Производство и предаване на променлив електрически ток

Променлив ток е ток, чиято величина и посока се променят периодично. Благодарение на променливия ток днес има светлина и топлина в домовете ни. Всички индустриални предприятия и производства на нашето време работят само благодарение на променлив ток. Без променлив ток технологичният прогрес на съвременната цивилизация би бил просто невъзможен.

За получаване на променлив ток се използват електромеханични устройства, т.нар индукционни генератори… При тях механичната енергия, получена по един или друг начин, се прехвърля към ротора, роторът се върти, в резултат на което механичната енергия на въртенето на ротора се превръща в електрическа чрез електромагнитна индукция.

Припомнете си, че ако завъртите магнита вътре в проводящата рамка, тогава в рамката ще бъде индуцирана променлив ток… Генераторът работи на този принцип. Само в индустриален генератор статорът играе ролята на рамка, а ролята на магнит е ротор с намагнитваща намотка, всъщност въртящ се електромагнит.

В индустриалния генератор статорът е огромна стоманена конструкция под формата на пръстен с жлебове от вътрешната страна. В тези слотове се полага медна трифазна намотка. Магнитното поле, както вече казахме, се създава от ротора, който е стоманена сърцевина с двойка (или с няколко двойки, в зависимост от номиналната скорост на ротора) на полюсите, образувани от тока в намотката на ротора. Към намотката на ротора от възбудителя се подава постоянен ток.

Според схематичната диаграма на двуполюсен индукционен алтернатор е лесно да се разбере, че силовите линии на магнитното поле на ротора пресичат завоите на намотката на статора, докато веднъж на оборот магнитният поток на ротора променя посоката си с по отношение на същите обороти на статора.

По този начин в намотката на статора се получава променлив ток, а не пулсиращ постоянен ток. Ако говорим за атомна електроцентрала, тогава роторът на генератора получава механично въртене от пара, която се подава под огромно налягане към лопатките на турбина, свързана с ротора. Steam в атомна електроцентрала се получава от вода, която се нагрява от топлината от ядрена реакция, подавана към водата през топлообменник.

В Русия честотата на променлив ток в мрежата е 50 Hz, което означава, че роторът на двуполюсен генератор трябва да направи 50 оборота в секунда. И така, в атомна електроцентрала роторът прави 3000 оборота в минута, което просто дава честотата на генерирания ток от 50 Hz. Посоката на генерирания ток се променя според синусоидалния (хармоничен) закон.

Намотката на генератора е разделена на три части, така че променливият ток е трифазен. Това означава, че във всяка от трите части на намотката на статора, получената ЕМП се измества фазово една спрямо друга със 120 градуса. Ефективната стойност на генерираното напрежение в електроцентралата може да бъде от 6,3 до 36,75 kV, в зависимост от типа генератор.

За предаване на електрическа енергия на голямо разстояние, електропроводи за високо напрежение (PTL)… Но ако електричеството се предава без преобразуване, при същото напрежение, което идва от генератора, тогава загубите на енергия по време на предаването ще бъдат колосални и практически нищо няма да достигне до крайния потребител.

Факт е, че загубите на енергия в предаващите проводници са пропорционални на квадрата на текущата стойност и са правопропорционални на съпротивлението на проводниците (вж. Законът на Джоул-Ленц). Това означава, че за по -ефективно предаване и разпределение на електроенергията, напрежението първо трябва да се увеличи няколко пъти, за да се намали токът със същото количество и следователно значително да се намалят транспортните загуби. И само повишеното напрежение има смисъл да се прехвърля към електропроводи.

Следователно първо се доставя електричество от електроцентралата към трансформаторната подстанция… Тук напрежението се повишава до 110-750 kV и едва след това се подава към електропроводите. Но потребителят се нуждае от 220 или 380 волта, поради което в края на линията високото напрежение се понижава обратно с помощта на трансформаторни подстанции до 6-35 kV.

Трансформатор е инсталиран на подстанция близо до нашата къща или е вграден в къщата. Тук напрежението отново пада — от 6-35 kV на 220 (380) волта, които вече се разпространяват към потребителите. Чрез устройството за разпределение на входа мрежа от проводници и кабели се разминава в различни помещения.