Стабилизатор напряжения сети

[ALEX__A]

Если построить линию передачи (из сверхпроводника или проводника с достаточно низким сопротивлением) длиной 3000 км, и подключить генератор 50Гц, то получится короткозамкнутая на конце полуволновая линия. КЗ как такового не будет. А будет стоячая волна с узлами тока (I=0) на концах и с пучностью тока (I=max) посередине.

Понятия узел тока и узел напряжения вводятся при измерениях на линии вдоль её протяженности, т.е. между двух проводников линии - прямым и обратным.

Если измерить ток в произвольном сечении линии, то он будет изменятся по синусоидальному закону:

Ix = Im0 * (e^(-alfa*x))*sin(2*pi*f*t - betta*x), где

Im0 - амплитуда тока в сечении где подключен генератор (х=0);
alfa, betta - волновые параметры линии;
x - растояние от генератора.

Выражение обращается в ноль только в определенные моменты времени, и стремится (!!!) к нулю с увеличением расстояния от генератора, т.о. переменный ток в сечении линии присутствует всегда.

С уважением, Алексей.

[phil31]

Простите, дорогой Алекс! Не знаю даже, что и делать, то ли отослать Вас к литературе, то ли начать учить прямо здесь и сейчас. А такое чревато всякими взаимными обидами, которых все же хотелось бы избежать. Посмотрел Ваш титул "гуру форума", и вообще стало не по себе. И как же это я самогО гуру - буду учить? Со своей "временной регистрацией". Еще недавно было написано "частый гость", а после того, как слегка изменил профиль, стало почему-то сразу "временная регистрация"....
Итак. После того, как Джеймс Клерк Максвелл создал теорию электромагнетизма, стало ясно, что электромагнитные явления по существу отличаются от механических явлений, которые до того были хорошо изучены и описаны в классической механике. Механическая картина мира оказалась несостоятельной, выяснилось, что еще и иные явления существуют в мире, кроме механических (а потом в 20 веке прибавились еще и теория относительности, квантовая механика, нелинейная динамика). Оказалось, что никакая механическая аналогия применительно к электромагнетизму не работает. Условно говоря, никаким набором воображаемых шестеренок нельзя описать процесс распространения ЭМ волны. Если есть волны, значит, что-то колеблется, д.б. среда распространения. Физики говорили о "светоносном эфире". Но свойства этого предполагаемого "эфира" оказались парадоксальными. С одной стороны, он д.б. намного более разреженным, нежели воздух, с другой - д.б. твердым как металл, потому что в вязких средах бывают только продольные волны (звук в воздухе и т.п.), но не поперечные. Механическую модель этого эфира построить так и не удалось. В 20 веке благодаря опыту Майкельсона-Морли выяснилось, что "эфирного ветра" нет, отсюда получилось, что собственно нет и никакого "эфира". ЭМ волна есть, а "что" колеблется, непонятно. Нет "среды". Ответ получается абстрактный, условно "колеблются векторы напряженности электрического и магнитного полей". Далее Эйштейн предложил свою специальную теорию относительности, которая исходила из этих фактов.... В конце 20 начале 21 веков ряд маргинальных физиков стали пытаться вновь возродить теорию эфира, но ни один из вариантов этой теории пока не получил признания научного сообщества в целом, это "паранаука".
Увы, мне не удалось понять, что именно Вы хотели доказать в своем последнем посте, продолжая настаивать на своей аналогии с движением жидкости в трубе. Но в любом случае, полной аналогии тут быть не может. Движение жидкости это движение электрически нейтральных частиц, а электрический ток, это движение заряженных частиц. Электроны имеют свое электическое поле, при движение поле становится переменным, переменное электрическое поле превращается в магнитное, переменное магнитное поле вновь порождает электрическое, возникают ЭМ волны, которые не описываются никакой механической моделью, свойства ЭМ волн немеханистичны.
Если Вы хотите сказать, что при любой длине линии передачи все равно будет К.З., независимо от того, постоянный ток или переменный, то это абсолютно неверно. Попробуйте хотя бы построить механическую модель того, что называется "к.з.", и сразу трудности. Что будет "к.з." для трубы с жидкостью? Дыра в этой трубе, из которой жидкость льется наружу? Или наоборот, наглухо заварим конец трубы, чтобы жидость не могла вытекать? Ни то ни другое "к.з." не является....
Теоретически известно и практически 100.000 раз проверено и доказано, что в линии электропередачи с переменным током проводящие перемычки, отстоящие друг от друга на расстояние в полволны, никакого КЗ не создают, на процессы никак не влияют. Возьмите хотя бы любую книгу по антеннам (Ротхаммель или Беньковский-Липинский), так в первых главах дается теория, свойства линий передачи переменного тока.... И на практике все давно потверждено, много раз и успешно эти свойства проверены в практических конструкциях тех же антенн, фидеров и т.п. Но попробуйте создать механическую модель, ничего не получится. В механических системах такого не бывает.

[Levap]

Огромное спасибо. Мое любопытсво относительно КЗ удовлетворено. Тем не менее продолжаю с интересом следить за дискуссией, вдруг проскочит что-то и о "пересадке" электронов.

[phil31]

Дорогой Алекс!
Пока я писал свой длинный пост, Вы уже успели разместить свой. Только я опять не понял, что же Вы в итоге хотите доказать? И зачем понадобилась формула, что она тут дает? Разве я говорил, что тока в линии не будет? Или что он из переменного превратится каким-то образом в постоянный? Говорил только, что на концах линии ток будет равен нулю, а в середине максимуму. Ну и разумеется частота этого переменного тока останется 50Гц. Однако даже при нулевом омическом сопротивлении проводников линии никакого "кз", привычного нам по другим ситуациям, никакого аварийного режима, выхода из строя генератора, не будет. А будет антенна, излучающая в окружающее пространство ЭМ волны. Энергия генератора будет превращаться в энергию свободного ЭМ поля в пространстве. Если мы сделаем очень длинную линию, в несколько длин волн, то на расстоянии от генератора, кратном полуволне, можно ставить "короткозамкнутые" перемычки, сколько угодно таких перемычек, и никакого влияния на передачу энергии по такой ЛЭП эти перемычки не окажут. Совсем иное дело, если такие перемычки ставить на расстояниях, кратных четверти длины волны. Если Вы с этими утверждениями согласны, то спорить далее не о чем. Если не согласны, можете продолжать спорить дальше. Только боюсь, что ничего Вы не докажете. Если же я тут на старости лет чего-то переврал и напутал, то пусть грамотные люди меня поправят.

[phil31]

Дорогой Levap!
Что есть такое "пересадка" электронов? Откуда и куда "пересадка"? Совершенно непонятно, о чем речь.
И вообще что-то мы тут совсем в оффтопик ушли. Начали со стабилизатора напряжения, продолжили обсуждением способов жищения ЭЭ, договорились до стоячих волн....

[phil31]

Уважаемый ALEX__A!
Если есть техническая возможность, проведите эксперимент. Возьмите лабораторный УКВ генератор,
ну скажем пусть частота будет 300 МГц. При этом длина волны 1 метр. Сделайте двухпроводную линию передачи длиной метра два. Подключите на другом конце линии активную нагрузку. Проще всего взять лампу накаливания, чтобы визуально была видна мощность. Прикиньте, какова мощность генератора, выберите лампу подходящей мощности, чтобы и не перегорала, и светилась достаточно ярко. Сделайте короткозамыкающую перемычку из короткого куска провода так, чтобы эту перемычку можно было двигать вдоль линии. А потом двигайте и смотрите, что происходит. В зависимости от положения перемычки Вы увидите, что лампа то горит ярко, как будто никакой перемычки нет, то гаснет, то опять загорается. Гаснуть она будет тогда, когда перемычка попадает в точки кратные нечетным количествам четверти длины волны 25-75 см и т.д. Гореть как ни в чем ни бывало - при перемычке на расстояниях от генератора, кратном полуволне 50-100 см и так далее. А потом, когда Вы это увидите на опыте, попытайтесь осмыслить с позиций аналогии с течением жидкости в трубе.....
У нас вообще изумительно плохо преподают физику в школе. При наличии возможности показывать эффектные опыты, запоминающиеся на всю жизнь, чаще всего преподавание физики идет в стиле "мел-доска", и в головах потом почти ничего не остается.... По известным причинам, в школах преподают в основном женщины, для большинства из них эскпериментальная сторона дела представляет наибольшую трудность. Даже если они и понимают, что преподают, донести знания в таком теоретическом виде крайне сложно, они плохо усваиваются. Многие вещи надо бы сначала "потрогать руками", после этого и теория оказывается востребованной.

[Levap]

Насчет "пересадки" электронов, это я спросил в одном из более ранних постов. Речь шла о лампочке включенной в параллель участку линии замыкающей генератор, при этом между точками подключения расстояние 3 000км. Т.е. разность потенциалов в этих точках линии максимальна. Было интересно потребует ли свечение лампы дополнительной энергии генератора, или будет меньше излучено энергии в пространство. Хотя на фоне Вашего замечания о том, что мы и так отклонились от темы, мне уже как-то и неловко.
По теме стабилизатора добавить ничего не могу - новых вопросов не поступало, а на старые я как мог ответил.
С уважением, Павел.

[phil31]

Ну, практика показала что можно и отклоняться, не особо тут модерируют, на этом форуме; вернее, мне показалось, что вообще никак. Неограниченная свобода.
Закон сохранения энергии никто не отменял, какая-то часть энергии тратится на нагрев нити накала, какая-то на излучение ЭМ волн.... Правда, мне непонятно, каким образом может гореть лампочка, если она включена в параллель с короткозамкнутой перемычкой... С другой стороны, если в середине линии передачи пучность тока, то на концах должны быть пучности напряжения.... Нет, наверное пучность напряжения будет только на том конце, где подключен генератор. Что-то у меня тут сообразиловки не хватает, чтобы понять ситуацию исчерпывающим образом.
При переменном токе возникают еще такие подробности. Линия передачи имеет собственное волновое сопротивление. Оно должно быть согласовано с внутренним сопротивлением источника тока на одном конце и с сопротивлением нагрузки с другой. Скажем, волновое сопротивление распространенного коаксиального кабеля бывает 50 или 75 Ом. Если мы подключим соответствующую омическую нагрузку, в линии будут только бегущие волны, стоячей волны не будет, токи и напряжения равномерно распределятся по длине, вся мощность генератора будет передаваться в нагрузку (ну а резистор будет естественно греться). При частичном рассогласовании возникнут стоячие волны и часть энергии будет уходить в виде излучения. При частоте 50 Гц все это имело бы значение при длине ЛЭП в тысячи км. Реально в энергосистеме таких длинных линий нигде нет, линии разорваны повышающими и понижающими трансформаторами на расстояниях, предположительно в десятки-сотни километров. Конечно и эти ЛЭПы, и квартирная проводка все равно что-то излучают, но эти потери достаточно малы, ими можно пренебречь, по сравнению с более существенными потерями из-за активного омического сопротивления алюминиевых и даже медных проводов.
С другой стороны, в плане экологии, наверное, все еще мало известно о том влиянии, которое все эти энергосистемы с их излучениями оказывают в целом на то, что условно назовем "биогеоинформационным полем планеты", и в частности на мозги каждого отдельного человека.... А если что известно, то возможно, эти вещи замалчиваются, чтобы население могло "спать спокойно".... Дескать ничего тут не поделаешь, "прогресс не остановишь".....
Так что переход везде где можно на "постоянку" возможно имел бы смысл в экологическом плане, несмотря на все трудности с высоковольтными полупроводниками. Хотя и постоянные поля возможно тоже как-то на что-то влияют. Но переменные, имхо, еще хуже и намного.
Создал недавно другую тему, про бестрансформаторное питание УНЧ (от чего-то вроде компьютерного БП). Мне ответили, что тема уже обсуждалась. Спросил, где и как, а в ответ тишина. А хотелось бы узнать, что там уже высказали по этому поводу ранее. Ну по крайней мере, звуковая карта в компе работает и весьма неплохо. А питается от того же БП без традиционного транса 50Гц на железе....

[ALEX__A]

Уважаемый ALEX__A!
Если есть техническая возможность, проведите эксперимент. Возьмите лабораторный УКВ генератор,
ну скажем пусть частота будет 300 МГц. При этом длина волны 1 метр. Сделайте двухпроводную линию передачи длиной метра два. Подключите на другом конце линии активную нагрузку. Проще всего взять лампу накаливания, чтобы визуально была видна мощность. Прикиньте, какова мощность генератора, выберите лампу подходящей мощности, чтобы и не перегорала, и светилась достаточно ярко. Сделайте короткозамыкающую перемычку из короткого куска провода так, чтобы эту перемычку можно было двигать вдоль линии. А потом двигайте и смотрите, что происходит. В зависимости от положения перемычки Вы увидите, что лампа то горит ярко, как будто никакой перемычки нет, то гаснет, то опять загорается. Гаснуть она будет тогда, когда перемычка попадает в точки кратные нечетным количествам четверти длины волны 25-75 см и т.д. Гореть как ни в чем ни бывало - при перемычке на расстояниях от генератора, кратном полуволне 50-100 см и так далее. А потом, когда Вы это увидите на опыте, попытайтесь осмыслить с позиций аналогии с течением жидкости в трубе.....
У нас вообще изумительно плохо преподают физику в школе. При наличии возможности показывать эффектные опыты, запоминающиеся на всю жизнь, чаще всего преподавание физики идет в стиле "мел-доска", и в головах потом почти ничего не остается.... По известным причинам, в школах преподают в основном женщины, для большинства из них эскпериментальная сторона дела представляет наибольшую трудность. Даже если они и понимают, что преподают, донести знания в таком теоретическом виде крайне сложно, они плохо усваиваются. Многие вещи надо бы сначала "потрогать руками", после этого и теория оказывается востребованной.

Спасибо за внимание и интерес к дискусии. Вы не внимательно прочли мое предыдущее сообщение. В этом сообщение дается общеизвесная формула тока в сечении линии передачи бесконечной длины. Именно в сечении. т.е. в разрыве линии связи. Из формулы видно, что где бы Вы не включили измеритель тока, он всегда покажет ненулевое значение.

Вы предлагаете провести эксперимент с перемычкой. Это известный эксперимент. В нём закорачиваются точки равноудаленные от точки подключения генератора. Если Вы включите в перемычку амперметр, то Вы увидите его максимальные показания именно тогда, когда свечение лампы будет минимальным. Отмечу, что измеряется ток между двумя точками линии, а не её разрыве - это два принципиально разных измерения!

Сделаем промежуточный вывод - в нашей дискуссии мы говорим о разных токах.

Теперь я постараюсь объяснить свою точку зрения. Давайте определимся, что же такое ток короткого замыкания в понимании системы электропитания, о которой и должна была идти речь. Обратимся к словарям - Короткое замыкание,
не предусмотренное нормальными условиями работы электрическое соединение точек электрической цепи с различными потенциалами через малое сопротивление.(БСЭ). Для источника следствие КЗ чрезмерное увеличение тока приводящее к его перегрузке. В приведенном примере мы можем представить сверхпроводник как двухпроводную линию связи замкнутую на конце. Но для источника питания важен именно ток протекающий в линии связи, т.е. необходимо говорить о входном сопротивлении линии. Если оно мало - КЗ есть, велико - нет. Известно, что если длина линии равна целому числу полуволн, то её входное сопротивление равно сопротивлению нагрузки на её конце. Т.о. в приведенном примере если на конце линии КЗ (нулевое значение сопротивления), то источник будет перегружен при длинне линии связи 3000 км., 6000 км и т.д. В любых других случаях КЗ будет отсутствовать, т.е. входное сопротивление линии будет больше, а ток протекающей в ней меньше.

Но из всего сказанное выше не следует, полное отсутствие тока в линии связи замкнутой на конце при указанной длине, что, как я понял, и подразумевал Levap в фразе "отсутствие КЗ".

В заключение отмечу, что существует механическая модель процессов происходящих, например, в колебательном контуре...

С уважением, Алексей.

[sanitar249]

Ну, Вы и нафлудили , позвольте тоже...
Касаемо ЛЭП постоянного тока, так их строят с средины 70-х годов. наиболе известная Экибастуз-Центр напряжением между полосами 1500 кВ. При таких напряжениях в полной мере раскрываються достоинства подобного технического решения( используеться меньше цветного и черного металла на единицу передаваемой мощности, меньше потери, опоры менее габаритны и как следствие меньше полоса отчуждения). Выпрямительные столбы и тиристорные вентили для инверторов тоже производяться(это монстры высотой 25 м. ).

И наконец, еще одна проблема при использовании постоянки в квартире. Действующее напряжение переменки 220В, при выпрямлении и сглаживании кондерами мы получим амплитудное значение в 310В. ИБП и инверторам двигателя это по барабану, но лампочки, ТЭНЫ и т.д. будут перенапряжены.
Удачи!