8.11 : Zmniejszanie utraty energii w sieciach

W obwodzie trójfazowym energii w sieciach jest wskaźnikiem energii rozproszonej w postaci ciepła w wyniku rezystancji linii przesyłowych. Aby rozwiązać ten problem, strategicznym rozwiązaniem jest włączenie do systemu transformatorów — transformatora podwyższającego napięcie u źródła i transformatora obniżającego napięcie przy obciążeniu. Aby to poprawić, wprowadzono dwa transformatory trójfazowe.

Dzięki transformatorowi podwyższającemu u źródła napięcie wzrasta, zmniejszając w ten sposób prąd w liniach przesyłowych, ponieważ strata mocy w liniach przesyłowych jest proporcjonalna do kwadratu prądu, to zmniejszenie prądu prowadzi do zmniejszenia strat w linii.

Obliczanie prądu liniowego:

Prąd sieciowy oblicza się, dzieląc obciążenie odbite przez impedancję (biorąc pod uwagę współczynnik zwojów transformatora) przez napięcie wtórne transformatora.

Prąd linii wynosi:

Gdzie n to współczynnik zwojów transformatora, a Z_obciążenia to rzeczywista impedancja obciążenia po stronie wtórnej

Obliczanie napięcia fazowego przy obciążeniu:

Jeśli stosunek zwojów pierwotnego do wtórnego transformatora jest podany jako N_p:N_s, wówczas napięcie fazowe przy obciążeniu można znaleźć ze wzoru:

Gdzie:

V_fazy to napięcie fazowe przy obciążeniu,

V_główne to napięcie fazowe po stronie pierwotnej transformatora

W układzie trójfazowym typu Y do Y (gwiazda do gwiazdy) z transformatorami po obu stronach, pełne napięcie międzyfazowe przy obciążeniu można znaleźć, mnożąc napięcie fazowe przez sqrt 3, ze względu na przesunięcie fazowe pomiędzy napięciami sieciowymi w konfiguracji Y:

Moc rzeczywista P dostarczana przez źródło w układzie trójfazowym wynosi:

Gdzie:

P to całkowita moc rzeczywista dostarczana przez źródło.

V_L to napięcie międzyfazowe.

I_L to prąd linii.

cos(θ) to współczynnik mocy.