Elektrik şebekesi nasıl çalışır?
Elektrik şebekesi - belirli bir alanda çalışan trafo merkezleri, dağıtım cihazları, teller, havai ve kablo elektrik hatlarından oluşan, elektrik enerjisinin iletimi ve dağıtımı için bir dizi elektrik tesisatı. Başka bir tanım mümkündür: ilçe, yerleşim yeri, elektrik tüketicisi topraklarında bulunan bir dizi trafo merkezi ve dağıtım cihazı ve bunları birbirine bağlayan elektrik hatları.
Rusya'daki elektrik santralleri, tüm kullanıcıları için elektrik enerjisi kaynağı olan federal elektrik sisteminde birleştirilmiştir. Elektriğin iletimi ve dağıtımı, ülkenin tamamından geçen havai enerji hatları yardımıyla gerçekleştirilir. Elektrik iletimi sırasındaki kayıpları azaltmak için, elektrik hatlarında çok yüksek voltajlar (onlarca ve (daha sıklıkla) yüzlerce kilovolt) kullanılır.
Maliyet etkinliği nedeniyle, enerji aktarılırken, buluş Rus mühendis M.O. Dolivo-Dobrovolsky, elektriğin dört tel kullanılarak iletildiği üç fazlı bir alternatif akım sistemidir.Bu tellerden üçü hat veya faz olarak adlandırılır ve dördüncüsü nötr veya basitçe nötr olarak adlandırılır.
Elektrik tüketicileri güç sistemindeki gerilimden daha düşük bir gerilim için tasarlanmıştır. Gerilim iki aşamada düşürülür. İlk olarak, güç sisteminin bir parçası olan düşürme trafo merkezinde voltaj 6-10 kV'a (kivololt) düşürülür. Voltajın daha fazla düşürülmesi şu noktada gerçekleşir: trafo merkezleri… Alışıldık standart “trafo kabinleri” fabrikalara ve yerleşim bölgelerine dağılmış durumda. Trafo merkezinden sonra voltaj 220-380 V'a düşer.
Üç fazlı bir AC sistemin hat iletkenleri arasındaki gerilime hat gerilimi denir. nominal olarak rms şebeke gerilimi değeri Rusya'da 380 V'a (volt) eşittir. Nötr ile hat iletkenlerinden herhangi biri arasındaki gerilime faz denir. Doğrusal kökten üç kat daha küçüktür. Rusya'daki nominal değeri 220 V'tur.
Güç sistemi için enerji kaynağı, enerji santrallerinde kurulu üç fazlı alternatörlerdir. Jeneratörün sargılarının her biri bir hat voltajı indükler. Bobinler, jeneratörün çevresine simetrik olarak yerleştirilmiştir. Buna göre, hat gerilimleri birbirine göre faz kaymalıdır. Bu faz kayması 120 derecede sabittir.
Üç fazlı AC sistemi
Trafo merkezinden sonra tüketicilere gerilim, panolar veya (işletmelerde) dağıtım noktaları aracılığıyla sağlanır.
Bazı tüketiciler (elektrik motorları, endüstriyel ekipman, ana bilgisayarlar ve güçlü iletişim ekipmanı) üç fazlı bir elektrik şebekesine doğrudan bağlantı için tasarlanmıştır.Onlara bağlı dört kablo vardır (koruyucu topraklamayı saymaz).
Düşük güç tüketicileri (kişisel bilgisayarlar, ev aletleri, ofis ekipmanları vb.) tek fazlı bir elektrik şebekesi için tasarlanmıştır. Bunlara iki kablo bağlanmıştır (koruyucu topraklama hariç). Çoğu durumda, bu tellerden biri doğrusal, diğeri nötrdür. Standarda göre aralarındaki voltaj 220 V'tur.
Yukarıdaki rms voltaj değerleri, elektrik şebekesinin parametrelerini tamamen tüketmez. Değişken elektrik Ayrıca sıklık ile karakterize edilir. Rusya'daki nominal standart frekans 50 Hz'dir (Hertz).
Elektrik şebekesinin voltaj ve frekansının gerçek değerleri, elbette nominal değerlerden farklı olabilir.
Yeni elektrik tüketicileri şebekeye kalıcı olarak bağlanır (şebekedeki akım veya yük artar) veya bazı tüketicilerin bağlantısı kesilir (sonuç olarak şebekedeki akım veya yük azalır). Yük arttıkça şebeke gerilimi düşer, yük azaldıkça şebeke gerilimi artar.
Yük değişiminin gerilim üzerindeki etkisini azaltmak için indirici trafo merkezlerinde otomatik voltaj düzenleme sistemi… Şebekedeki yük değiştiğinde sabit (belirli sınırlar içinde ve belirli bir doğrulukla) voltajı korumak için tasarlanmıştır. Düzenleme, güçlü düşürücü transformatörlerin sargılarını tekrar tekrar değiştirerek gerçekleştirilir.
AC frekansı enerji santrallerindeki jeneratörlerin dönüş hızı tarafından belirlenir.Yük arttıkça, frekans biraz düşme eğilimi gösterir, santral kontrol sistemi çalışma sıvısının türbin içinden akış hızını arttırır ve jeneratör hızı geri yüklenir.
Tabii ki, hiçbir düzenleme sistemi (gerilim veya frekans) mükemmel şekilde çalışamaz ve her durumda elektrik şebekesinin kullanıcısı, şebekenin özelliklerinin nominal değerlerden bazı sapmalarını kabul etmelidir.
Rusya'da, elektrik enerjisinin kalitesi için gereklilikler standartlaştırılmıştır. GOST 23875-88 tanımlar verir güç kalitesi göstergelerive GOST 13109-87 bu göstergelerin değerlerini belirler. Bu standart, elektrik tüketicilerinin bağlantı noktalarındaki göstergelerin değerlerini belirler. Tüketici için bu, güç kaynağı kuruluşundan, güç sisteminin herhangi bir yerinde değil, doğrudan prizinde yerleşik normlara uyulmasını talep edebileceği anlamına gelir.
Güç kalitesinin en önemli göstergeleri, nominal değerden voltaj sapması, sinüzoidal olmayan voltaj faktörü, 50 Hz'den frekans sapmasıdır.
Standarda göre her gün zamanın en az %95'inde faz voltajı 209-231 V (%5 sapma) aralığında, frekans 49.8-50.2 Hz aralığında ve non- sinüzoidalite %5'i geçmemelidir.
Geri kalan yüzde 5 veya daha azı her gün, voltaj 198 ila 242 V (%10 sapma), frekans 49,6 ila 50,4 Hz arasında değişebilir ve sinüzoidal olmayan faktör %10'dan fazla olmamalıdır.Frekansta daha güçlü değişikliklere de izin verilir: 49,5 Hz'den 51 Hz'e, ancak bu tür değişikliklerin toplam süresi yılda 90 saati geçmemelidir.
Elektrik kesintileri, güç kalitesi göstergelerinin kısa bir süre için belirlenen sınırları aştığı durumlardır. Frekans, nominal değerden 5 Hz sapabilir. Voltaj sıfıra düşebilir. Kalite göstergeleri gelecekte eski haline getirilmelidir.
A. A. Lopukhin Sırları olmayan kesintisiz güç kaynakları