W dniu 2012-05-22 19:16, Delfino Delphis pisze:
> Rozbawiła mnie wasza dyskusja o elektryczności. Proponuję filozofom
> teoretykom i elektrotechnikom praktykom przemyślenie następującego problemu.
>
> Załóżmy dla uproszczenia, że elektrownia wysyła nam prąd stały, poprzez
> dodatnio naładowany drut o określonym potencjale (np. na kolei mamy prąd
> stały 3kV). Oczywiście elektrownia dostarcza nam też drut zwrotny o
> potencjale zerowym, dzięki czemu możemy zamknąć obwód np. żarówką.
>
> Otóż powszechnie przyjęło się, że ten drut zwrotny jest uziemiony, jak i sam
> koniec w elektrowni. Dlaczego? Ano dlatego, że gdy np. drut z potencjałem
> zerwie się i spadnie na ziemię, to dzięki uziemieniu drutu zwrotnego i
> elektrowni, poprzez uziemienie popłynie prąd zwarciowy, który zostanie
> wyłączony na podstacji (choć nie zawsze to niestety działa, bo ziemia ma też
> swój niemały opór i prąd może nie być zwarciowy, więc niezauważony przez
> podstację).
>
> No i teraz następujący problem. Załóżmy, że nie uziemiamy druta zwrotnego
> (czyli elektrownia jak i drut zwrotny są izolowane od ziemi). Co się stanie
> gdy teraz zerwie się drut z potencjałem i dotknie ziemi? Z jednej strony
> obwód się nie zamyka, więc nie powinien płynąć żaden prąd (to po co w ogóle
> się uziemia drut zwrotny?). Z drugiej strony mamy przecież różnicę
> potencjałów między drutem, a ziemią, więc oczekujemy prądu zwarciowego.
Tu jest dziura;)
> Jeśli ten prąd popłynie, to skąd elektrownia będzie brała elektrony, aby
> pchać w ten drut, skoro nie ma uziemienia, a więc druta zwrotnego do
> elektrowni?
Potencjał miedzy drutem (wszytko jedno, czy 'fazą', czy zerem) jest
dość słabo 'ustalony'. Niewielki przepływ ładunku między elektrownią
(wcześniej idealnie zaizolowaną:) wpłynie na ten potencjał.
Jeśli nagle odwrócimy kable, czyli kabel 'zero', który miał
napięcie 0 względem ziemi pozostawimy samemu sobie, a uziemimy
kabel +3kV, to przepłynie niewielki ładunek(*), kabel uzyska
potencjał względem ziemi rowny 0, a kabel 'zero': -3kV.
*) ładunek ten wiąże się z pojemnością sieci (pojemność drut
dodatni-ziemia i pojemność drut 'zero' - ziemia).
> Drugi problem, ale ten jest już banalny, ale może naprowadzi na odpowiedni
> tok rozumowania. Na kolei powszechnie jako ów drut zwrotny stosuje się
> szynę. Dzięki temu lokomotywa zasilana jest z pojedynczego druta o ustalonym
> potencjale (3kV), w odróżnieniu np. od trolejbusa, który potrzebuje dwóch
> drutów (polecam obserwację np. w Gdyni). Teraz przyjmując standardową moc
> silnika trakcyjnego (kilkaset kW), mnożąc przez ich liczbę (zwykle 4 do 6) i
> uwzględniając napięcie między drutem, a szyną równe 3kV wyliczymy typowe
> natężenie prądu na powiedzmy tysiąc amperów.
>
> Tak więc tysiąc amperów płynie zarówno drutem jak i szyną. Powszechnie uważa
> się, że szyna nie kopie, bo ma potencjał taki sam jak ziemia. Ale przecież
> gdyby szyna miała stały potencjał na całej długości, to nie mógłby nią
> płynąć prąd i do tego równy kilku tysiącom amperów. Jakie są więc różnice
> potencjałów między końcami szyny i dlaczego szyna nie kopie? :)
A to jest trudniejsze, bo trzeba wiedzieć, jak zbudowane są tory,
co ile jest podstacja etc.
1000A dla szyn to niecałe 7V na kilometr.
Ale jeśli szyna nie jest izolowana, to cześć prąd poleci ziemią
i potencjał okolicznej kupki zarośli zbliży się do szynowego.
pzdr
bartekltg