Generering og overføring av elektrisk vekselstrøm

En vekselstrøm er en strøm hvis størrelse og retning endres periodisk. Takket være vekselstrøm er det lys og varme i hjemmene våre i dag. Alle industribedrifter og produksjoner i vår tid fungerer kun takket være vekselstrøm. Uten vekselstrøm ville den moderne sivilisasjonens teknologiske fremgang rett og slett vært umulig.

For å oppnå vekselstrøm brukes elektromekaniske enheter, såkalte induksjonsgeneratorer… I dem overføres den mekaniske energien som oppnås på en eller annen måte til rotoren, rotoren roterer, som et resultat av at den mekaniske energien til rotasjonen av rotoren omdannes til elektrisk energi ved elektromagnetisk induksjon.

Husk at hvis du roterer magneten inne i den ledende rammen, vil det være en induksjon i rammen vekselstrøm… Generatoren fungerer etter dette prinsippet. Bare i en industriell generator spiller statoren rollen som en ramme, og rollen til en magnet er en rotor med en magnetiserende spole, faktisk en roterende elektromagnet.

I en industriell generator er statoren en enorm stålkonstruksjon i form av en ring med spor på innsiden. En trefaset kobbervikling er lagt i disse sporene. Magnetfeltet, som vi allerede har sagt, skapes av rotoren, som er en stålkjerne med et par (eller flere par, avhengig av rotorens nominelle hastighet) av polene dannet av strømmen i rotorviklingen. En likestrøm tilføres rotorviklingen fra magnetiseringen.

I følge det skjematiske diagrammet av en to-polet induksjonsgenerator er det lett å forstå at kraftlinjene til rotormagnetfeltet krysser svingene til statorviklingen, mens rotorens magnetiske fluks én gang per omdreining endrer retning med respekt for de samme omdreininger av statoren.

Dermed produseres vekselstrøm i stedet for pulserende likestrøm i statorviklingen. Hvis vi snakker om et kjernekraftverk, mottar rotoren til generatoren mekanisk rotasjon fra damp, som tilføres under enormt trykk til bladene til en turbin koblet til rotoren. Damp i et atomkraftverk produseres fra vann som varmes opp av varmen fra en kjernefysisk reaksjon matet til vannet gjennom en varmeveksler.

I Russland er frekvensen av vekselstrøm i nettverket 50 Hz, noe som betyr at rotoren til en to-polet generator må gjøre 50 omdreininger per sekund. Så, i et kjernekraftverk gjør rotoren 3000 omdreininger per minutt, som ganske enkelt gir frekvensen til den genererte strømmen som 50 Hz. Retningen til den genererte strømmen endres i henhold til den sinusformede (harmoniske) loven.

Generatorviklingen er delt inn i tre deler, så vekselstrømmen er trefaset.Dette betyr at i hver av de tre delene av statorviklingen er den resulterende EMF faseforskyvet i forhold til hverandre med 120 grader. Den effektive verdien av den genererte spenningen i kraftverket kan være fra 6,3 til 36,75 kV, avhengig av type generator.

For å overføre elektrisk energi over lang avstand, høyspenningsledninger (PTL)… Men hvis elektrisiteten overføres uten konvertering, med samme spenning som kommer fra generatoren, vil energitapet under overføringen være kolossalt og praktisk talt ingenting vil nå sluttbrukeren.

Faktum er at energitap i overføringsledninger er proporsjonale med kvadratet av gjeldende verdi og direkte proporsjonale med motstanden til ledningene (se Joule-Lenz-loven). Dette betyr at for mer effektiv overføring og distribusjon av elektrisitet må spenningen først økes flere ganger for å redusere strømmen like mye og dermed redusere transporttapene betydelig. Og bare den økte spenningen er fornuftig å overføre til kraftlinjer.

Derfor blir det først levert strøm fra kraftverket til transformatorstasjonen... Her økes spenningen til 110-750 kV og først da mates den til kraftledningene. Men brukeren trenger 220 eller 380 volt, derfor på slutten av linjen trappes høyspenningen ned igjen ved hjelp av transformatorstasjoner til 6-35 kV.

En transformator er installert på en transformatorstasjon i nærheten av huset vårt eller bygget inn i huset. Her faller spenningen igjen — fra 6-35 kV til 220 (380) volt, som allerede er distribuert til forbrukerne.Gjennom inngangsfordelingsenheten divergerer et nettverk av ledninger og kabler inn i forskjellige rom.