Новая энергетика - TopReferat

РАЗВИТИЕ РЕЗОНАНСНЫХ МЕТОДОВПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИВ РОССИИД.С. Стребков, академик РАСХНВсероссийский Институт Электрификации сельского хозяйства1-й Вешняковский проезд, д. 2,Москва, 109456, Россия(095) 171-19-20Сто семь лет назад Никола Тесла опубликовалрезультаты своих опытов по резонансному методупередачи электрической энергии [1, 2]. Сегодняот его знаменитой электротехническойлаборатории в Колорадо-Спрингс, США, осталсятолько памятный знак (Рис. 1, 2), его патентынеизвестны, а в учебниках по электротехникетрансформатор Тесла упоминается только до1940 года [3, 4].Резонансные методы передачи электромагнитнойэнергии оказались востребованными на высокойчастоте в радиотехнике и технике связи, а нанизкой частоте используются в электротермии.В начале ХХ века не было диодов, транзисторов,лазеров, телевидения и солнечных батарей, атрехфазные сети на частоте 50–60 Гц успешносправлялись с задачами по передачеэлектрической энергии в диапазоне от единицватт до тысячи мегаватт на расстояние 100–1000километров [5]. Поэтому о работах Тесла попередаче электрической энергии после его смертив 1943 году стали забывать [6].В связи с развитием объединенных энергосистемв Европе, Северной и Южной Америке ипредложениями по созданию глобальнойэнергосистемы Земли появились задачи посозданию устройств для передачи тераваттныхтрансконтинентальных потоков электрическойэнергии [7, 8]. Проблемы электромагнитнойбезопасности и надежности электроснабжениянаряду с быстро возрастающей стоимостьюземельных участков могут быть полностьюрешены при переходе от воздушных ЛЭП ккабельным высоковольтным линиям, нокабельные системы передачи электроэнергии набольшое расстояние в настоящее времявозможны только на постоянном токе. Вконкуренцию между системами передачиэлектроэнергии на переменном и постоянномтоке может вмешаться третий метод:резонансный волноводный метод передачиэлектрической энергии на повышенной частоте,впервые предложенный Тесла в 1897 году [9].Íîâàÿ Ýíåðãåòèêà N 2(21), 2005В 30-е годы XX века были разработанытеоретические основы использования одиночногопроводника в качестве волновода для передачиэлектромагнитной энергии на высокой частоте[10]. Если в цилиндрических волноводах ток вволноводе замыкается в виде токов смещения,протекающих по оси волновода, то ток водиночном проводниковом волноводезамыкается в виде токов смещения впространстве, окружающем проводник. Наповерхности одиночного разомкнутогопроводника в связи с наличием фазового сдвигамежду волнами тока и напряжения возникаютповерхностные заряды, которые создаюткулоновые возбуждающие электрические поля, иэти поля приводят к появлению кулоновых токовв проводнике [11]. Таким образом, в проводникевозникает потенциальное электрическое поле,которое обеспечивает перенос зарядов и ток впроводнике. Описанные процессы имеютэлектростатическую природу и сопровождаютсямалыми потерями в проводнике. Если взять дваконденсатора, один из которых заряжен, и создатьзамкнутую цепь из этих конденсаторов, то токпроводимости в замкнутой цепи создастджоулевы потери в проводниках, соединяющихконденсаторы.Однако если мы соединим заряженныйсферический конденсатор одиночным проводомс другой незаряженной сферой, то переносзарядов с одной сферы на другую не будетсопровождаться джоулевыми потерями. В этомслучае цепь не замкнута, и в ней отсутствует токпроводимости.Поверхностные заряды в одиночномпроводниковом волноводе изменяются вовремени и создают в пространстве, окружающемпроводник, ток смещения, который замыкаетсятоком в проводнике, возбуждаемымпотенциальным кулоновым электрическимполем. Известно, что токи смещения в отличиеот токов проводимости не сопровождаютсявыделением джоулева тепла [12].57