Durante la transmisión, la energía eléctrica generada se entrega después de que los transformadores aumenten a cientos de miles o incluso más voltajes.
En ese caso desde , aumentando reduce en el secundario del transformador.
La razón dada es para reducir pérdidas. Aquí disminuye por lo que la pérdida de potencia.
¿Es esa la verdadera razón para dar un paso al frente?
Lo pregunto porque podemos escribir la ecuación de pérdida de potencia como:
O si usamos ambos y en la ecuación de potencia:
Parece que si subimos el voltaje disminuye pero aumenta ¿Qué hay de la pérdida de energía?
¿Disminuye la pérdida de potencia? ¿O la verdadera razón para aumentar el voltaje es reducir significativamente el área de la sección transversal de las líneas de transmisión?
Para estas líneas de transmisión, no el voltaje resultará en una pérdida de energía, sino la caída de voltaje en estas líneas.
Creo que es más fácil explicarlo con un ejemplo: digamos que su línea de transmisión tiene una resistencia de R = 100 Ohm y desea transferir P = 1kW.
Con "P=U*I" obtienes:
@1000V, necesita transferir 1A
@100kV necesitas transferir 0.01A
Por "dU=R*I" la caída de voltaje a través de su línea de transmisión será:
100V a 1000V
1V @100kV
Como la caída de voltaje en su línea de transmisión es la potencia perdida, ahora puede calcular la pérdida de potencia mediante "Ploss = dU * I", lo que da como resultado:
100W a 1000V, que es el 10% de su 1kW original
10mW @100kV que es 0.001% de su 1kW original
Por lo tanto: cuanto mayor sea el voltaje, menor será la pérdida de potencia en su línea de transmisión (que, por supuesto, también tiene sus límites superiores debido, por ejemplo, al aislamiento de estas líneas y el aislamiento de los transformadores, pero ese es otro tema).
Lo pregunto porque podemos escribir la ecuación de pérdida de potencia como:
Pérdida = V^2/R
Bueno no. Una representación más precisa sería:
Es decir, solo pierde energía cuando tiene una caída de voltaje (es decir, energía) en la resistencia. Aumentar el voltaje disminuye la caída de voltaje debido a que la corriente ahora más baja pasa a través de la misma resistencia.
V ^ 2 / R se mantiene, pero debe tener cuidado con lo que quiere decir con V, en particular, V es la caída de voltaje debido a la resistencia del cable, no al voltaje de suministro total ...
Digamos que tenemos 1MVA a 1000 V, por lo que fluyen 1000 A, y nuestra línea es de 0,01 ohmios, por lo que nuestras pérdidas I^R se calculan en 1000^2 * 0,01 = 10 KW.
Veamos qué hace V^2/R, bueno, la V en este caso es la caída de tensión debida a la resistencia de línea = 1000A * 0,01 ohmios = 10V, 10^2/0,01 = 10KW, exactamente igual que el cálculo realizado el Otra manera.
Ahora aumentemos el voltaje de la línea a 10 kV, la corriente ahora es de 100 A para la misma potencia entregada, por lo que si el cable sigue siendo de 0,01 ohmios, obtenemos pérdidas I^2R como 100^2 * 0,01 = 100 W, haciendo el mismo cálculo para V^ 2/R, obtenemos una caída de voltaje debido a la resistencia del cable como 100A * 0.01 = 1V y 1^2/0.01 = 100W.
No debería sorprender que ambos cálculos resulten iguales, ya que para encontrar el término de voltaje para las pérdidas del cable hacemos V = IR, podemos sustituirlo en P = V^2/R = (IR^2)/R = IR*IR/R = I^2R.
En cuanto a las razones para hacerlo, es un problema de optimización, se intercambian las molestias y el costo del aislamiento por menos peso en los cables y posiblemente menos pérdida de línea (o alguna combinación de ambos).
Saludos, Dan.
Al usar tales ecuaciones, debemos tener cuidado de qué voltaje, qué corriente y qué resistencia estamos hablando.
Supongamos un caso simple, el suministro es CC, por lo que no hay efectos capacitivos o inductivos y el cable tiene un aislamiento perfecto pero los conductores tienen cierta resistencia. Ahora vamos a escribir algunas ecuaciones.
Dónde es el voltaje entregado a la carga V_{source} es el voltaje suministrado por la fuente y V_{drop} es el voltaje caído en el cable.
Por la ley de ohm podemos escribir
Dónde es el flujo de corriente en el circuito y es la resistencia total de los conductores (tanto positivos como negativos) en el cable que alimenta la carga. Ahora podemos escribir una ecuación para la pérdida de potencia en el cable.
Entonces para reducir tenemos que reducir o reducir . Para reducir manteniendo la potencia entregada a la carga igual, tenemos que aumentar y por lo tanto
Ahora bien, este ejemplo no es un reflejo perfecto del mundo real. En realidad, los aisladores no son perfectos y los sistemas suelen ser de CA, por lo que se deben considerar los efectos capacitivos e inductivos. El resultado es que aumentar el voltaje ayuda hasta cierto punto, pero eventualmente llega a un punto en el que los aumentos de voltaje adicionales no son útiles.
usuario253751
SDsolar