高い電圧で送電する理由 - Java実験室

高い電圧で送電する理由








シミュレーションについて

  • 2つのケースを互いに比較することができます。
  • 発電所の生産電力は\( 22,000V \times 1A = 22,000W \)と仮定しました。
  • 送電線の電圧と抵抗をそれぞれ変更することができます。

家に電気エネルギーが来るまで

電力輸送プロセスは「送電」と「配電」に分けられます。
「送電」とは、発電所から地域の変電所まで電力を伝送する過程をいう。「配電」とは、地域の変電所から電力使用先(工場、家庭)まで電気エネルギーを伝達する過程をいいます。

送電を高電圧にする理由

超伝導体を除いて、すべての導線(送電線)は抵抗があります。電流は抵抗を通過しながら電気エネルギーの一部を熱エネルギーに放出する。
送電線の抵抗によって失われる電力は次の式になります。

\[ P \; ( = VI) = I^2 R \]

P : 失われる電力(W)
I : 電流の強度(A)
R : 抵抗(Ω)

上記のように、損失電力を減らすには、電流の強度(I)または抵抗(R)を減らす必要があります。
抵抗を減らすためには、導線を短くするか、導線を厚くする必要があります。導線の長さを短くするには、発電所を近くに設置する必要がありますが、これは不可能です。導線を厚くすることもコスト問題があります。

そして、\( P = I^2 R \)式でわかるように、電力損失は抵抗に比例しますが、電流の強度は2乗に比例します。
抵抗を\( \frac{1}{n} \)に減らすと電力損失は\( \frac{1}{n} \)に減りますが、電流を\( \frac{1}{n} \)に減らすと電力損失は\( \frac{1}{n^2} \)に減ります。
その結果、抵抗を減らすよりも電流の強度を減らすことが効果的です。

送電電流を低減する方法

発電所の生産電力は、時間当たりに生成される電気エネルギーの量です。電力は電圧と電流の積として表すこともできます。

\[ P = VI \; ( = I^2 R ) \]

P : 失われる電力(W)
V : 電圧(V)
I : 電流の強度(A)

つまり、電圧を上げることで、電流の強さを減らすことができます。電圧は変圧器を使用して変換できます。