Penjanaan dan penghantaran arus elektrik berselang-seli
Arus ulang alik ialah arus yang magnitud dan arahnya berubah secara berkala. Terima kasih kepada arus ulang-alik, terdapat cahaya dan haba di rumah kita hari ini. Semua perusahaan perindustrian dan pengeluaran pada zaman kita hanya berfungsi berkat arus ulang-alik. Tanpa arus ulang-alik, kemajuan teknologi tamadun moden akan menjadi mustahil.
Untuk mendapatkan arus ulang alik, peranti elektromekanikal digunakan, yang dipanggil penjana aruhan… Di dalamnya, tenaga mekanikal yang diperoleh dalam satu cara atau yang lain dipindahkan ke pemutar, pemutar berputar, akibatnya tenaga mekanikal putaran pemutar ditukar menjadi tenaga elektrik melalui aruhan elektromagnet.
Ingat bahawa jika anda memutarkan magnet di dalam bingkai pengalir, maka akan ada induksi dalam bingkai arus ulang alik… Penjana berfungsi berdasarkan prinsip ini. Hanya dalam penjana industri, pemegun memainkan peranan bingkai, dan peranan magnet ialah pemutar dengan gegelung magnetisasi, sebenarnya elektromagnet berputar.
Dalam penjana industri, stator adalah struktur keluli yang besar dalam bentuk cincin dengan alur di bahagian dalam. Penggulungan tiga fasa tembaga diletakkan di dalam slot ini. Medan magnet, seperti yang telah kita katakan, dicipta oleh pemutar, yang merupakan teras keluli dengan sepasang (atau beberapa pasang, bergantung pada kelajuan nominal pemutar) tiang yang dibentuk oleh arus dalam penggulungan pemutar. Arus terus dibekalkan kepada belitan rotor daripada penguja.
Menurut gambarajah skema alternator aruhan dua kutub, mudah difahami bahawa garisan daya medan magnet pemutar melintasi lilitan belitan stator, manakala sekali setiap revolusi fluks magnet pemutar berubah arah dengan berkenaan dengan putaran stator yang sama.
Oleh itu, arus ulang alik dan bukannya arus terus berdenyut dihasilkan dalam belitan stator. Jika kita bercakap tentang loji kuasa nuklear, maka pemutar penjana menerima putaran mekanikal daripada stim, yang dibekalkan di bawah tekanan yang sangat besar ke bilah turbin yang disambungkan ke pemutar. Stim dalam loji tenaga nuklear dihasilkan daripada air yang dipanaskan oleh haba daripada tindak balas nuklear yang disalurkan kepada air melalui penukar haba.
Di Rusia, kekerapan arus ulang-alik dalam rangkaian ialah 50 Hz, yang bermaksud bahawa pemutar penjana dua kutub mesti membuat 50 pusingan sesaat. Jadi, dalam loji kuasa nuklear pemutar membuat 3000 pusingan seminit, yang hanya memberikan frekuensi arus yang dijana sebagai 50 Hz. Arah arus yang dihasilkan berubah mengikut hukum sinusoidal (harmonik)..
Penggulungan penjana dibahagikan kepada tiga bahagian, jadi arus ulang alik adalah tiga fasa.Ini bermakna bahawa dalam setiap satu daripada tiga bahagian belitan stator, EMF yang terhasil adalah fasa-anjakan relatif antara satu sama lain sebanyak 120 darjah. Nilai efektif voltan yang dijana dalam loji kuasa boleh dari 6.3 hingga 36.75 kV, bergantung pada jenis penjana.
Untuk menghantar tenaga elektrik pada jarak yang jauh, talian kuasa voltan tinggi (PTL)… Tetapi jika elektrik dihantar tanpa penukaran, pada voltan yang sama yang datang dari penjana, maka kehilangan tenaga semasa penghantaran akan menjadi sangat besar dan boleh dikatakan tiada apa yang akan sampai kepada pengguna akhir.
Hakikatnya ialah kehilangan tenaga dalam penghantaran wayar adalah berkadar dengan kuasa dua nilai semasa dan berkadar terus dengan rintangan wayar (lihat Undang-undang Joule-Lenz). Ini bermakna untuk penghantaran dan pengagihan elektrik yang lebih cekap, voltan mesti dinaikkan terlebih dahulu beberapa kali untuk mengurangkan arus dengan jumlah yang sama dan oleh itu mengurangkan kerugian pengangkutan dengan ketara. Dan hanya voltan yang meningkat masuk akal untuk dipindahkan ke talian kuasa.
Oleh itu, elektrik dibekalkan terlebih dahulu daripada loji kuasa ke pencawang transformer... Di sini voltan dinaikkan kepada 110-750 kV dan barulah ia disalurkan ke talian kuasa. Tetapi pengguna memerlukan 220 atau 380 volt, oleh itu di hujung talian voltan tinggi diturunkan semula dengan bantuan pencawang pengubah kepada 6-35 kV.
Transformer dipasang di pencawang berhampiran rumah kita atau dibina ke dalam rumah. Di sini voltan turun lagi — daripada 6-35 kV kepada 220 (380) volt, yang sudah diedarkan kepada pengguna.Melalui peranti pengedaran input, rangkaian wayar dan kabel mencapah ke bilik yang berbeza.