Однопроводная система - Professor Michael Bank

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: bankmichael1@gmail.com
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