Strom gegen Spannung in Hochspannungsleitungen

die Leute sprechen oft von der "Kraft", die die Quelle erzeugt. Ich verstehe nicht, warum wir das nicht einfach als Batterie betrachten können.

Du kannst. Aber nur eine echte Batterie, keine ideale Spannungsquelle. Wenn Sie eine Batterie kurzschließen und die Klemmen mit einem Voltmeter überprüfen, werden keine 1,5 V registriert. Es wird niedriger sein. Dasselbe passiert mit einem überlasteten Kraftwerk. Es hat eine maximale Leistungsentfaltung. Wenn die Last größer ist, sackt die Spannung ab (und ein echter Stromgenerator kann beschädigt werden).

Es scheint mir, dass wir nur den Widerstand dieses Transformators wissen müssen.

Transformatoren sind keine ohmschen Geräte. Es hat keinen "Widerstand" wie ein normaler Widerstand. Wenn Sie versuchten, den Widerstand auf naive Weise (mit Wechselstrom) zu messen, würden Sie feststellen, dass er einen sehr hohen Widerstand hat, wenn die Sekundärseite eine Last senken könnte, und einen sehr niedrigen Widerstand hätte, wenn die Sekundärseite dies nicht tun würde ( zum Beispiel wenn die Sekundärseite ein offener Stromkreis wäre).

Das Verhalten der Sekundärseite beeinflusst das Verhalten der Primärseite, was wiederum das Verhalten des Primärkreises beeinflusst.

"Sie möchten, dass der Widerstand der Drähte im Verhältnis zum Transformator niedrig ist".

Eher "Sie möchten, dass die Verlustleistung auf den Drähten so gering ist, dass Sie damit leben können". Bei einer bestimmten Leistungsabgabe und einem Drahtwiderstand können Sie berechnen, wie hoch Ihre Verluste auf dem Draht für verschiedene Spannungen sein werden.

Ihre Kunden verlangen eine bestimmte Leistung. Wenn Sie nicht so viel Leistung liefern, sackt die Spannung auf der Leitung ab. Angesichts unserer Ziellieferung können wir diese Leistung mit jeder sinnvollen Kombination aus Spannung und Strom aufteilen. Aber der höhere Strom hat höhere Verluste.

Stellen wir uns vor, wir müssen ein Megawatt Leistung an eine Nachbarschaft liefern, der Gesamtwiderstand in der Leitung beträgt 5 Ohm. Mal sehen, wie viel Strom in diesen Leitungen verloren geht, basierend auf unserer Wahl der Spannung:

Keines davon hängt von den Eigenschaften des Transformators ab (außer davon auszugehen, dass wir ihn auf einigermaßen effiziente Weise verwenden).

Könnte man sagen, dass die Quellspannung einer Batterie zumindest in einem idealisierten Szenario auch die Leistung bestimmt.

Es ist ein Faktor, es bestimmt es nicht . Und es ist kein idealisiertes Szenario, wo das zutrifft, es ist ein anderes Szenario, wo das zutrifft.

In einer einfachen Schaltung mit idealer Spannung und einem ohmschen Widerstand erzeugt jede gegebene Spannung eine bestimmte Leistung am Widerstand. Sie können Ihre Berechnungen durchführen und sie halten.

Der große Unterschied besteht darin, dass der Widerstand die gesamte Energie verbraucht. Im Falle von Übertragungsleitungen versuchen wir, Strom an anderer Stelle (der Endlast) zu liefern. Das Ziel ist, dass die Leitungen weniger davon verbrauchen und dass die Endlast mehr davon verbraucht.

In diesem Szenario bestimmt unsere Spannung nicht die Gesamtleistung, da wir Geräte zwischen den Drähten und der Last (den Transformatoren) haben werden, die den Stromkreis ändern.

Stellen Sie sich Ihren Computer mit einem universellen Netzteil vor. Schließen Sie es an eine 120-V-Leitung an und es verbraucht 150 W. Schließen Sie es an eine 240-V-Leitung an und es verbraucht 150 W. Es ist kein einfacher Widerstand und es ist nicht sinnvoll, die von ihm verbrauchte Leistung anhand der zugeführten Spannung vorherzusagen.

Es ist für mich verwirrend, wie Strom immer wieder als das erwähnt wird, was erzeugt wird. Ich kann mir vorstellen, dass es wichtig ist, dass es als eine Art Invariante verwendet wird, aber zumindest am Anfang, bevor Transformatoren verwendet werden, habe ich den Eindruck, dass es diese Quellenspannungsdifferenz ist, die die Leistung bestimmt.

In einer einfachen Schaltung, in der wir eine Überversorgung und einen einfachen Widerstand haben, ist die verbrauchte Leistung eine einfache Funktion der zugeführten Spannung. Fahren Sie in diesen Fällen fort.

Aber wenn Sie darüber sprechen wollen, warum Übertragungsleitungen von Hochspannung profitieren, ist diese Ansicht nicht hilfreich. Die Last ist nicht ohmsch und die abgegebene Leistung variiert nicht mit dem Quadrat der Spannung.

Sie möchten, dass der Übertragungsleitungswiderstand in allen Fällen so gering wie möglich ist, aber dem sind Grenzen gesetzt. Sie könnten die Leitungen aus reinem Kupfer herstellen, aber dann wären sie nicht stark genug, um ihr Gewicht über lange Spannweiten zu tragen, und Sie müssten mehr Geld für Türme usw. ausgeben.

Das Ohmsche Gesetz sagt uns immer, dass Sie den Strom minimieren müssen, um die ohmsche Dissipation zu minimieren. Für Wechselstrom bedeutet dies, den Strom mit der höchstmöglichen Spannung zu erzeugen (dies minimiert die Verluste im Generator) und dann die Verluste in den Übertragungsleitungen zu minimieren, indem Transformatoren am Generatorende angebracht werden, um die Spannung zu erhöhen und den Strom zu senken, und am Verwenden Sie end, um die Spannung wieder herunterzufahren und den Strom wiederherzustellen.

Die erforderlichen Transformatoren sind kostengünstiger als das Hinzufügen von Türmen, um die Verwendung von reinem Kupferdraht zu ermöglichen.

Wir haben eine Quelle. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, über diese Quelle nachzudenken, aber der einfache Weg für mich besteht darin, sie einfach so zu interpretieren, als wäre es eine Batterie - sie hat eine Art Potentialdifferenz, und wir können davon ausgehen, dass dieser Wert fest ist. Das kann aber schon falsch sein, weil man oft von der „Kraft“ spricht, die die Quelle erzeugt. Ich verstehe nicht, warum wir das nicht einfach als Batterie betrachten können.

Von der Quelle fließt der Strom über die Drähte und erreicht dann einen Punkt, an dem die Transformation stattfinden wird, und es scheint mir, als müssten wir nur den Widerstand dieses Transformators wissen.

Ja. Das ist es.

Hier eine Beispielrechnung:

Der Widerstand unserer Stromleitung beträgt ein Ohm. Wie erreichen wir einen Energieverlust von einem Prozent in der Stromleitung?

Antwort: Wir schließen eine 100-Ohm-Last am Ende der Leitung an.

Hier ist eine weitere Beispielrechnung, da dies für viele Menschen aus irgendeinem Grund so schwierig ist:

Der Widerstand unserer Stromleitung beträgt ein MOhm. Wie erreichen wir einen Energieverlust von einem Prozent in der Stromleitung?

Antwort: Wir schließen eine 100-MOhm-Last am Ende der Leitung an.

Noch ein Beispiel:

Unser an unsere Stromleitung angeschlossener Kunde ist eine 100-Ohm-Last. Welchen Widerstand muss unsere Stromleitung haben, wenn der Energieverlust höchstens ein Prozent betragen soll?

Antwort: Höchstens ein Ohm