 که قیمتی در حدود 6000 تومان دارند ساخت استفاده کنید . حالا اینورتر که راندمانش 100% نیست امامیشه اون رو جوری طراحی کرد که رانمان بالایی در بازه 95 تا 98 % داشته باشه . امید وارم نکته مبهمی تو نوشته هام نباشه .

به این ترتیب با سیمی به این نازکی می تونید با کمترین تلفات وبه بهترین نحو ولتاز 12 ولت رو به 2000 متر اونورتر انتقال بدید . این یک روش HVDC است .امید وارم مفید بوده باشه .

[parsa2]

پاسخ : انتقال برق

واقعاً دستت درد نکنه . بیانت خیلی شیرینه مرسی.

[Hossein_Benyamin]

پاسخ : انتقال برق

خواهش می کنم ! اصلا قابل دوست گرامیی مثل شمارو نداشت . !