Cómo explicar matemáticamente la necesidad de transformadores y altos voltajes

Answer 1

Hay algunas matemáticas involucradas, pero no es ciencia espacial.

La necesidad de transformadores y altos voltajes está determinada por las pérdidas en el sistema de transmisión. Si calcula que las pérdidas son demasiado grandes a bajo voltaje, pero puede calcular que las pérdidas son más bajas utilizando un transformador y un voltaje más alto, entonces así es como se tiene en cuenta la necesidad.

El costo también es un factor.

Considere una conexión a corto plazo de, digamos, 500 ma un kilómetro a 240 v donde sabe que sus pérdidas pueden ser del 10%. Es posible que solo necesite la conexión por un período muy corto (unas pocas semanas para energía temporal durante la construcción, por ejemplo). Sabes que usarás x kWh de energía y perderás el 10% de eso en pérdidas a lo largo de la distancia.

OK, es posible que desee considerar un transformador en cada extremo del enlace y subir a 11kV, y luego volver a bajar a 240v en el otro extremo. Ahora quizás haya reducido sus pérdidas a 1 o 2%, pero ¿a qué costo?

Estaba usando una sierra de banco y un taladro eléctrico para algunos trabajos de construcción en una cabina. Incluso teniendo en cuenta las pérdidas, el “costo” de la electricidad y la simplicidad de la conexión era mucho más barato que contratar o comprar los transformadores, aparamenta y cable de alta tensión necesarios durante la duración de los trabajos.

Si la cabina hubiera sido una instalación permanente, a largo plazo podría haber tenido más sentido tener la línea de transmisión más eficiente y con menos pérdidas que involucra un transformador en cada extremo.

Answer 2

La potencia entregada es el producto de Voltaje por Corriente; para una Potencia dada, puede usar cualquier voltaje o corriente. (Vatios = voltios por amperios) Sin embargo, la pérdida óhmica en un conductor aumenta con el cuadrado de la corriente, por lo que la entrega de energía con una pérdida mínima implica el uso de una corriente baja. (Pérdida de potencia = Amperios por Amperios por Ohmios).

Por lo tanto, la entrega eficiente de energía sugiere un voltaje tan alto como sea práctico. Los transformadores son una solución fácil para aumentar la potencia de CA generada hasta un alto voltaje para la transmisión (y reducirla a un voltaje de distribución más conveniente cerca del sitio de uso).