تاثیرات مس در صنعت برق

برق روشی منحصر به فرد برای استفاده از یک منبع انرژی است. این انرژی فوری را در تلنگر سوئیچ به ما می دهد.

تاریخ انتشار: 20ارديبهشت1399

تاثیرات مس در صنعت برق

برق روشی منحصر به فرد برای استفاده از یک منبع انرژی است. این انرژی فوری را در تلنگر سوئیچ به ما می دهد. این امکان را به ما می دهد تا ضمن سوختن سوخت های فسیلی از راه دور ، از انرژی در مناطق پرجمعیت استفاده کنیم. و اخیراً به ما این امکان را داده است تا از منابع تجدید پذیر مانند باد و خورشید انرژی بگیریم.

با این حال ، این راحتی به قیمت می آید. برق منبع اصلی انرژی نیست. این بدان معنی است که قبل از رسیدن به نقطه استفاده ضررهایی در سیستم ایجاد شده است. در کلیه وسایل برقی تلفات بیشتری وجود دارد. کاهش همه این ضررها می تواند موجب پس انداز زیادی برای اقتصاد و محیط زیست شود.

در این منبع الکترونیکی خواهیم دید که چگونه برق تولید می شود ، توزیع و استفاده می شود و نقش مس در کارآمدتر کردن این فعالیت ها وجود دارد.
 
راندمان برق
تولید و توزیع برق
اگرچه برق بسیار راحت است ، اما ما همیشه از ضایعات مرتبط با استفاده از آن آگاه نیستیم. بیش از 50٪ از برق اتحادیه اروپا از سوخت های فسیلی ، به طور عمده ذغال سنگ ، تولید می شود که حدود 30٪ از تولید کلی برق در اتحادیه اروپا را تشکیل می دهد. سوزاندن این سوخت ها دارای تأثیر محیطی است که دی اکسید کربن (گاز گلخانه ای) و ترکیبات گوگرد را در جو آزاد می کند. سوخت های فسیلی منابع محدود هستند و هرگونه زباله در سیستم بدان معنی است که ما آنها را سریعتر از آنچه نوه های بزرگ ما دوست دارند ، مصرف می کنیم.

آیا برق از سوخت های فسیلی یا منابع تجدید پذیر مانند انرژی خورشیدی و باد تولید می شود ، راندمان تولید ، توزیع و استفاده بسیار مهم است.
تلفات انرژی و اثرات زیست محیطی استفاده ما از برق نشان داده شده است. واحد تن معادل روغن (TOE) یک روش مفید برای مقایسه مصرف انرژی - مربوط به آن به سوخت است. 1 TOE برابر 11،634 کیلووات ساعت است. در انگلیس ، 1 کیلو وات ساعت 0.51 کیلوگرم دی اکسید کربن تولید می کند. این روش های مختلف تولید برق را در نظر می گیرد (15٪ بدون تولید دی اکسید کربن تولید می شود).

با استفاده از برق

سیستم توزیع تقریباً 8٪ از انرژی حاصل از آن را از دست می دهد - یعنی 92٪ کارآمد است. سیستم تولید کارآیی کمتری دارد. یک نیروگاه معمولی تقریباً 35٪ کارآمد است - اگرچه نیروگاه های ترکیبی گرما و نیرو (CHP) مدرن می توانند راندمانهایی داشته باشند که نزدیک به 60٪ است. بیشتر تلفات موجود در نیروگاه در فرآیندهای ترمودینامیکی ذاتی است و ژنراتورها حدود 92٪ کارآمد دارند.

بنابراین ، تا زمانی که از برق استفاده می کنیم ، تنها 33٪ از انرژی اولیه سوخت را نشان می دهد. در این صورت ضرر دیگری در دستگاه مورد استفاده ما وجود دارد. برای یک موتور استاندارد ، این می تواند حدود 12٪ باشد ، و کل سیستم حدود 28٪ کارآمد است.
اگر ما بتوانیم بهره وری را بهبود بخشیم ، در نتیجه این باعث کاهش هزینه ، اثرات زیست محیطی و میزان استفاده از ذخایر سوخت های فسیلی گرانبها می شود. می توان بهره وری را به عنوان سوخت سوم تصور کرد - جایگزینی برای منابع انرژی جایگزین.

مقایسه ضررها

راندمان کلی برای تولید و استفاده از برق ممکن است بسیار کم به نظر برسد ، اما باید با استفاده از سایر سوخت ها مقایسه شود. در یک اتومبیل ، حدود 15٪ از انرژی اولیه سوخت در چرخ ها وجود دارد - از جمله خسارات ناشی از انتقال بنزین از پالایشگاه به محل استفاده. یک دیگ بخار خانگی دارای بازده حرارتی حدود 70٪ است - دوباره از انرژی مورد نیاز برای پمپ بنزین در سراسر کشور غفلت می کند - اما بخش عمده ای از تولید گرما صرفاً باعث ایجاد گرمایش از حفره ها و ساختمان می شود ، بنابراین خروجی مفید بسیار پایین است.

نه تنها باید منابع جدید انرژی ، به ویژه منابع تجدید پذیر ، توسعه یابد ، بلکه باید کارآیی استفاده از منابع موجود را نیز بهبود بخشیم. مس نقش مهمی در بهبود بهره وری وسایل برقی و توزیع برق دارد.

کابل های مس
مس و راندمان انرژی
مس رسانای الکتریکی بسیار خوبی است. این بدان معنی است که مقاومت طول کابل مسی نسبتاً کم است. یک کابل آلومینیومی تقریباً دو برابر مقاومت یک کابل مسی با همان ابعاد خواهد داشت. بنابراین تلفات انرژی در کابل آلومینیوم بیشتر از کابل مسی خواهد بود. کابل مسی از لحاظ کارایی بیشتری دارد.

برای ساختن یک کابل آلومینیومی با همان اتلاف انرژی به عنوان یک کابل مسی ، باید آن را ضعیف تر کنیم. سطح مقطع بزرگتر مقاومت آن را کاهش می دهد و تلفات انرژی را به همان اندازه کابل مسی باریک پایین می آورد.

کابل های مس و آلومینیوم
دو کابل موجود در عکس از ظرفیت حمل مشابه فعلی برخوردار هستند. هر یک از آنها به گونه ای طراحی شده اند که قادر به حمل تا 500 A بدون هادی بالای 90 درجه سانتیگراد باشند. آنها مجبورند این جریان را تحمل کنند که تقاضا زیاد باشد اما نباید از جریان بزرگتر استفاده شود.

کابل مسی (در سمت چپ) از آلومینیوم نازک تر است ، زیرا مس رسانای بهتری است. سطح مقطع آن 300 میلی متر مربع در مقابل آلومینیوم 500 میلی متر مربع است.

چهار سیم در داخل کابل وجود دارد و گروه ها با پلی اتیلن با چگالی بالا (XLPE) با هم متصل می شوند. کل با زره سیم فلزی تقویت شده است.

مزایای مس چیست؟
کابل مس مزایای بسیاری نسبت به آلومینیوم دارد. از آنجا که نازک تر است ، می تواند در فضاهای مجرای کوچکتر جای بگیرد. می تواند در گوشه های محکم تر خم شود. همچنین ، مس به راحتی می توان پیوست.

مس سه برابر متراکم از آلومینیوم است. کابل آلومینیومی نیمی از وزن یک مسی با همان درجه است ، بنابراین کابل های آلومینیومی (تقویت شده با فولاد) اغلب برای حلق آویز بین تابلوهای سربار ترجیح داده می شوند.

برای مقایسه کامل راندمان انرژی ، باید انرژی مورد استفاده در معدن ، پالایش و حمل و نقل این فلزات را نیز در نظر بگیریم.

جریان عملی ایمن چیست؟
امتیاز فعلی یک کابل ، جریانی است که می تواند با خیال راحت و بدون گرم شدن آن را حمل کند. مسئله اصلی این است که دمای رسانا نباید از بالای 90 درجه سانتیگراد بالا رود زیرا این امر باعث تخریب عایق و در نهایت خراب شدن می شود. کابل همیشه باید توسط یک وسیله محافظ - فیوز یا قطع کننده مدار - که مطابق با رتبه فعلی آن است ، محافظت شود. کابل های انتقال در تصویر فوق به صورت سری با یک وسیله محافظ 500 A خواهد بود که مدار را قبل از بالا بودن جریان الکتریسیته می شکند تا باعث گرم شدن کابل ها شود.

جریان کار یک کابل با توجه به گرم شدن کابل تعیین می شود. این تحت تأثیر تعدادی از متغیرها قرار دارد:

    مقاومت کابل - کابل مقاومت بالاتر در جریان معین داغ تر می شود
    عایق روی کابل - این تمایل به گرم نگه داشتن آن دارد
    محیط کابل - اگر مجرایی باشد (مخصوصاً بدون جریان هوا) گرمای بیشتری پیدا می کند.

مس نقش مهمی در بهبود رتبه فعلی کابل ها دارد زیرا از این طریق رسانای خوبی است.