Generering och överföring av växelström

En växelström är en ström vars storlek och riktning ändras periodiskt. Tack vare växelström finns ljus och värme i våra hem idag. Alla vår tids industriföretag och produktioner fungerar endast tack vare växelström. Utan växelström skulle den moderna civilisationens tekniska framsteg helt enkelt vara omöjlig.

För att få växelström används elektromekaniska anordningar, sk induktionsgeneratorer... I dem överförs den mekaniska energin som erhålls på ett eller annat sätt till rotorn, rotorn roterar, vilket resulterar i att den mekaniska energin från rotorns rotation omvandlas till elektrisk energi genom elektromagnetisk induktion.

Kom ihåg att om du roterar magneten inuti den ledande ramen, kommer det att finnas en induktion i ramen växelström… Generatorn arbetar enligt denna princip. Endast i en industriell generator spelar statorn rollen som en ram, och rollen som en magnet är en rötor med en magnetiserande spole, faktiskt en roterande elektromagnet.

I en industriell generator är statorn en enorm stålkonstruktion i form av en ring med spår på insidan. En trefaslindning av koppar läggs i dessa slitsar. Magnetfältet, som vi redan har sagt, skapas av rotorn, som är en stålkärna med ett par (eller flera par, beroende på rotorns nominella hastighet) av polerna som bildas av strömmen i rotorlindningen. En likström tillförs rotorlindningen från mataren.

Enligt det schematiska diagrammet för en tvåpolig induktionsgenerator är det lätt att förstå att rotormagnetfältets kraftlinjer korsar statorlindningens varv, medan rotorns magnetiska flöde en gång per varv ändrar sin riktning med med hänsyn till samma varv på statorn.

Således alstras växelström snarare än pulserande likström i statorlindningen. Om vi ​​talar om ett kärnkraftverk, får generatorns rotor mekanisk rotation från ånga, som tillförs under enormt tryck till bladen på en turbin som är ansluten till rotorn. Ånga i ett kärnkraftverk produceras av vatten som värms upp av värmen från en kärnreaktion som matas till vattnet genom en värmeväxlare.

I Ryssland är frekvensen av växelström i nätverket 50 Hz, vilket innebär att rotorn på en tvåpolig generator måste göra 50 varv per sekund. Så i ett kärnkraftverk gör rotorn 3000 varv per minut, vilket helt enkelt ger frekvensen för den genererade strömmen som 50 Hz. Riktningen för den genererade strömmen ändras enligt den sinusformade (harmoniska) lagen.

Generatorlindningen är uppdelad i tre delar, så växelströmmen är trefas.Detta innebär att i var och en av de tre delarna av statorlindningen är den resulterande EMF fasförskjuten i förhållande till varandra med 120 grader. Det effektiva värdet på den genererade spänningen i kraftverket kan vara från 6,3 till 36,75 kV, beroende på typen av generator.

För att överföra elektrisk energi över långa avstånd, högspänningsledningar (PTL)… Men om elen överförs utan omvandling, med samma spänning som kommer från generatorn, kommer energiförlusterna under överföringen att bli kolossala och praktiskt taget ingenting kommer att nå slutanvändaren.

Faktum är att energiförlusterna i sändande ledningar är proportionella mot kvadraten på strömvärdet och direkt proportionella mot ledningarnas resistans (se Joule-Lenz lagen). Detta innebär att för effektivare överföring och distribution av el måste spänningen först höjas flera gånger för att minska strömmen lika mycket och därför avsevärt minska transportförlusterna. Och bara den ökade spänningen är vettig att överföra till kraftledningar.

Därför tillförs el först från kraftverket till transformatorstationen... Här höjs spänningen till 110-750 kV och först därefter matas den till kraftledningarna. Men användaren behöver 220 eller 380 volt, därför trappas högspänningen ner i slutet av linjen med hjälp av transformatorstationer till 6-35 kV.

En transformator installeras vid en transformatorstation nära vårt hus eller inbyggd i huset. Här sjunker spänningen igen — från 6-35 kV till 220 (380) volt, som redan distribueras till konsumenterna.Genom ingångsdistributionsanordningen divergerar ett nätverk av ledningar och kablar in i olika rum.