Generarea și transmiterea curentului electric alternativ
Un curent alternativ este un curent a cărui magnitudine și direcție se modifică periodic. Datorită curentului alternativ, astăzi există lumină și căldură în casele noastre. Toate întreprinderile industriale și producțiile timpului nostru funcționează numai datorită curentului alternativ. Fără curent alternativ, progresul tehnologic al civilizației moderne ar fi pur și simplu imposibil.
Pentru a obține curent alternativ se folosesc dispozitive electromecanice, așa-numitele generatoare de inducție… În ele, energia mecanică obținută într-un fel sau altul este transferată rotorului, rotorul se rotește, drept urmare energia mecanică de rotație a rotorului este convertită în energie electrică prin inducție electromagnetică.
Amintiți-vă că, dacă rotiți magnetul în interiorul cadrului conductor, atunci va exista o inducție în cadru curent alternativ… Generatorul funcționează pe acest principiu. Doar într-un generator industrial, statorul joacă rolul unui cadru, iar rolul unui magnet este un rotor cu bobină de magnetizare, de fapt un electromagnet rotativ.
Într-un generator industrial, statorul este o structură uriașă de oțel sub forma unui inel cu caneluri în interior. În aceste fante este așezată o înfășurare trifazată de cupru. Câmpul magnetic, așa cum am spus deja, este creat de rotor, care este un miez de oțel cu o pereche (sau mai multe perechi, în funcție de viteza nominală a rotorului) de poli formați de curentul din înfășurarea rotorului. Un curent continuu este furnizat înfășurării rotorului de la excitator.
Conform diagramei schematice a unui alternator cu inducție cu doi poli, este ușor de înțeles că liniile de forță ale câmpului magnetic al rotorului traversează spirele înfășurării statorului, în timp ce o dată pe rotație fluxul magnetic al rotorului își schimbă direcția cu faţă de aceleaşi rotaţii ale statorului.
Astfel, în înfășurarea statorului se produce mai degrabă curent alternativ decât curent continuu pulsatoriu. Dacă vorbim despre o centrală nucleară, atunci rotorul generatorului primește rotație mecanică de la abur, care este furnizat sub presiune enormă palelor unei turbine conectate la rotor. Aburi într-o centrală nucleară este produsă din apă care este încălzită de căldura dintr-o reacție nucleară introdusă în apă printr-un schimbător de căldură.
În Rusia, frecvența curentului alternativ în rețea este de 50 Hz, ceea ce înseamnă că rotorul unui generator cu doi poli trebuie să facă 50 de rotații pe secundă. Deci, într-o centrală nucleară, rotorul face 3000 de rotații pe minut, ceea ce dă pur și simplu frecvența curentului generat de 50 Hz. Direcția curentului generat se modifică conform legii sinusoidale (armonice)..
Înfășurarea generatorului este împărțită în trei părți, astfel încât curentul alternativ este trifazat.Aceasta înseamnă că în fiecare dintre cele trei părți ale înfășurării statorului, EMF rezultată este defazat unul față de celălalt cu 120 de grade. Valoarea efectivă a tensiunii generate în centrală poate fi de la 6,3 la 36,75 kV, în funcție de tipul generatorului.
Pentru a transmite energie electrică pe distanțe lungi, linii electrice de înaltă tensiune (PTL)… Dar dacă electricitatea este transmisă fără conversie, la aceeași tensiune care vine de la generator, atunci pierderile de energie în timpul transportului vor fi colosale și practic nimic nu va ajunge la utilizatorul final.
Faptul este că pierderile de energie în firele de transmitere sunt proporționale cu pătratul valorii curente și direct proporționale cu rezistența firelor (vezi Legea Joule-Lenz). Aceasta înseamnă că pentru o transport și distribuție mai eficientă a energiei electrice, tensiunea trebuie mai întâi mărită de mai multe ori pentru a reduce curentul cu aceeași cantitate și, prin urmare, a reduce semnificativ pierderile de transport. Și doar tensiunea crescută are sens să fie transferată pe liniile electrice.
Prin urmare, electricitatea este furnizată mai întâi de la centrala electrică la stația de transformare... Aici se crește tensiunea la 110-750 kV și abia apoi se alimentează liniile electrice. Dar utilizatorul are nevoie de 220 sau 380 de volți, prin urmare, la capătul liniei, tensiunea înaltă este redusă înapoi cu ajutorul stațiilor de transformare la 6-35 kV.
Un transformator este instalat la o substație în apropierea casei noastre sau încorporat în casă. Aici tensiunea scade din nou - de la 6-35 kV la 220 (380) volți, care sunt deja distribuite consumatorilor.Prin intermediul dispozitivului de distribuție de intrare, o rețea de fire și cabluri diverge în diferite încăperi.