יצירה והעברה של זרם חשמלי חילופין

זרם חילופין הוא זרם שגודלו וכיוונו משתנים מעת לעת. הודות לזרם חילופין, יש היום אור וחום בבתים שלנו. כל המפעלים התעשייתיים וההפקות של זמננו עובדים רק הודות לזרם חילופין. ללא זרם חילופין, ההתקדמות הטכנולוגית של הציוויליזציה המודרנית פשוט תהיה בלתי אפשרית.

כדי להשיג זרם חילופין, משתמשים במכשירים אלקטרומכניים, מה שנקרא גנרטורים אינדוקציה... בהם, האנרגיה המכנית המתקבלת בדרך זו או אחרת מועברת אל הרוטור, הרוטור מסתובב, וכתוצאה מכך האנרגיה המכנית של סיבוב הרוטור מומרת לאנרגיה חשמלית באינדוקציה אלקטרומגנטית.

נזכיר שאם תסובב את המגנט בתוך המסגרת המוליכה, אז תהיה אינדוקציה במסגרת זרם חליפין... המחולל עובד על עיקרון זה. רק בגנרטור תעשייתי הסטטור ממלא תפקיד של מסגרת, ותפקיד המגנט הוא רוטור עם סליל מגנט, למעשה אלקטרומגנט מסתובב.

בגנרטור תעשייתי, הסטטור הוא מבנה פלדה ענק בצורת טבעת עם חריצים בפנים. סלילה תלת פאזי נחושת מונח בחריצים אלה. השדה המגנטי, כפי שכבר אמרנו, נוצר על ידי הרוטור, שהוא ליבת פלדה עם זוג (או כמה זוגות, תלוי במהירות הנומינלית של הרוטור) של הקטבים הנוצרים מהזרם בפיתול הרוטור. זרם ישר מסופק לסיבוב הרוטור מהמעורר.

על פי התרשים הסכמטי של אלטרנטור אינדוקציה דו-קוטבי, קל להבין שקווי הכוח של השדה המגנטי של הרוטור חוצים את סיבובי פיתול הסטטור, בעוד שפעם לכל סיבוב השטף המגנטי של הרוטור משנה את כיוונו עם כבוד לאותן מהפכות של הסטטור.

לפיכך, זרם חילופין ולא זרם ישר פועם מיוצר בפיתול הסטטור. אם אנחנו מדברים על תחנת כוח גרעינית, אז הרוטור של הגנרטור מקבל סיבוב מכני מקיטור, שמסופק בלחץ עצום ללהבי הטורבינה המחוברים לרוטור. קִיטוֹר בתחנת כוח גרעינית מופק ממים אשר מחוממים על ידי החום מתגובה גרעינית המוזנת למים דרך מחליף חום.

ברוסיה, התדירות של זרם חילופין ברשת הוא 50 הרץ, מה שאומר שהרוטור של גנרטור דו-קוטבי חייב לבצע 50 סיבובים בשנייה. אז, בתחנת כוח גרעינית הרוטור עושה 3000 סיבובים לדקה, מה שפשוט נותן את התדר של הזרם שנוצר כ-50 הרץ. כיוון הזרם שנוצר משתנה לפי החוק הסינוסואידי (הרמוני)..

פיתול הגנרטור מחולק לשלושה חלקים, ולכן זרם החילופין הוא תלת פאזי.המשמעות היא שבכל אחד משלושת החלקים של פיתול הסטטור, ה-EMF המתקבל מוסט פאזה ביחס זה לזה ב-120 מעלות. הערך האפקטיבי של המתח המופק בתחנת הכוח יכול להיות בין 6.3 ל-36.75 קילוואט, תלוי בסוג הגנרטור.

כדי להעביר אנרגיה חשמלית למרחקים ארוכים, קווי מתח גבוה (PTL)... אבל אם החשמל מועבר ללא המרה, באותו מתח שמגיע מהגנרטור, אז הפסדי האנרגיה במהלך ההולכה יהיו עצומים ולמעשה שום דבר לא יגיע למשתמש הקצה.

העובדה היא שהפסדי אנרגיה בחוטי שידור הם פרופורציונליים לריבוע הערך הנוכחי ופרופורציונליים ישירות להתנגדות החוטים (ראה חוק ג'ול-לנץ). המשמעות היא שלצורך הולכה והפצה יעילה יותר של חשמל, יש להגביר תחילה את המתח מספר פעמים על מנת להפחית את הזרם באותה כמות ולכן להפחית משמעותית את הפסדי התחבורה. ורק המתח המוגבר הגיוני להעביר לקווי חשמל.

לכן, חשמל מסופק תחילה מתחנת הכוח לתחנת המשנה... כאן מעלים את המתח ל-110-750 קילו-וולט ורק אז הוא מוזן לקווי החשמל. אבל המשתמש צריך 220 או 380 וולט, ולכן בסוף הקו המתח הגבוה מוריד בחזרה בעזרת תחנות שנאים ל-6-35 קילו וולט.

שנאי מותקן בתחנת משנה ליד הבית שלנו או מובנה בבית. כאן המתח יורד שוב - מ-6-35 קילו-וולט ל-220 (380) וולט, שכבר מופצים לצרכנים.דרך התקן חלוקת הקלט, רשת של חוטים וכבלים מתפצלת לחדרים שונים.