Метод электромагнитной индукции

Техника беспроводной передачи методом электромагнитной индукции использует ближнее электромагнитное поле на расстояниях около одной шестой длины волны. Энергия ближнего поля сама по себе не является излучающей, однако некоторые радиационные потери все-же происходят. Кроме того, как правило, имеют место и резистивные потери. Благодаря электродинамической индукции, переменный электрический ток, протекающий через первичную обмотку, создает переменное магнитное поле, которое действует на вторичную обмотку, индуцируя в ней электрический ток. Для достижения высокой эффективности взаимодействие должно быть достаточно тесным. По мере удаления вторичной обмотки от первичной, все большая часть магнитного поля не достигает вторичной обмотки. Даже на относительно небольших расстояниях индуктивная связь становится крайне неэффективной, расходуя большую часть передаваемой энергии впустую.

Электрический трансформатор является простейшим устройством для беспроводной передачи энергии. Первичная и вторичная обмотки трансформатора прямо не связаны. Передача энергии осуществляется посредством процесса, известного как взаимная индукция.

Электростатическая индукция

Электростатическая или емкостная связь представляет собой прохождение электроэнергии через диэлектрик. На практике это градиент электрического поля или дифференциальная емкость между двумя или более изолированными клеммами, пластинами, электродами, или узлами, возвышающимися над проводящей поверхностью. Электрическое поле создается за счет заряда пластин переменным током высокой частоты и высокого потенциала. Емкость между двумя электродами и питаемым устройством образует разницу потенциалов.

Электрическая энергия, передаваемая с помощью электростатической индукции, может быть использована в приемном устройстве, например, таком как беспроводные лампы. Тесла продемонстрировал беспроводное питание ламп освещения энергией, передаваемой переменным электрическим полем.

Микроволновое излучение

Радиоволновую передачу энергии можно сделать более направленной, значительно увеличив расстояние эффективной передачи энергии путем уменьшения длины волны электромагнитного излучения, как правило, до микроволнового диапазона. Для обратного преобразования микроволновой энергии в электричество может быть использована ректенна, эффективность преобразования энергии которой превышает 95 %. Данный способ был предложен для передачи энергии с орбитальных солнечных электростанций на Землю и питания космических кораблей, покидающих земную орбиту.

Лазерный метод

В том случае, если длина волны электромагнитного излучения приближается к видимой области спектра (от 10 мкм до 10 нм), энергию можно передать путем ее преобразования в луч лазера, который затем может быть направлен на фотоэлемент приемника.

Лазерная передача энергии по сравнению с другими методами беспроводной передачи обладает рядом преимуществ. Монохроматическая световая волна, обладающая малым углом расходимости, позволяет узкому пучку эффективно передавать энергию на большие расстояния. Компактный размер твердотельного лазера — фотоэлектрического полупроводникового диода удобен для небольших изделий. Лазер не создает радиочастотных помех для существующих средств связи, таких как Wi-Fi и сотовые телефоны. Контроль доступа, так как только приемники, освещенные лазерным лучом, получают электроэнергию.

Электропроводность

Однопроводная электрическая система SWER (Single Wire with Earth Return) основывается на токе земли и одном изолированном проводе. В аварийных случаях высоковольтные линии постоянного тока могут работать в режиме SWER. Замена изолированного провода на атмосферную обратную связь для передачи мощного высокочастотного переменного тока стала одним из методов беспроводной передачи электроэнергии. Кроме того исследовалась возможность беспроводной передачи электроэнергии только через землю.

Класс напряжения – это значение напряжения, которое используется в электросетях для передачи электроэнергии к потребителям. В зависимости от классификации электрических сетей изменяется и класс напряжения. При модернизации электрических сетей, энергетические компании стараются повысить класс напряжения, чтобы уменьшить расходы и потери при транспортировке электроэнергии к потребителю.

Электрические сети классифицируются:

Магистральные сети (гигаватты, сотни мегаватт);

Региональные сети (мегаватты);

Районные и распределительные сети (мегаватты, сотни киловатт);

Внутренние сети и электропроводка (мегаватты, сотни киловатт, десятки киловатт);

Классы

Ультравысокий класс напряжения – от 750 кВ.

Сверхвысокий класс напряжения – от 330 кВ до 500 кВ;

Высокий класс напряжения – от 110 кВ до 220 кВ;

Средний класс напряжения – от 1 кВ до 35 кВ;

Низший класс напряжения – до 1 кВ;

Сетевое напряжение — среднеквадратичное значение напряжение в сети переменного тока, доступной конечным потребителям.

Сетевое напряжение на территории стран бывшего СССР составляет 220 В при частоте 50 Гц. В большинстве европейских стран сетевое напряжение составляет 230 В при частоте 50 Гц. В Северной, Центральной и частично Южной Америке сетевое напряжение составляет 110 В при частоте 60 Гц.

Теплоснабжение города

В общем случае системой теплоснабжения называется совокупность источников теплоты, устройств для транспорта теплоты (тепловых сетей) и

потребителей теплоты.

Основное назначение систем теплоснабжения – обеспечение потребителей необходимым количеством теплоты требуемых параметров.

Для теплоснабжения городов и населенных пунктов используются

отопительные котельные. Они бывают:

а) индивидуальные (домовые) или групповые для отдельных зданий или

группы зданий.

б) квартальные для теплоснабжения квартала или микрорайона.

в) районные для теплоснабжения одного или нескольких жилых районов.

 

Тепловая сеть – это система прочно и плотно соединенных между собой

участков стальных труб (теплопровод), по которым теплота с помощью

теплоносителя (пара или, что чаще, горячей воды) транспортируется от

источников (ТЭЦ или котельных) к потребителям теплоты [6, 8].

Трасса теплопроводов выбирается с учетом рельефа местности,

имеющихся и намечаемых к строительству надземных и подземных

сооружений, данных о характеристике грунтов, высоте стояния грунтовых вод,

глубине промерзания грунтов.

Теплотрассы бывают подземные и надземные. В жилых районах городов применяется, как правило, подземная прокладка теплопроводов.

Около 10% тепловых сетей проложены надземно. Надземные

теплопроводы прокладывают на отдельно стоящих опорах (низких или

высоких), на эстакадах, на вантовых конструкциях, подвешенных к пилонам

мачт. Остальные 90% тепловых сетей проложены под землей. Около 4%

проложены в проходных каналах и тоннелях (полупроходных каналах).

Полупроходные теплотрассы (рис. 22, где 1 – опорная плита, 2 – стеновой блок, 3 – ребристый блок перекрытия, 4 – опора трубопроводов, 5 – блок днища)

Около 80% тепловых сетей проложены в непроходных каналах (рис. 23,

где 1 – воздушный зазор, 2 – трубопровод с антикоррозийным покрытием, 3 –

теплоизоляционный слой с защитно – механическим покрытием).

Тепловая изоляция в проходных и полупроходных каналах выполняется

из нескольких слоев: гидрофобный материал (бризол) укладывается на металл,

на него – теплоизоляционная оболочка; кроме того, на подвижных и

неподвижных опорах устанавливаются прокладки из паронита для

электрической изоляции металла трубопровода от несущей конструкции канала

и окружающего грунта.