Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Перемещение энергии от источника к месту, где она может быть применена. Передача энергии – это перемещение энергии от места ее генерации к месту, где она используется для выполнения полезной работы. Мощность формально определяется как количество энергии, деленное на единицу времени. В системе СИ:
Movement of energy from its source to where it can be applied
Power transmission is the movement of energy from its place of generation to a location where it is applied to perform useful work. Power is defined formally as units of energy per unit time. In SI units:
С момента развития технологий системы передачи и хранения энергии представляли огромный интерес для технологов и пользователей технологий.
Since the development of technology, transmission and storage systems have been of immense interest to technologists and technology users.
Электроэнергия
С широким распространением электрических сетей передача энергии чаще всего ассоциируется с передачей электрической мощности. Переменный ток обычно предпочтительнее, поскольку его напряжение можно легко повысить с помощью трансформатора для минимизации потерь на сопротивление в проводниках, используемых для передачи мощности на большие расстояния; для понижения напряжения до более безопасного или удобного уровня в пункте назначения требуется еще один набор трансформаторов. Обычно передача мощности осуществляется по воздушным линиям электропередач, поскольку это наиболее экономичный способ. Подземная передача с использованием высоковольтных кабелей применяется в густонаселенных городских районах и в подводных соединениях постоянного тока высокого напряжения (HVDC). Мощность также может передаваться посредством изменения электромагнитных полей или радиоволн; микроволновую энергию можно эффективно передавать на короткие расстояния по волноводу или в свободном пространстве с помощью беспроводной передачи энергии.
With the widespread establishment of electrical grids, power transmission is usually associated most with electric power transmission. Alternating current is normally preferred as its voltage may be easily stepped up by a transformer in order to minimize resistive loss in the conductors used to transmit power over great distances; another set of transformers is required to step it back down to safer or more usable voltage levels at destination. Power transmission is usually performed with overhead lines as this is the most economical way to do so. Underground transmission by high voltage cables is chosen in crowded urban areas and in high voltage direct current (HVDC) submarine connections. Power might also be transmitted by changing electromagnetic fields or by radio waves; microwave energy may be carried efficiently over short distances by a waveguide or in free space via wireless power transfer.
Механическая мощность
Электропередача вытеснила механическую передачу энергии практически на всех расстояниях, кроме самых коротких. С XVI века, через период промышленной революции и до конца XIX века, механическая передача энергии была общепринятой. Самая ранняя технология передачи энергии на большие расстояния включала системы толкателей или тяговых канатов (stängenkunst или feldstängen), соединяющих водяные колеса с удаленными насосами для откачки воды из шахт и соляными скважинами. Сохранившийся пример 1780 года в Бад-Кёсене передает мощность на расстояние около 200 метров от водяного колеса к соляному колодцу, а затем еще на 150 метров – к испарителю рассола. Эта технология просуществовала до XXI века на нескольких нефтяных месторождениях в США, передавая энергию от центрального насосного двигателя к многочисленным штанговым насосам. Механическая мощность может передаваться напрямую с помощью жесткой конструкции, такой как карданный вал; передаточные механизмы могут регулировать соотношение крутящего момента или силы к скорости, подобно тому, как электрический трансформатор регулирует напряжение и ток. На заводах устанавливались надголовные приводные валы, обеспечивающие вращательное движение. Короткие системы приводных валов были описаны Агриколой, соединяющие водяное колесо с множеством машин для переработки руды. В то время как машины, описанные Агриколой, использовали зубчатые передачи от валов к механизмам, к XIX веку ременные передачи стали нормой для соединения отдельных машин с приводными валами. На одной фабрике в середине XIX века было 541 шкив и 597 метров приводных валов. Гидравлические системы используют жидкость под давлением для передачи энергии; каналы и гидроэлектростанции используют естественную энергию воды для подъема судов или выработки электроэнергии. Накачивание воды или подъем массы в гору (с помощью ветряных насосов) является одним из возможных способов накопления энергии. В Лондоне существовала гидравлическая сеть, питаемая пятью насосными станциями, управляемыми компанией London Hydraulic Power Company, общей мощностью 5 МВт. Пневматические системы используют газы под давлением для передачи энергии; сжатый воздух обычно используется для привода пневматических инструментов на заводах и в автомастерских. Например, пневматический гайковерт используется для снятия и установки автомобильных шин гораздо быстрее, чем это можно сделать обычными ручными инструментами. Пневматическая система была предложена сторонниками постоянного тока Эдисона в качестве основы для энергосети. Сжатый воздух, генерируемый на Ниагарском водопаде, должен был приводить в движение удаленные генераторы постоянного тока. Война токов завершилась победой переменного тока (AC) как единственного средства передачи энергии на большие расстояния.
Electrical power transmission has replaced mechanical power transmission in all but the very shortest distances. From the 16th century through the industrial revolution to the end of the 19th century, mechanical power transmission was the norm. The oldest long distance power transmission technology involved systems of push rods or jerker lines (stängenkunst or feldstängen) connecting waterwheels to distant mine drainage and brine well pumps. A surviving example from 1780 exists at Bad Kösen that transmits power approximately 200 meters from a waterwheel to a salt well, and from there, an additional 150 meters to a brine evaporator. This technology survived into the 21st century in a handful of oilfields in the US, transmitting power from a central pumping engine to the numerous pump jacks in the oil field. Mechanical power may be transmitted directly using a solid structure such as a driveshaft; transmission gears can adjust the amount of torque or force vs. speed in much the same way an electrical transformer adjusts voltage vs current. Factories were fitted with overhead line shafts providing rotary power. Short line shaft systems were described by Agricola, connecting a waterwheel to numerous ore processing machines. While the machines described by Agricola used geared connections from the shafts to the machinery, by the 19th century, drivebelts would become the norm for linking individual machines to the line shafts. One mid 19th century factory had 1,948 feet of line shafting with 541 pulleys. Hydraulic systems use liquid under pressure to transmit power; canals and hydroelectric power generation facilities harness natural water power to lift ships or generate electricity. Pumping water or pushing mass uphill with (windmill pumps) is one possible means of energy storage. London had a hydraulic network powered by five pumping stations operated by the London Hydraulic Power Company, with a total effect of 5 MW. Pneumatic systems use gasses under pressure to transmit power; compressed air is commonly used to operate pneumatic tools in factories and repair garages. A pneumatic wrench (for instance) is used to remove and install automotive tires far more quickly than could be done with standard manual hand tools. A pneumatic system was proposed by proponents of Edison's direct current as the basis of the power grid. Compressed air generated at Niagara Falls would drive far away generators of DC power. The war of the currents ended with alternating current (AC) as the only means of long distance power transmission.
Тепловая энергия
Тепловая энергия может транспортироваться по трубопроводам, заполненным жидкостью с высокой теплоемкостью, например, маслом или водой, как это делается в системах центрального отопления, либо путем физической транспортировки материальных объектов, таких как вагоны-цистерны для перевозки бутылей, либо в торговле льдом.
Thermal power can be transported in pipelines containing a high heat capacity fluid such as oil or water as used in district heating systems, or by physically transporting material items, such as bottle cars, or in the ice trade.
Химические вещества и топливо
Хотя это технически и не передача электроэнергии, энергия часто транспортируется путем перевозки химического или ядерного топлива. К возможным видам искусственного топлива относятся радиоактивные изотопы, метиловый спирт, этиловый спирт, метан, синтез-газ, газообразный водород (H2), криогенные газы и сжиженный природный газ (СПГ).
While not technically power transmission, energy is commonly transported by shipping chemical or nuclear fuels. Possible artificial fuels include radioactive isotopes, wood alcohol, grain alcohol, methane, synthetic gas, hydrogen gas (H2), cryogenic gas, and liquefied natural gas (LNG).