Однопроводная система (B-Line 50 – 60 Hz) Two faces Janus One face is better The Israel Museum, Jerusalem Museum visitor Professor Michael Bank E-mail: [email protected] www.OFDMA-manfred.com and www.SLEINT.com 1 Существуют одноканальные передачи энергии и информации Оптические линии Волновод 2 Radio Systems Может быть и электрическую энергию можно передавать на низкой частоте одноканальным методом? 3 Известные патенты •Single-wire electrical energy transmission by Nikola Tesla (1890) [US Patent number 1,119,736) • The Goubau line, a single-wire transmission line at microwave frequencies. (Geog Goubau, "Surface waves and their Application to Transmission Lines," Journal of Applied Physics 21 (1950)) • AFEP experiment based on the Russian patent application (1993 ) by Stanislav and Konstantin Avramenko (PCT/GB93/00960 ). Все эти методы имеют дополнительные потери и не позволяют передавать информацию Однопроводный метод SEWER не позволяет передавать энергию на большие расстояния из – за возрастания реактивной мощности See M. Bank “Balanced and Unbalanced Single Wire” in International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Volume 4 Issue 10, October 2014. 4 Предложение однопроводного метода Известно, что активная энергия не возвращается от потребителя к источнику. Хорошо известный метод передачи энергии A-линия Источник выдает сигнал, который состоит из двух составляющих, токи которых имеют противоположные фазы. 5 Основная идея: Для того, чтобы объединить оба провода надо сделать их фазы одинаковыми. Это можно сделать с помощью двух инвертеров. RL G Inv Inv B-Линия 6 Вместо двух и более каналов +/- +/- -/+ -/+ A-Line можно использовать один канал +/+/+/Inverter -/+ B-Line +/Inverter -/+ 7 Результаты симуляции ADS без заземлений ADS simulation Здесь в качестве инвертера используется линия задержки на пол периода After delay 8 Результаты симуляции ADS с инвертерами в виде трансформаторов со встречно включенными обмотками ADS simulation Заземление (обнуление) Защитное заземление На глубине более 20м ток обнаружить нельзя Rgr = 1 ÷ 10 Ohm I 0 Absorption space (10 – 20 m) http://en.wikipedia.org/wiki/Ground_(electricity) 10 Омическое сопротивление заземления Сопротивление земли между двумя точками примерно 100 Ом – это в десятки тысяч раз больше, чем сопротивление современного высоковольтного провода. See M. Bank “Balanced and Unbalanced Single Wire” in International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, Volume 4 Issue 10, October 2014. 11 Однопроводная трехфазная система Ниже показана диаграмма преобразователя трех фазного сигнала в однопроводной (SLE inverter). Для этого фазы двух сигналов сдвигаются на + и – 60 градусов, а фаза третьего сигнала инвертируется. дной Это устройство работает и в обратном направлении 12 Результаты симуляции SLE inverter +1200 -1200 13 Б-линя для DC Здесь инвертеры отрицательного сигнала выполнены с помощью двух переключаемых конденсаторов. Один заряжается, а второй отдает ток в противоположном направлении 14 5. Экспериментальная линия в технологическом колледже Иерусалима (JCT) 200 m House 1 200 m House 2 Здесь были построены две линии в разные здания по 300 м. На передающей части нет заземлений. 15 Электрическое поле и эффект Корона Известно, что из-за высокого напряжения между проводами эффект Корона приводит к большим потерям энергии и к вредному влиянию на человека. One wire Two wires Этой проблемы практически нет в однопроводной системе 16 Количество возможных коротких замыканий резко уменьшается в однопроводной системе. A-Line B-Line http://pscc.ee.ethz.ch/uploads/tx_ethpublications/s13p02.pdf 17 8. Ожидания и надежды Сегодня 18 Завтра Tomorrow 19 Сегодня Today Из-за взаимного влияния кабелей для подземной прокладки приходится строить туннели Today Сегодня Электрические трехфазные системы в центре Иерусалима 21 Today Сегодня Под рельсами трамвайных линий существуют блуждающие токи. Их уменьшение приводит к большим затратам DC generator Suction lines Stray currents 22 Завтра Tomorrow Нет блуждающих токов 23 Завтра Tomorrow В случае однопроводной системы можно в электропоездах применять эффективные трех фазные двигатели 24 Последние эксперименты (Сентябрь 2015) В центре Израиля в поселке Таль Шахар построена экспериментальная однопроводная система на напряжение 6 кВ. Ниже показаны результаты ее симуляции. 25 Кабель проходит частично под землей и частично на высоте 5 м 26 В передающей части используется виртуальное заземление. То есть, сделана изолированное пространство земли длиной 4 м и диаметром 3 м, куда вводится обычное заземление. Этот эксперимент окончательно опровергает утверждение многих, что в однопроводной системе земля – это второй провод. 27 Преимущества однопроводной электрической системы (SLE) по сравнению с трехфазной системой 1. SLE может заменить любую часть обычных электрических систем, включая однофазные и трехфазные на любых частотах, и на DC. 2. Максимальная экономическая выгода дает использование SLE вместо высоковольтной трехфазной линии. 3. SLE позволяет не использовать громоздкие и дорогие металлические опоры 4. Существует возможность для передачи энергии с помощью подземных и подводных кабелей без прокладки туннелей или специальных труб. 5. Очевидно, что в однопроводной системе нет емкости между проводами и кроме того в этой системе значительно меньшее влияние земли в случае подземной прокладки. Эти емкости создают большие проблемы в трехфазных системах и часто заставляют переходить к системам на постоянном токе. 28 Продолжение 6. SLE делает выгодным производство экологически чистой энергии, благодаря возможности доставить его в далекие места, где она необходима 7. Во многих случаях может быть выгодно, не передавать газ, а передавать электрическую энергию по одному проводу от места добычи газа. 8. Трехфазный Система является избыточной. Очень часто к месту ветвления прибывают три или четыре провода, когда используются только два. 9. Система SLE существенно уменьшает потери из-за взаимного влияния проводов (особенно скрученных) в трехфазных распределительных сетях жилых районов. 10. Система SLE существенно уменьшит количество аварий изза коротких замыканий между проводами. 11. Из-за отсутствия высокого напряжения между проводами, вредное излучение (например, эффект короны) в SLE намного меньше. 29 Однопроводная система возможна. Это показано теоретически, с помощью симуляций и экспериментально. 30