Generering og transmission af elektrisk vekselstrøm

En vekselstrøm er en strøm, hvis størrelse og retning ændres periodisk. Takket være vekselstrøm er der lys og varme i vores hjem i dag. Alle industrivirksomheder og produktioner i vores tid fungerer kun takket være vekselstrøm. Uden vekselstrøm ville den moderne civilisations teknologiske fremskridt simpelthen være umuligt.

For at opnå vekselstrøm anvendes elektromekaniske apparater, de såkaldte induktionsgeneratorer… I dem overføres den mekaniske energi, der opnås på den ene eller anden måde, til rotoren, rotoren roterer, som et resultat af hvilket den mekaniske energi fra rotorens rotation omdannes til elektrisk energi ved elektromagnetisk induktion.

Husk, at hvis du drejer magneten inde i den ledende ramme, vil der være en induktion i rammen vekselstrøm… Generatoren arbejder efter dette princip. Kun i en industriel generator spiller statoren rollen som en ramme, og rollen som en magnet er en rotor med en magnetiserende spole, faktisk en roterende elektromagnet.

I en industriel generator er statoren en enorm stålkonstruktion i form af en ring med riller på indersiden. En trefaset kobbervikling er lagt i disse spalter. Det magnetiske felt, som vi allerede har sagt, er skabt af rotoren, som er en stålkerne med et par (eller flere par, afhængigt af rotorens nominelle hastighed) af polerne dannet af strømmen i rotorviklingen. En jævnstrøm tilføres rotorviklingen fra exciteren.

Ifølge det skematiske diagram af en to-polet induktionsgenerator er det let at forstå, at kraftlinjerne i rotormagnetfeltet krydser statorviklingens drejninger, mens rotorens magnetiske flux én gang pr. omdrejning ændrer retning med respekt for de samme omdrejninger af statoren.

Der produceres således vekselstrøm i stedet for pulserende jævnstrøm i statorviklingen. Hvis vi taler om et atomkraftværk, modtager generatorens rotor mekanisk rotation fra damp, som tilføres under enormt tryk til bladene på en turbine forbundet til rotoren. Damp i et atomkraftværk fremstilles af vand, der opvarmes af varmen fra en kernereaktion, der føres til vandet gennem en varmeveksler.

I Rusland er frekvensen af ​​vekselstrøm i netværket 50 Hz, hvilket betyder, at rotoren på en to-polet generator skal lave 50 omdrejninger i sekundet. Så i et atomkraftværk laver rotoren 3000 omdrejninger i minuttet, hvilket blot giver frekvensen af ​​den genererede strøm som 50 Hz. Retningen af ​​den genererede strøm ændres ifølge den sinusformede (harmoniske) lov.

Generatorviklingen er opdelt i tre dele, så vekselstrømmen er trefaset.Det betyder, at i hver af de tre dele af statorviklingen, er den resulterende EMF faseforskydet i forhold til hinanden med 120 grader. Den effektive værdi af den genererede spænding i kraftværket kan være fra 6,3 til 36,75 kV, afhængigt af typen af ​​generator.

For at overføre elektrisk energi over en lang afstand, højspændingsledninger (PTL)… Men hvis elektriciteten transmitteres uden konvertering, med den samme spænding som kommer fra generatoren, så vil energitabet under transmissionen være kolossalt, og praktisk talt intet vil nå slutbrugeren.

Faktum er, at energitab i transmitterende ledninger er proportionale med kvadratet af den aktuelle værdi og direkte proportionale med ledningernes modstand (se Joule-Lenz-loven). Det betyder, at for en mere effektiv transmission og distribution af elektricitet skal spændingen først øges flere gange for at reducere strømmen med samme mængde og dermed reducere transporttabene væsentligt. Og kun den øgede spænding giver mening at overføre til elledninger.

Derfor leveres der først strøm fra kraftværket til transformerstationen... Her øges spændingen til 110-750 kV og først derefter føres den til elledningerne. Men brugeren har brug for 220 eller 380 volt, derfor for enden af ​​linjen trappes højspændingen ned igen ved hjælp af transformerstationer til 6-35 kV.

En transformer er installeret på en transformerstation i nærheden af ​​vores hus eller indbygget i huset. Her falder spændingen igen — fra 6-35 kV til 220 (380) volt, som allerede er distribueret til forbrugerne.Gennem indgangsfordelingsenheden divergerer et netværk af ledninger og kabler i forskellige rum.