Πώς να μάθετε πώς λειτουργούν οι γραμμές τροφοδοσίας;

Στον σημερινό σύγχρονο κόσμο, θεωρούμε σε μεγάλο βαθμό δεδομένη την ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, σχεδόν όλα γύρω μας λειτουργεί από αυτό. Τα σπίτια μας θερμαίνονται και φωτίζονται με ηλεκτρικό ρεύμα. Οι υπολογιστές, οι τηλεοράσεις, οι κονσόλες παιχνιδιών και πολλές άλλες συσκευές λειτουργούν με ηλεκτρικό ρεύμα. Συχνά, συνδέουμε αυτά τα πράγματα στον τοίχο, δίνοντας λίγη σκέψη από πού προέρχεται η ηλεκτρική ενέργεια που τροφοδοτεί αυτά τα πράγματα.

Η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας σε μεγάλες ποσότητες. Κάθε μονάδα μπορεί να παράγει αρκετή ενέργεια για να παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε πολλές χιλιάδες σπίτια. Το πρόβλημα είναι η παροχή ηλεκτρικής ενέργειας από αυτούς τους σταθμούς παραγωγής ενέργειας στα σπίτια και τις επιχειρήσεις που το χρησιμοποιούν. Αυτό είναι όπου το πλέγμα διανομής μπαίνει στην εικόνα. Το τρέξιμο από σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας στους καταναλωτές είναι ένα μεγάλο δίκτυο ηλεκτροφόρων καλωδίων και ηλεκτρικού εξοπλισμού. Στην πραγματικότητα, κάθε μονάδα παραγωγής ενέργειας στη χώρα συνδέεται για να σχηματίσει ένα τεράστιο δίκτυο διανομής. Ωστόσο, αυτό το πλέγμα δεν είναι απλά καλώδια που συνδέουν σταθμούς παραγωγής ενέργειας και καταναλωτές. Υπάρχουν πολλά βήματα στο μεταξύ.

Εναλλαγή συνεχώς

Πρώτον, πρέπει να κατανοήσουμε τη φύση της ισχύος που μεταδίδεται. Υπάρχουν δύο τύποι ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιούνται στη μετάδοση ισχύος: εναλλασσόμενο ρεύμα (AC) και συνεχές ρεύμα (DC). Στη φύση, η ηλεκτρική ενέργεια υπάρχει σε μορφή DC. Ο κεραυνός είναι ένα παράδειγμα συνεχούς ρεύματος σε πολύ υψηλή τάση. Το συνεχές ρεύμα είναι τέτοιο που η πολικότητά του είναι σταθερή - ταξιδεύει μόνο προς μία κατεύθυνση, θετική προς αρνητική. Το εναλλασσόμενο ρεύμα είναι διαφορετικό καθώς η πολικότητα αλλάζει συνεχώς, από θετική σε αρνητική και ξανά. Αυτό σημαίνει ότι το ρεύμα αντιστρέφει τις κατευθύνσεις σε κάθε κύκλο.

Τόσο η ισχύς DC όσο και η AC μπορούν να μεταδοθούν μέσω γραμμών διανομής. Ωστόσο, το DC περιορίζεται στο γεγονός ότι η τάση του δεν μπορεί να αλλάξει εύκολα. Η υψηλή τάση θα καταστρέψει τις οικιακές συσκευές, ενώ η χαμηλή τάση θα ήταν πολύ δαπανηρή για μετάδοση. Όσο υψηλότερη είναι η τάση, τόσο μεγαλύτερη ισχύ μπορεί να μεταδοθεί και τόσο περισσότερη ισχύ μπορεί να μεταδοθεί μέσω λεπτότερων γραμμών. Για το λόγο αυτό, η ισχύς διανέμεται ως AC. Η τάση του AC μπορεί εύκολα να αλλάξει χρησιμοποιώντας μια συσκευή που ονομάζεται μετασχηματιστής. Η τάση αυξάνεται για εύκολη μετάδοση μέσω ηλεκτροφόρων καλωδίων και στη συνέχεια μειώνεται για χρήση σε σπίτια και επιχειρήσεις. Λόγω του AC, η ισχύς μπορεί εύκολα να μεταφερθεί σε μεγάλη ποσότητα σε μεγάλες αποστάσεις,μειώνοντας σημαντικά το κόστος διανομής.

Πολικότητα διακοπτών καλωδίων

Για περαιτέρω εξοικονόμηση κόστους, η ισχύς AC μεταδίδεται σε ένα τριφασικό σύστημα. Σε αυτό το σύστημα, χρησιμοποιούνται τρία καλώδια. Κάθε καλώδιο αλλάζει πολικότητα σε διαφορετικό χρόνο από τον άλλο, έτσι ώστε το ρεύμα να ρέει πάντα μεταξύ τους. Για παράδειγμα, δύο καλώδια μπορεί να είναι θετικά (+) και τα άλλα να είναι αρνητικά (-). Δύο καλώδια μπορεί επίσης να είναι αρνητικά σε μια δεδομένη στιγμή και ένα θα είναι θετικό. Αυτό εξαλείφει την ανάγκη για καλώδιο επιστροφής (ουδέτερο). Διαφορετικά, ένα παρόμοιο σύστημα θα χρειαζόταν έξι καλώδια αντί για τρία. Αυτό μειώνει και πάλι σημαντικά το κόστος μετάδοσης ισχύος σε μεγάλες αποστάσεις.

Αυτές οι καινοτομίες στις γραμμές διανομής επιτρέπουν την εύκολη παροχή ηλεκτρικού ρεύματος σε σπίτια και επιχειρήσεις σε όλη τη χώρα με προσιτό τρόπο.