Alternatif elektrik akımının üretimi ve iletimi
Alternatif akım, büyüklüğü ve yönü periyodik olarak değişen bir akımdır. Alternatif akım sayesinde artık evlerimizde ışık ve ısı var. Zamanımızın tüm sanayi kuruluşları ve üretimleri ancak alternatif akım sayesinde çalışmaktadır. Alternatif akım olmadan, modern uygarlığın teknolojik ilerlemesi kesinlikle imkansız olurdu.
Alternatif akım elde etmek için, sözde elektromekanik cihazlar kullanılır. endüksiyon jeneratörleri… İçlerinde, bir şekilde elde edilen mekanik enerji rotora aktarılır, rotor döner, bunun sonucunda rotorun dönmesinin mekanik enerjisi elektromanyetik indüksiyon ile elektrik enerjisine dönüştürülür.
Mıknatısı iletken çerçeve içinde döndürürseniz, çerçevede bir indüksiyon olacağını hatırlayın. alternatif akım… Jeneratör bu prensipte çalışır. Yalnızca endüstriyel bir jeneratörde, stator bir çerçeve rolünü oynar ve bir mıknatısın rolü, aslında dönen bir elektromıknatıs olan mıknatıslama bobinli bir rotordur.
Endüstriyel bir jeneratörde stator, içinde yivler bulunan halka şeklinde devasa bir çelik yapıdır. Bu yuvalara bakır üç fazlı bir sargı döşenmiştir. Manyetik alan, daha önce de söylediğimiz gibi, rotor sargısındaki akımın oluşturduğu kutupların bir çiftine (veya rotorun nominal hızına bağlı olarak birkaç çifte) sahip çelik bir çekirdek olan rotor tarafından oluşturulur. Uyarıcıdan rotor sargısına bir doğru akım verilir.
İki kutuplu bir endüksiyon alternatörünün şematik diyagramına göre, rotor manyetik alanının kuvvet çizgilerinin stator sargısının dönüşlerini kestiğini anlamak kolaydır, oysa rotorun manyetik akısı her devirde bir kez yön değiştirir. statorun aynı devirlerine göre.
Böylece stator sargısında darbeli doğru akım yerine alternatif akım üretilir. Bir nükleer santral hakkında konuşursak, jeneratörün rotoru, rotora bağlı bir türbinin kanatlarına muazzam bir basınç altında sağlanan buhardan mekanik dönüş alır. Buhar bir nükleer santralde bir ısı eşanjörü yoluyla suya beslenen bir nükleer reaksiyondan gelen ısı ile ısıtılan sudan üretilir.
Rusya'da, ağdaki alternatif akımın frekansı 50 Hz'dir, bu, iki kutuplu bir jeneratörün rotorunun saniyede 50 devir yapması gerektiği anlamına gelir. Yani, bir nükleer santralde rotor dakikada 3000 devir yapar, bu da üretilen akımın frekansını 50 Hz olarak verir. Üretilen akımın yönü değişir sinüzoidal (harmonik) yasaya göre.
Jeneratör sargısı üç bölüme ayrılmıştır, bu nedenle alternatif akım üç fazlıdır.Bu, stator sargısının üç parçasının her birinde, ortaya çıkan EMF'nin birbirine göre 120 derece faz kayması olduğu anlamına gelir. Santralde üretilen voltajın efektif değeri, jeneratör tipine bağlı olarak 6,3 ile 36,75 kV arasında olabilir.
Elektrik enerjisini uzak mesafelere iletmek için, yüksek gerilim elektrik hatları (PTL)… Ancak elektrik, jeneratörden gelen voltajla aynı voltajda dönüştürülmeden iletilirse, iletim sırasındaki enerji kayıpları çok büyük olacak ve pratikte son kullanıcıya hiçbir şey ulaşamayacaktır.
Gerçek şu ki, verici tellerdeki enerji kayıpları, akım değerinin karesiyle orantılı ve tellerin direnciyle doğru orantılıdır (bkz. Joule-Lenz yasası). Bu, elektriğin daha verimli iletimi ve dağıtımı için, akımı aynı miktarda azaltmak ve dolayısıyla taşıma kayıplarını önemli ölçüde azaltmak için önce voltajın birkaç kez artırılması gerektiği anlamına gelir. Ve sadece artan voltajı elektrik hatlarına aktarmak mantıklıdır.
Bu nedenle, elektrik ilk olarak santralden sağlanır. trafo merkezine... Burada voltaj 110-750 kV'a çıkarılır ve ancak o zaman elektrik hatlarına beslenir. Ancak kullanıcının 220 veya 380 volta ihtiyacı vardır, bu nedenle hat sonunda yüksek gerilim trafo merkezleri yardımıyla 6-35 kV'a düşürülür.
Evimizin yakınındaki bir trafo merkezine veya evin içine inşa edilmiş bir trafo kurulur. Burada voltaj tekrar düşüyor - 6-35 kV'tan 220 (380) volta düşüyor ve bu zaten tüketicilere dağıtılıyor.Giriş dağıtım cihazı aracılığıyla, bir tel ve kablo ağı farklı odalara ayrılır.