توليد ونقل التيار الكهربائي المتردد

التيار المتردد هو التيار الذي يتغير حجمه واتجاهه بشكل دوري. بفضل التيار المتردد ، يوجد ضوء وحرارة في منازلنا اليوم. تعمل جميع المؤسسات والإنتاج الصناعي في عصرنا فقط بفضل التيار المتردد. بدون التيار المتردد ، فإن التقدم التكنولوجي للحضارة الحديثة سيكون ببساطة مستحيلاً.

للحصول على التيار المتردد ، يتم استخدام الأجهزة الكهروميكانيكية ، ما يسمى مولدات الحث... في نفوسهم ، يتم نقل الطاقة الميكانيكية التي يتم الحصول عليها بطريقة أو بأخرى إلى الدوار ، حيث يدور الجزء المتحرك ، ونتيجة لذلك يتم تحويل الطاقة الميكانيكية لدوران الدوار إلى طاقة كهربائية عن طريق الحث الكهرومغناطيسي.

تذكر أنه إذا قمت بتدوير المغناطيس داخل إطار التوصيل ، فسيكون هناك تحريض في الإطار التيار المتناوب… يعمل المولد على هذا المبدأ. فقط في المولد الصناعي ، يلعب الجزء الثابت دور الإطار ، ودور المغناطيس هو دوار مع ملف ممغنط ، وهو في الواقع مغناطيس كهربائي دوار.

في المولد الصناعي ، يكون الجزء الثابت عبارة عن هيكل فولاذي ضخم على شكل حلقة بها أخاديد من الداخل. يتم وضع لف نحاسي ثلاثي الأطوار في هذه الفتحات. يتم إنشاء المجال المغناطيسي ، كما قلنا من قبل ، بواسطة الدوار ، وهو قلب فولاذي مع زوج (أو عدة أزواج ، اعتمادًا على السرعة الاسمية للدوار) للأقطاب التي شكلها التيار في الملف الدوار. يتم توفير تيار مباشر لملف الدوار من المثير.

وفقًا للرسم التخطيطي لمولد الحث ثنائي القطب ، من السهل أن نفهم أن خطوط القوة للمجال المغناطيسي الدوار تتقاطع مع لفات لف الجزء الثابت ، بينما مرة واحدة في كل ثورة يغير التدفق المغناطيسي للعضو الدوار اتجاهه مع فيما يتعلق بنفس ثورات الجزء الثابت.

وبالتالي ، يتم إنتاج التيار المتردد بدلاً من التيار المباشر النابض في لف الجزء الثابت. إذا تحدثنا عن محطة للطاقة النووية ، فإن دوار المولد يتلقى دورانًا ميكانيكيًا من البخار ، والذي يتم توفيره تحت ضغط هائل إلى ريش التوربينات المتصلة بالدوار. بخار في محطة للطاقة النووية يتم إنتاجه من الماء الذي يتم تسخينه بواسطة الحرارة الناتجة عن تفاعل نووي يتم تغذيته بالماء من خلال مبادل حراري.

في روسيا ، يبلغ تردد التيار المتردد في الشبكة 50 هرتز ، مما يعني أن دوار المولد ثنائي القطب يجب أن يحدث 50 دورة في الثانية. لذلك ، في محطة الطاقة النووية ، يقوم الدوار بعمل 3000 دورة في الدقيقة ، وهو ما يعطي ببساطة تردد التيار المتولد بمقدار 50 هرتز. اتجاه التغيرات الحالية المتولدة وفقًا للقانون الجيبي (التوافقي).

ينقسم ملف المولد إلى ثلاثة أجزاء ، وبالتالي فإن التيار المتردد ثلاثي الأطوار.هذا يعني أنه في كل جزء من الأجزاء الثلاثة من لف الجزء الثابت ، يتم إزاحة المجال الكهرومغناطيسي الناتج بالنسبة لبعضها البعض بمقدار 120 درجة. يمكن أن تتراوح القيمة الفعلية للجهد المولد في محطة توليد الكهرباء من 6.3 إلى 36.75 كيلو فولت ، حسب نوع المولد.

لنقل الطاقة الكهربائية لمسافات طويلة ، خطوط الطاقة عالية الجهد (PTL)… ولكن إذا تم نقل الكهرباء دون تحويل ، وبنفس الجهد الذي يأتي من المولد ، فإن فقد الطاقة أثناء النقل سيكون هائلاً ولن يصل أي شيء تقريبًا إلى المستخدم النهائي.

الحقيقة هي أن فقد الطاقة في أسلاك النقل يتناسب مع مربع القيمة الحالية ويتناسب طرديًا مع مقاومة الأسلاك (انظر قانون جول لينز). هذا يعني أنه من أجل نقل وتوزيع الكهرباء بشكل أكثر كفاءة ، يجب أولاً زيادة الجهد عدة مرات لتقليل التيار بنفس المقدار وبالتالي تقليل خسائر النقل بشكل كبير. وفقط الجهد الزائد هو الذي يمكن نقله إلى خطوط الكهرباء.

لذلك ، يتم توفير الكهرباء أولاً من محطة توليد الكهرباء إلى محطة المحولات الفرعية... هنا يتم زيادة الجهد إلى 110-750 كيلو فولت وعندها فقط يتم تغذية خطوط الكهرباء. لكن المستخدم يحتاج إلى 220 أو 380 فولت ، لذلك في نهاية الخط ، يتراجع الجهد العالي بمساعدة المحولات الفرعية إلى 6-35 كيلو فولت.

يتم تركيب محول في محطة فرعية بالقرب من منزلنا أو مدمج في المنزل. هنا ينخفض ​​الجهد مرة أخرى - من 6-35 كيلو فولت إلى 220 (380) فولت ، والتي تم توزيعها بالفعل على المستهلكين.من خلال جهاز توزيع المدخلات ، تتباعد شبكة من الأسلاك والكابلات إلى غرف مختلفة.