כיצד ללמוד כיצד פועלים קווי הפצה?

בעולם המודרני של ימינו, אנו לוקחים בעיקר חשמל כמובן מאליו. עם זאת, כמעט כל מה שמסביבנו מופעל על ידי זה. הבתים שלנו מחוממים ומוארים בחשמל. מחשבים, מכשירי טלוויזיה, קונסולות משחק ומכשירים רבים נוספים מופעלים באמצעות חשמל. לעתים קרובות אנו מחברים את הדברים הללו לקיר, תוך מחשבה מועטה מאיפה מגיע החשמל שמניע את הדברים האלה.

חשמל מופק בתחנות כוח בכמויות גדולות. כל מפעל יכול לייצר מספיק כוח בכדי לספק חשמל לאלפי רבים של בתים. הבעיה היא להביא את החשמל מתחנות הכוח הללו לבתים ולעסקים שעושים בו שימוש. כאן נכנסת לתמונה רשת החלוקה. הפעלה מתחנות כוח לצרכנים היא רשת גדולה של קווי חשמל וציוד חשמלי. למעשה, כל תחנת כוח במדינה מחוברת ליצירת רשת חלוקה מסיבית אחת. עם זאת, רשת זו פשוט אינה חוטים המחברים תחנות כוח וצרכנים. יש הרבה צעדים בין לבין.

מתחלפים כל הזמן

ראשית, עלינו להבין את מהות הכוח המועבר. ישנם שני סוגים של חשמל המשמשים להעברת חשמל: זרם חילופין (AC) וזרם ישר (DC). בטבע, חשמל קיים בצורת DC. ברק הוא דוגמה לזרם ישר במתח גבוה מאוד. זרם ישר הוא כזה שקוטביותו קבועה - הוא נע רק בכיוון אחד, חיובי לשלילי. זרם חילופין שונה בכך שהקוטביות עוברת כל הזמן, מחיובי לשלילי וחוזר. המשמעות היא שהזרם הופך כיוונים בכל מחזור.

ניתן להעביר הן זרם DC והן זרם זרם דרך קווי חשמל להפצה. עם זאת, DC מוגבל בעובדה שלא ניתן לשנות את המתח שלה בקלות. מתח גבוה יהיה להרוס מכשירי חשמל לבית, ואילו מתח נמוך יהיה יקר מדי לשדר. ככל שהמתח גבוה יותר, ניתן להעביר כוח נוסף, ולהעביר יותר כוח על קווים דקים יותר. מסיבה זו, כוח מופץ כ- AC. ניתן לשנות בקלות את מתח ה- AC באמצעות מכשיר הנקרא שנאי. המתח מוגבר להעברה קלה מעל קווי חשמל, ואז הוא פוחת לשימוש בבתים ובעסקים. בגלל AC, ניתן בקלות להעביר כוח בכמויות גדולות למרחקים גדולים,צמצום משמעותי של עלויות ההפצה.

חוט מתג קוטביות

כדי לחסוך עוד יותר בעלויות, מתח AC מועבר במערכת תלת פאזית. במערכת זו משתמשים בשלושה חוטים. כל חוט מחליף קוטביות בזמן אחר מהשני, כך שהזרם תמיד זורם ביניהם. לדוגמא שני חוטים יכולים להיות חיוביים (+) והשני יהיה שלילי (-). שני חוטים יכולים להיות גם שליליים בזמן נתון ואחד יהיה חיובי. זה מבטל את הצורך בחוט חזרה (ניטרלי). אחרת, מערכת דומה תצטרך שישה חוטים במקום שלושה. זה שוב מקטין משמעותית את העלות להעברת כוח למרחקים ארוכים.

חידושים אלה בקווי חשמל להפצה מאפשרים אספקת חשמל בקלות לבתים ולעסקים ברחבי המדינה בצורה סבירה.