Kaip elektra perduodama dideliais atstumais. Elektros perdavimas - Žinių prekybos centras. Belaidė technologija

Pagaminta elektros energija negali būti saugoma, ji turi būti nedelsiant perduodama vartotojams. Kai buvo išrastas optimalus transportavimo būdas, prasidėjo sparti elektros energetikos plėtra.

Istorija

Pirmieji generatoriai buvo pastatyti šalia energijos vartotojų. Jie buvo mažo galingumo ir skirti tik atskiro pastato ar miesto kvartalo maitinimui. Bet tada jie priėjo prie išvados, kad daug pelningiau statyti dideles stotis išteklių koncentracijos zonose. Tai galingos hidroelektrinės – prie upių, didelės šiluminės elektrinės – šalia anglies baseinų. Tam reikia perduoti elektros energiją per atstumą.

Pirmieji bandymai tiesti perdavimo linijas buvo susidūrę su tuo, kad generatorių sujungus su maitinimo imtuvais ilgu kabeliu, dėl didžiulių šildymo nuostolių elektros perdavimo linijos gale stipriai sumažėjo galia. Reikėjo naudoti didesnio skerspjūvio ploto laidus, todėl jie gerokai pabrango, arba didinti įtampą, kad būtų sumažinta srovė.

Po eksperimentų su tiesioginės ir vienfazės kintamos srovės perdavimu naudojant viršįtampio linijas, nuostoliai išliko per dideli - 75%. Ir tik tada, kai Dolivo-Dobrovolsky sukūrė trifazę srovės sistemą, elektros perdavimo srityje įvyko lūžis: nuostoliai sumažėjo iki 20%.

Svarbu! Dabar didžioji dauguma perdavimo linijų naudoja trifazę kintamąją srovę, nors kuriamos ir nuolatinės srovės perdavimo linijos.

Energijos perdavimo schema

Nuo energijos gamybos iki jos gavimo vartotojams yra keletas grandžių:

• generatorius elektrinėje, gaminantis 6,3-24 kV įtampos elektros energiją (yra atskiri blokai su aukštesne vardine įtampa);
• pakopinės pastotės (PS);
• itin ilgos ir pagrindinės perdavimo linijos, kurių įtampa 220-1150 kV;
• didelės mazginės pastotės, mažinančios įtampą iki 110 kV;
• 35-110 kV elektros perdavimo linijos, skirtos elektros energijai perduoti į tiekimo centrus;
• papildomos pakopinės pastotės - maitinimo centrai, kur gauna 6-10 kV įtampą;
• skirstomosios elektros linijos 6-10 kV;
• transformatorių taškai (TP), TsRP, esantys šalia vartotojų, sumažinti įtampą iki 0,4 kV;
• žemos įtampos linijos, skirtos privesti prie namų ir kitų objektų.

Paskirstymo schemos

Elektros perdavimo linijos yra oras, kabelis ir kabelis-oras. Siekiant padidinti patikimumą, elektros energija daugeliu atvejų perduodama keliais būdais. Tai yra, dvi ar daugiau linijų yra prijungtos prie pastočių magistralių.

Yra dvi 6-10 kV elektros paskirstymo schemos:

1. Pagrindinės, kai 6-10 kV linija yra įprasta maitinti kelias transformatorines pastotes, kurios gali būti išdėstytos per visą ilgį. Jei tuo pačiu metu pagrindinė elektros perdavimo linija gauna energiją iš dviejų skirtingų tiektuvų iš abiejų pusių, tokia schema vadinama žiedu. Tuo pačiu metu normaliai veikiant jis maitinamas iš vieno tiektuvo, o nuo kito atjungiamas perjungimo įtaisais (jungikliais, skyrikliais);

1. Radialinis. Šioje schemoje visa galia yra sutelkta perdavimo linijos gale, kuri skirta tiekti energiją vienam vartotojui.

Linijoms, kurių įtampa yra 35 kV ir didesnė, naudojamos schemos:

1. Radialinis. Maitinimas į pastotę ateina per vienos grandinės arba dviejų grandinių maitinimo liniją iš vienos mazginės pastotės. Ekonomiškiausia schema yra su viena linija, tačiau ji yra labai nepatikima. Dviejų grandinių elektros linijų dėka sukuriama atsarginė galia;
2. Žiedas. Pastotės magistrales maitina mažiausiai dvi elektros linijos iš nepriklausomų šaltinių. Tuo pačiu metu maitinimo linijose gali būti šakų (čiaupo linijų), kurios eina į kitas pastotes. Bendras atjungimo pastočių skaičius turi būti ne daugiau kaip trys vienai elektros linijai.

Svarbu!Žiedinį tinklą maitina mažiausiai dvi mazginės pastotės, kurios, kaip taisyklė, yra dideliu atstumu viena nuo kitos.

Transformatorių pastotės

Transformatorių pastotės kartu su elektros linijomis yra pagrindinis elektros energijos tiekimo sistemos komponentas. Jie skirstomi į:

1. Didėja. Jie yra šalia elektrinių. Pagrindinė įranga – galios transformatoriai, didinantys įtampą;
2. Nuleidimas. Jie yra kitose elektros tinklo dalyse, esančiose arčiau vartotojų. Sudėtyje yra žeminamieji transformatoriai.

Yra ir konvertuojančių pastočių, bet jos nepriklauso transformatorinėms. Jie naudojami konvertuoti kintamąją srovę į nuolatinę srovę, taip pat gauti kitokio dažnio srovę.

Pagrindinė transformatorių pastočių įranga:

1. Aukštos ir žemos įtampos skirstomieji įrenginiai. Jis gali būti atviro tipo (ORU), uždaro tipo (ZRU) ir pilnas (KRU);
2. Galios transformatoriai;
3. Valdymo pultas, relinė, kurioje sutelkta apsaugos įranga ir automatinis perjungimo prietaisų, signalizacijų, matavimo priemonių ir elektros skaitiklių valdymas. Paskutiniai dviejų tipų įrenginiai, taip pat kai kurie apsaugos tipai, taip pat gali būti skirstomuosiuose įrenginiuose;

1. Pastotės pagalbinė įranga, kurią sudaro pagalbiniai transformatoriai (TSN), mažinantys įtampą nuo 6-10 iki 0,4 kV, 0,4 kV SN šynos su perjungimo įrenginiais, akumuliatoriaus baterija, įkrovimo įrenginiai. Iš SN maitinama apsauga, pastočių apšvietimas, šildymas, transformatorių pūtimo (aušinimo) varikliai ir kt.. Traukos geležinkelio pastotėse pagalbiniai transformatoriai gali turėti 27,5 arba 35 kV pirminę įtampą;
2. Skirstytuvuose yra transformatorių, maitinimo ir išėjimo linijų bei 6-10 kV tiektuvų perjungimo įtaisai: skyrikliai, automatiniai jungikliai (vakuuminis, SF6, alyvos, oro). Apsaugos ir matavimo grandinėms maitinti naudojami įtampos transformatoriai (VT) ir srovės transformatoriai (CT);
3. Apsaugos nuo viršįtampių įrenginiai: iškrovikliai, viršįtampių ribotuvai (viršįtampių ribotuvai);
4. Srovę ribojantys ir lankiniai reaktoriai, kondensatorių blokai ir sinchroniniai kompensatoriai.

Paskutinė žeminamųjų pastočių grandis yra transformatorių taškai (TP, KTP-complete, MTP-stiebas). Tai nedideli įrenginiai, kuriuose yra 1, 2, rečiau 3 transformatoriai, kartais sumažinantys įtampą nuo 35, dažniau nuo 6-10 kV iki 0,4 kV. Žemos įtampos pusėje sumontuotos automatinės mašinos. Nuo jų nukrypsta linijos, tiesiogiai paskirstančios elektros energiją tikriems vartotojams.

Perdavimo linijų galia

Perduodant elektros energiją, pagrindinis rodiklis yra perdavimo linijos perdavimo pajėgumas. Jis apibūdinamas linija perduodamos aktyviosios galios verte įprastomis darbo sąlygomis. Pralaidumas priklauso nuo elektros perdavimo linijos įtampos, jos ilgio, skerspjūvio matmenų, linijos tipo (CL arba VL). Tuo pačiu metu natūrali galia, kuri nepriklauso nuo perdavimo linijos ilgio, yra aktyvioji galia, kuri perduodama išilgai linijos, visiškai kompensuojant reaktyvųjį komponentą. Praktiškai tokių sąlygų neįmanoma pasiekti.

Svarbu! Maksimali perduodama galia elektros linijoms, kurių įtampa yra 110 kV ir mažesnė, ribojama tik šildant laidus. Aukštesnės įtampos linijose taip pat atsižvelgiama į elektros energijos sistemos statinį stabilumą.

Kai kurios oro linijų pralaidumo vertės, kai efektyvumas = 0,9:

• 110 kV: natūrali galia - 30 mW, maksimali - 50 mW;
• 220 kV: natūrali galia - 120-135 mW, maksimali - 350 mW stabilumui ir 280 mW šildymui;
• 500 kV: natūrali galia - 900 mW, maksimali - 1350 mW stabilumui ir 1740 mW šildymui.

Elektros energijos praradimas

Ne visa elektrinėje pagaminta elektros energija pasiekia vartotoją. Energijos nuostoliai gali būti:

1. Techninė. Atsiranda dėl laidų, transformatorių ir kitos šildymo įrangos nuostolių bei dėl kitų fizikinių procesų;
2. Energetikos įmonių apskaitos sistemos netobulumas;
3. Komercinis. Atsiranda dėl galios nuėmimo, be matavimo prietaisų, skirtumo tarp faktiškai suvartotos ir skaitiklio sunaudotos galios ir kt.

Energijos perdavimo technologijos nestovi vietoje. Plėtojamas superlaidžių kabelių naudojimas, kuris leidžia sumažinti nuostolius beveik iki nulio. Belaidis elektros perdavimas nebėra svajonė, kaip įkrauti mobiliuosius įrenginius. O Pietų Korėjoje jie dirba kurdami belaidžio energijos perdavimo sistemą elektrifikuotoms transporto priemonėms.

Vaizdo įrašas

Bendrojo ir profesinio švietimo ministerija

GOU NPO Sverdlovsko sritis

Nižnij Tagilo profesionalus licėjus „Metallurg“

ESĖ

Elektros energijos perdavimas atstumu

Menininkas: Bakhteris Nikolajus ir Borisovas Jaroslavas

Vadovas: fizikos mokytoja Reddikh Liudmila Vladimirovna

Nižnij Tagilas 2008 m

Įvadas

1 skyrius

2 skyrius. Elektros energijos gamyba

1 kintamosios srovės generatorius

2 MHD generatorius

3 Plazmos generatorius - plazminis degiklis

3 skyrius. Jėgos perdavimas

1 Elektros linijos

2 transformatorius

4 skyrius

1 Plieno gamyba elektrinėse krosnyse

2 Tipiniai elektros energijos imtuvai

Išvada

Bibliografija

Įvadas

Sverdlovsko srities elektros tinklų kompleksas, įskaitant Nižnij Tagilo energetikos centrą, yra ant didelių transformacijų slenksčio. Siekdama išvengti energetinės krizės Vidurio Urale, Sverdlovsko srities vyriausybė parengė ir patvirtino pagrindines elektros energetikos pramonės plėtros kryptis ateinantiems dešimčiai metų. Pirmiausia kalbame apie naujos kartos, tai yra elektrinių, gaminančių elektrą, statybą ir tolesnę elektros tinklų komplekso plėtrą – pastočių, transformatorių punktų ir įvairios įtampos elektros perdavimo linijų statybą ir rekonstrukciją. . Dar pernai sudarėme ir patvirtinome ilgalaikę investicijų programą iki 2012 m., kurioje nurodėme konkrečius rekonstruotinus ir statytinus elektros energetikos objektus.

Iki 2001 metų Tagilo regione netrūko energetinių pajėgumų. Bet tada, po daugelio metų krizės, mūsų pramonės įmonės pakilo į kalną, kaip sakoma, vidutinis ir smulkus verslas pradėjo aktyviai vystytis, o elektros suvartojimas smarkiai išaugo. Šiandien Nižnij Tagilo energijos pajėgumų deficitas viršija 51 megavatą. Tai... beveik dvi lentos. Tačiau palyginimas su Clapboard yra sąlyginis. Tiesą sakant, energijos pajėgumų trūkumo problema šiuo metu aktualiausia centrinei Nižnij Tagilo daliai. Prieš keturiasdešimt metų pastatyta pastotė Krasnyj Kamen, nuo kurios faktiškai priklauso miesto centro energijos tiekimas, yra morališkai ir fiziškai pasenusi ir veikia ties savo galimybių riba. Deja, nauji vartotojai negali prisijungti prie tinklo.

Nižnij Tagil reikia naujos pastotės – 110/35/6 kV įtampos pastotės „Prirečnaja“. Preliminariais skaičiavimais, kapitalo investicijų suma į Prirechnaya statybą bus apie 300 milijonų rublių. „Sverdlovenergo“ investicijų programa Nižnij Tagilyje taip pat apima „Sojuznaya“ pastotės rekonstrukciją, „Altaiskaya“ pastotės Vagonkoje ir „Demidovskiy“ perjungimo taško statybą Galjankos rajone, o tai iš esmės pagerins visą miesto energijos tiekimo sistemą. Pagrindinis šių metų įvykis – pastotė „Staratel“, į kurios rekonstrukciją „Sverdlovenergo“ investavo 60 mln. Kitas, taip pat reikšmingas, 2007 m. įvykis buvo naujos, antrosios transformatoriaus paleidimas Galjankos pastotėje.

Prasidėjo 110 kV įtampos ir beveik 18 kilometrų bendro ilgio elektros perdavimo linijos Černoistochinskas – Belogorye tiesimo pradžia. Šis objektas taip pat įtrauktas į „Sverdlovenergo“ investicijų programą. Pradėjus eksploatuoti naują aukštos įtampos elektros liniją, bus galima patikimiau tiekti elektrą ne tik Belajos kalnų slidinėjimo kompleksui, bet ir visai gretimai teritorijai – Uraletso, Visimo, Visimo-Utkinsko kaimams ir kitoms gyvenvietėms. . Pasakysiu dar daugiau: Belogorye projekte taip pat numatyta statyti naują Belogorye pastotę Uralets kaime ir rekonstruoti visą Uralets tinklų kompleksą, kuris yra ne mažiau kaip 20 kilometrų tinklų, kurių įtampa yra 0,4-6 kV. .

Savo rašinio tikslu nusprendėme iškelti klausimą apie elektros perdavimą ne tik per atstumą, bet ir kaip būtiną komponentą plieno gamyboje, nes mūsų profesija yra neatsiejamai susijusi su šiuo elektrinio plieno gamybos procesu.

Siekdami šio tikslo nusprendėme išsikelti keletą svarbių uždavinių: 1) išstudijuoti papildomą literatūrą, susijusią su elektros energijos perdavimu ir elektrometalurgija; 2) susipažinti su naujais generatorių ir transformatorių tipais; 3) atsižvelgti į elektros srovę nuo jos gavimo iki pristatymo vartotojui; 4) nagrinėti fizinius ir mechaninius plieno gamybos elektrinėse krosnyse procesus.

Iš pradžių žmonės nemokėjo plienuoti, o įvairių įrankių gamybai naudojo vietinės kilmės medžiagas (varį, auksą ir meteorizuotą geležį). Tačiau šių metodų žmogaus poreikiams nepakako. Dažnai žmonės ieškodavo galimybės gauti metalo iš rūdos, rastos žemės paviršiuje.

O antrojo ir pirmojo tūkstantmečių prieš Kristų sandūroje gimė pirmasis metalurgijos etapas. Žmonija perėjo prie tiesioginės geležies gamybos iš rūdos, sumažindama primityvias krosnis. Kadangi šiame procese buvo naudojamas „neapdorotas“ pūtimas (ne pašildytas oras), metodas buvo vadinamas neapdorotu pūtimu.

Antrasis plieno gamybos etapas (XIV-XVIII a.) pasižymėjo krosnių tobulėjimu, sūrio pūtimo krosnių tūrio augimu. Vandens rato išvaizda ir panaudojimas dumplių varymui leido sustiprinti sprogimą, padidinti temperatūrą krosnies židinyje ir pagreitinti cheminių reakcijų eigą.

Trečiasis etapas buvo pažangesnio ir produktyvesnio metodo, leidžiančio gauti mažai anglies turinčios tešlos pavidalo geležies, gamyba - vadinamasis pudavimo procesas - ketaus pavertimo geležimi procesas ant ugnią atspindinčios (pudlingos) krosnies židinio. .

Ketvirtajam etapui (XIX a. pabaiga ir XX a. vidurys) gamyboje pradėti naudoti keturi plieno gavimo būdai – Bessemer, Thomas, židinys, konverteris ir elektrinė plieno gamyba, kuri, beje, norėtume pakalbėti apie tai abstrakčiai kaip plieno gamintojų pakalikų elektros naudojimo pavyzdį.

1 skyrius

Elektros lemputės laidus sujungiame su elektros baterija. Laidai, lemputės siūlelis sudarė uždarą grandinę – elektros grandinę. Šioje grandinėje teka elektros srovė, kuri kaitina lempos kaitinimo siūlą, kol jis užsidega. Kas yra elektros srovė? Tai yra nukreiptas įkrautų dalelių judėjimas.

Baterijoje vyksta cheminės reakcijos, dėl kurių „-“ (minuso) ženklu pažymėtame gnybte kaupiasi elektronai - mažiausią krūvį turinčios medžiagos dalelės. Metalas, iš kurio pagaminti elektros lemputės laidai ir siūlas, susideda iš atomų, kurie sudaro kristalinę gardelę. Elektronai gali laisvai praeiti per šią gardelę. Elektronų srautas per laidininkus (vadinamąsias medžiagas, kurios perduoda elektros srovę) iš vieno akumuliatoriaus gnybto į kitą - tai elektros srovė. Kuo daugiau elektronų praeina per laidininką, tuo didesnė elektros srovė. Išmatuokite srovę amperais (A). Jeigu laidininku teka 1 A srovė, tai laidininko skerspjūviu kas sekundę praskrenda 6,24 * 1018 elektronų. Šis elektronų skaičius turi 1 C (kulono) krūvį.

Elektros srovę grandinėje, kurią sudaro laidai, lempos siūlelis ir baterija, galima palyginti su skysčio srautu, judančiu vandens vamzdžiais. Jungiamieji laidai yra didelio skerspjūvio vamzdžio sekcijos, lemputės kaitinimo siūlelis yra plonas vamzdelis, o akumuliatorius yra siurblys, sukuriantis slėgį. Kuo didesnis slėgis, tuo didesnis skysčio srautas. Baterija elektros grandinėje sukuria įtampą (slėgį). Kuo didesnė įtampa, tuo didesnė srovė grandinėje. Įtampa matuojama voltais (V). norint praleisti srovę per kišeninę žibintuvėlio lemputę, kurios sriegis švytėtų, reikalinga 3-4 V įtampa Namų butams tiekiama 127 arba 220 V įtampa, o srovė yra perduodamas elektros linijomis (elektros linijomis), esant šimtų kilovoltų (kV) įtampai. Elektros energija, kuri išsiskiria per 1 s (galia), yra lygi srovės stiprumo ir įtampos sandaugai. Galia, esant 1 A srovei ir 1 V įtampai, yra lygi 1 vatui (W).

Ne visos medžiagos laisvai praleidžia elektros srovę, pavyzdžiui, stiklas, porcelianas, guma beveik nepraleidžia elektros srovės. Tokios medžiagos vadinamos izoliatoriais arba dielektrikais. Laidininkai izoliuoti guma, aukštos įtampos elektros linijų izoliatoriai gaminami iš stiklo ir porceliano. Tačiau net metalai atsparūs elektros srovei. Judėdami elektronai „stumia“ metalą sudarančius atomus, priverčia juos greičiau judėti – įkaitina laidininką. Laidininkų kaitinimą elektros srove pirmieji ištyrė rusų mokslininkas E. H. Lencas ir anglų fizikas D. Džoulas. Elektros srovės savybė šilumos laidininkams plačiai naudojama inžinerijoje. Elektros srovė šviečia elektros lempų ir elektrinių šildytuvų siūlus, lydo plieną elektrinėse krosnyse.

1820 metais danų fizikas G.-H. Oerstedas atrado, kad magnetinė adata nukrypsta šalia srovės laidininko. Taigi buvo atrasta nepaprasta elektros srovės savybė sukurti magnetinį lauką. Šį reiškinį išsamiai ištyrė prancūzų mokslininkas A. Ampère'as. Jis nustatė, kad du lygiagrečiai laidai, tekant srovę ta pačia kryptimi, traukia vienas kitą, o jei srovių kryptys yra priešingos, laidai atstumia. Amperas šį reiškinį paaiškino magnetinių laukų, kuriuos sukuria srovės, sąveika. Laidų sąveikos su srovės ir magnetiniais laukais poveikis naudojamas elektros varikliuose, elektros relėse ir daugelyje elektros matavimo prietaisų.

Dar vieną elektros srovės savybę galima aptikti leidžiant srovę per elektrolitą – druskos, rūgšties ar šarmo tirpalą. Elektrolituose medžiagos molekulės suskaidomos į jonus – molekulių daleles, turinčias teigiamą arba neigiamą krūvį. Elektrolito srovė yra jonų judėjimas. Norėdami praleisti srovę per elektrolitą, į jį nuleidžiamos dvi metalinės plokštės, prijungtos prie srovės šaltinio. Teigiami jonai juda link elektrodo, prijungto prie neigiamo gnybto. Prie elektrodų susidaro jonai. Šis procesas vadinamas elektrolize. Elektrolizės pagalba galima išskirti grynus metalus nuo druskų, chromuoti ir nikeliuoti įvairius daiktus, atlikti sudėtingiausią gaminių apdirbimą, kurio neįmanoma atlikti paprastomis metalo pjovimo staklėmis, ir atskirti vandenį į jo sudedamąsias dalis – vandenilį. ir deguonies.

Elektrolizės voniose, lemputėje, prijungtoje prie žibintuvėlio baterijos, srovė visą laiką teka viena kryptimi ir srovės stiprumas nekinta. Ši srovė vadinama nuolatine. Tačiau technikoje dažniau naudojama kintamoji srovė, kurios kryptis ir stiprumas periodiškai keičiasi. Viso srovės krypties keitimo ciklo laikas vadinamas periodu, o periodų skaičius per 1 s – kintamosios srovės dažniu. Pramoninė srovė, kuri varo mašinas, apšviečia gatves ir butus, kinta 50 periodų dažniu per 1 s. Kintamoji srovė gali būti lengvai transformuojama - padidinkite ir sumažinkite jos įtampą naudojant transformatorius.

Išradus telegrafą ir telefoną informacijai perduoti naudojama elektros srovė. Iš pradžių išilgai laidų buvo perduodami ilgi ir trumpi nuolatinės srovės impulsai, atitinkantys Morzės abėcėlės taškelius ir brūkšnius. Tokie srovės impulsai, arba pulsuojanti srovė, bet su sudėtingesne informacijos kodavimo sistema, naudojami šiuolaikiniuose elektroniniuose kompiuteriuose (kompiuteriuose) skaičiams, komandoms ir žodžiams perkelti iš vieno mašinos įrenginio į kitą.

Kintamoji srovė taip pat gali būti naudojama informacijai perduoti. Informacija gali būti perduodama kintamąja srove tam tikru būdu keičiant srovės svyravimų amplitudę. Toks informacijos kodavimas vadinamas amplitudės moduliacija (AM). Taip pat galima keisti kintamosios srovės virpesių dažnį taip, kad tam tikra informacija atitiktų tam tikrą dažnio pokytį. Šis kodavimas vadinamas dažnio moduliavimu (FM). Radijo imtuvai turi AM ir FM kanalus, kurie „dekoduoja“ – virsta garsu – antenos priimamų radijo bangų amplitudės ar dažnio moduliuotus virpesius.

Mūsų laikais elektros srovė buvo pritaikyta visose žmogaus veiklos srityse. Staklių ir mašinų pavara, automatinės valdymo ir valdymo sistemos, daugybė tyrimų laboratorijų prietaisų ir buitinės technikos neįsivaizduojamos be elektros srovės naudojimo. Šiuolaikiniai telefonai ir telegrafas, radijas ir televizija, elektroniniai kompiuteriai nuo kišeninių skaičiuoklių iki erdvėlaivių skrydžius valdančių mašinų – visa tai įrenginiai, pagrįsti sudėtingiausiomis elektros srovės grandinėmis.

2 skyrius. Elektros energijos gamyba

.1 kintamosios srovės generatorius

Elektros energija turi neabejotinų pranašumų prieš visas kitas energijos formas. Jis gali būti perduodamas laidais dideliais atstumais su santykinai mažais nuostoliais ir patogiai paskirstytas tarp vartotojų. Svarbiausia, kad šią energiją būtų galima lengvai paversti bet kokiomis kitomis formomis naudojant gana paprastus įrenginius: mechaninius, vidinius (kūnų šildymą), šviesos energiją ir kt.

Kintamoji srovė turi pranašumą prieš nuolatinę srovę, nes įtampa ir srovės stipris gali būti konvertuojami (transformuojami) labai plačiame diapazone, beveik neprarandant energijos. Tokios transformacijos būtinos daugelyje elektros ir radijo inžinerijos įrenginių. Tačiau ypač didelis įtampos ir srovės transformacijos poreikis atsiranda perduodant elektros energiją dideliais atstumais.

Elektros srovė generuojama generatoriuose – įrenginiuose, kurie vienos ar kitos formos energiją paverčia elektros energija. Generatoriai apima galvaninius elementus, elektrostatines mašinas, termobaterijas, saulės baterijas ir kt. Nagrinėjamos galimybės sukurti iš esmės naujų tipų generatorius. Pavyzdžiui, kuriamos vadinamosios kuro energijos, kuriose vandenilio ir deguonies reakcijos metu išsiskirianti energija tiesiogiai paverčiama elektros energija. Sėkmingas darbas vyksta kuriant magnetohidrodinaminius generatorius (MHD generatorius). MHD generatoriuose magnetiniame lauke judančios karštų jonizuotų dujų (plazmos) srovės mechaninė energija tiesiogiai paverčiama elektros energija.

Kiekvieno iš išvardytų elektros generatorių tipų apimtį lemia jų charakteristikos. Taigi elektrostatinės mašinos sukuria didelį potencialų skirtumą, bet negali sukurti jokios reikšmingos srovės grandinėje. Galvaniniai elementai gali duoti didelę srovę, tačiau jų veikimo trukmė nėra didelė.

Mūsų laikais vyraujantį vaidmenį atlieka elektromechaniniai indukciniai generatoriai. Šie generatoriai mechaninę energiją paverčia elektros energija. Jų veikimas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškiniu. Tokie generatoriai turi gana paprastą įrenginį ir leidžia gauti dideles sroves esant pakankamai aukštai įtampai.

Ateityje, kalbėdami apie generatorius, turėsime omenyje būtent indukcinius elektromechaninius generatorius.

Šiandien yra daug įvairių tipų indukcinių generatorių. Bet jie visi susideda iš tų pačių pagrindinių dalių. Tai, pirma, elektromagnetas arba nuolatinis magnetas, sukuriantis magnetinį lauką, ir, antra, apvija, kurioje indukuojamas kintamas EML (nagrinėjamame generatoriaus modelyje tai yra besisukantis rėmas). Kadangi nuosekliai sujungtuose posūkiuose sukeltas EML sumuojasi, indukcinio EML amplitudė kadre yra proporcinga apsisukimų skaičiui jame. Jis taip pat yra proporcingas kintamo magnetinio srauto Фm = BS per kiekvieną posūkį amplitudei.

Norint gauti didelį magnetinį srautą generatoriuose, naudojama speciali magnetinė sistema, susidedanti iš dviejų elektrinio plieno šerdžių. Apvijos, sukuriančios magnetinį lauką, dedamos į vienos šerdies griovelius, o apvijos, kuriose sukeliamas EML, dedamos į kito griovelius. Viena iš šerdžių (dažniausiai vidinė) kartu su apvija sukasi aplink horizontalią arba vertikalią ašį. Todėl jis vadinamas rotoriumi (arba armatūra). Fiksuota šerdis su apvija vadinama statoriumi (arba induktoriumi). Tarpas tarp statoriaus ir rotoriaus šerdžių daromas kuo mažesnis. Tai suteikia didžiausią magnetinės indukcijos srauto vertę.

19 paveiksle parodytame generatoriaus modelyje sukasi vielinis rėmas, kuris yra rotorius (nors ir be geležinės šerdies). Magnetinį lauką sukuria stacionarus nuolatinis magnetas. Žinoma, būtų galima daryti priešingai – pasukti magnetą, o rėmą palikti nejudantį.

Dideliuose pramoniniuose generatoriuose sukasi elektromagnetas, kuris yra rotorius, o apvijos, kuriose sukeliamas EML, yra išdėstytos statoriaus plyšiuose ir lieka nejudančios. Faktas yra tas, kad reikia tiekti srovę į rotorių arba nukreipti ją nuo rotoriaus apvijos į išorinę grandinę, naudojant slankiuosius kontaktus. Norėdami tai padaryti, rotorius turi slydimo žiedus, pritvirtintus prie jo apvijos galų. Fiksuotos plokštės – šepečiai – prispaudžiamos prie žiedų ir sujungia rotoriaus apviją su išorine grandine. Elektromagneto, sukuriančio magnetinį lauką, apvijų srovės stipris yra daug mažesnis už srovės stiprumą, kurį generatorius perduoda išorinei grandinei. Todėl patogiau pašalinti susidariusią srovę iš fiksuotų apvijų, o palyginti silpną srovę tiekti per slankiojančius kontaktus į besisukantį elektromagnetą. Šią srovę generuoja atskiras nuolatinės srovės generatorius (žadintuvas), esantis ant to paties veleno.

Mažos galios generatoriuose magnetinį lauką sukuria besisukantis nuolatinis magnetas. Šiuo atveju žiedai ir šepečiai visai nereikalingi.

EML atsiradimas fiksuotose statoriaus apvijose paaiškinamas tuo, kad jose atsiranda sūkurinis elektrinis laukas, atsirandantis dėl magnetinio srauto pasikeitimo rotoriaus sukimosi metu.

Jei plokščias rėmas sukasi vienodame magnetiniame lauke, tada sugeneruoto EML periodas yra lygus rėmo sukimosi periodui. Tai ne visada patogu. Pavyzdžiui, norint gauti kintamąją srovę, kurios dažnis yra 50 Hz, rėmas turi padaryti 50 apsisukimų / s vienodame magnetiniame lauke, t.y. 3000 aps./min Toks pats sukimosi greitis bus reikalingas, kai sukasi dviejų polių nuolatinis magnetas arba dviejų polių elektromagnetas. Iš tiesų, magnetinio srauto, prasiskverbiančio į statoriaus apvijos posūkius, kitimo laikotarpis turėtų būti lygus 1/50 s. Norėdami tai padaryti, kiekvienas rotoriaus polius turi praeiti 50 kartų per sekundę. Sukimosi greitis gali būti sumažintas, jei kaip rotorius naudojamas elektromagnetas su 2, 3, 4 ... porų polių. Tada generuojamos srovės periodas atitiks laiką, reikalingą rotoriui pasukti atitinkamai 1/2, 1/3, 1/4 ... apskritimo. Todėl rotorius gali suktis 2, 3, 4 ... kartus lėčiau. Tai svarbu, kai generatorius varomas mažo greičio varikliais, pavyzdžiui, hidraulinėmis turbinomis. Taigi „Volgos“ „Uglich“ HE generatorių rotoriai sukuria 62,5 aps./min. ir turi 48 poras polių.

2,2 MHD generatorius

Šiluminės elektrinės (TPP) yra šiuolaikinės energetikos pagrindas. Šiluminės elektrinės veikimas pagrįstas iškastinio kuro deginimo metu išsiskiriančios šiluminės energijos pavertimu iš pradžių į mechaninę garo ar dujų turbinos veleno sukimosi energiją, o vėliau elektros generatoriaus pagalba į elektros energija. Dėl tokios dvigubos konversijos išeikvojama daug energijos – ji šilumos pavidalu išleidžiama į orą, išleidžiama šildymo įrangai ir pan.

Ar įmanoma sumažinti šias nevalingas energijos sąnaudas, sutrumpinti energijos konversijos procesą, neįtraukti tarpinių energijos konversijos etapų? Pasirodo, gali. Viena iš jėgainių, kuri judančio elektrai laidžio skysčio ar dujų energiją paverčia tiesiai į elektros energiją, yra magnetohidrodinaminis generatorius arba trumpiau MHD generatorius.

Kaip ir įprastuose elektros generatoriuose, MHD generatorius yra pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškiniu: laidininke, kertančiame magnetinio lauko linijas, atsiranda elektros srovė. MHD generatoriuje toks laidininkas yra vadinamasis darbinis skystis – skystas, dujinis arba skystas metalas, turintis didelį elektros laidumą. Paprastai MHD generatoriai naudoja kaitinamąsias jonizuotas dujas arba plazmą. Plazmai judant per magnetinį lauką, joje atsiranda priešingos krypties krūvininkų srautai – laisvieji elektronai ir teigiami jonai.

MHD generatorius susideda iš kanalo, kuriuo juda plazma, elektromagneto, sukuriančio magnetinį lauką, ir elektrodų, kurie išspaudžia krūvininkus. Dėl to tarp priešingai išdėstytų elektrodų atsiranda potencialų skirtumas, dėl kurio išorinėje grandinėje, prijungtoje prie jų, atsiranda elektros srovė. Taigi MHD generatoriuje judančios plazmos energija paverčiama tiesiogiai elektros energija, be jokių tarpinių transformacijų.

Pagrindinis MHD generatoriaus pranašumas, palyginti su įprastais elektromagnetiniais generatoriais, yra tai, kad jame nėra judančių mechaninių komponentų ir dalių, tokių kaip, pavyzdžiui, turbo ar hidrogeneratoriuje. Ši aplinkybė leidžia žymiai padidinti pradinę darbinio skysčio temperatūrą, taigi ir generatoriaus efektyvumą.

Pirmasis eksperimentinis MHD generatorius, kurio galia siekė tik 11,5 kW, buvo pastatytas 1959 metais JAV. 1965 metais SSRS buvo ištirtas pirmasis sovietinis MHD generatorius, o 1971 metais paleista bandomoji jėgainė – savotiška jėgainė su 25 MW galios MHD generatoriumi. Tokios elektrinės gali būti naudojamos, pavyzdžiui, kaip atsarginiai ar avariniai elektros energijos šaltiniai, taip pat maitinimo šaltiniai tokiems įrenginiams, kuriems per trumpą laiką reikia sunaudoti daug elektros energijos.

2.3 Plazmos generatorius – plazminis degiklis

Jei kieta medžiaga stipriai kaitinama, ji virsta skysčiu. Jei dar pakelsite temperatūrą, skystis išgaruos ir virs dujomis.

Bet kas atsitiks, jei ir toliau didinsite temperatūrą? Medžiagos atomai pradės prarasti elektronus, virsdami teigiamais jonais. Vietoj dujų susidaro dujinis mišinys, susidedantis iš laisvai judančių elektronų, jonų ir neutralių atomų. Tai vadinama plazma.

Šiais laikais plazma plačiai naudojama įvairiose mokslo ir technikos srityse: metalų terminiam apdorojimui, įvairių jų dangų dengimui, lydymui ir kitoms metalurginėms operacijoms. Pastaraisiais metais plazma buvo plačiai naudojama chemikų. Jie nustatė, kad daugelio cheminių reakcijų greitis ir efektyvumas labai padidėja plazmos srovėje. Pavyzdžiui, į vandenilio plazmos srovę įvedus metaną, jis gali būti paverstas labai vertingu acetilenu. Arba sutvarkykite aliejaus garus į daugybę organinių junginių – etileną, propileną ir kitus, kurie vėliau pasitarnauja kaip svarbi žaliava įvairių polimerinių medžiagų gamybai.

Plazmos generatoriaus - plazminio degiklio schema

plazmos srovė;

lankinis išlydis;

Dujų „sukimosi“ kanalai;

Ugniai atsparus metalo katodas;

plazmos dujos;

Elektrodo laikiklis;

išleidimo kamera;

Solenoidas;

Varinis anodas.

Kaip sukurti plazmą? Šiuo tikslu naudojamas plazminis degiklis arba plazmos generatorius.

Įdėjus metalinius elektrodus į indą su dujomis ir įjungus aukštą įtampą, įvyks elektros iškrova. Dujose visada yra laisvųjų elektronų. Veikiant elektros srovei, jie įsibėgėja ir, susidūrę su neutralių dujų atomais, išmuša iš jų elektronus ir suformuoja elektriškai įkrautas daleles – jonus, t.y. jonizuoja atomus. Išsiskyrusius elektronus taip pat pagreitina elektrinis laukas ir jie jonizuoja naujus atomus, dar labiau padidindami laisvųjų elektronų ir jonų skaičių. Procesas vystosi kaip lavina, medžiagos atomai labai greitai jonizuojasi ir medžiaga virsta plazma.

Šis procesas vyksta lankiniame plazminiame degiklyje. Jame tarp katodo ir anodo susidaro aukšta įtampa, kuri gali būti, pavyzdžiui, metalas, kurį reikia apdoroti naudojant plazmą. Išleidimo kameros erdvėje dažniausiai su dujomis tiekiama plazmą formuojanti medžiaga – oras, azotas, argonas, vandenilis, metanas, deguonis ir kt. Veikiant aukštai įtampai, dujose atsiranda iškrova, o tarp katodo ir anodo susidaro plazmos lankas. Kad išmetimo kameros sienelės neperkaistų, jos aušinamos vandeniu. Tokio tipo įrenginiai vadinami plazminiais degikliais su išoriniu plazmos lanku. Jie naudojami metalų pjovimui, suvirinimui, lydymui ir kt.

Plazmos degiklis, skirtas sukurti plazmos purkštuką, yra išdėstytas šiek tiek kitaip. Plazmą formuojančios dujos dideliu greičiu pučiamos per spiralinių kanalų sistemą ir „uždegamos“ erdvėje tarp katodo ir iškrovos kameros sienelių, kurios yra anodas. Plazma, dėl spiralinių kanalų besisukanti į tankią čiurkšlę, išleidžiama iš antgalio, o jos greitis gali siekti nuo 1 iki 10 000 m/s. Induktoriaus sukuriamas magnetinis laukas padeda „išspausti“ plazmą nuo kameros sienelių ir padaryti jos srovę tankesnę. Plazmos srovės temperatūra purkštuko išleidimo angoje yra nuo 3000 iki 25000 K.

Dar kartą pažiūrėkite į šį piešinį. Ar tai jums primena ką nors gerai žinomo?

Žinoma, tai reaktyvinis variklis. Reaktyvinio variklio traukos jėgą sukuria karštų dujų srove, dideliu greičiu išmetama iš purkštuko. Kuo didesnis greitis, tuo didesnė traukos jėga. Kas negerai su plazma? Purkštuko greitis gana tinkamas – iki 10 km/s. O specialių elektrinių laukų pagalba plazmą galima pagreitinti dar labiau – iki 100 km/s. Tai yra maždaug 100 kartų didesnis nei esamų reaktyvinių variklių dujų greitis. Tai reiškia, kad plazminių ar elektrinių reaktyvinių variklių trauka gali būti didesnė, o degalų sąnaudos gali būti gerokai sumažintos. Pirmieji plazminių variklių pavyzdžiai jau buvo išbandyti kosmose.

3 skyrius. Jėgos perdavimas

.1 Elektros linijos

Elektros energija palankiai palyginama su visų rūšių energija, nes jos galingi srautai gali būti perduodami beveik akimirksniu tūkstančius kilometrų. Energetinių upių „kanalai“ yra elektros perdavimo linijos (TL) – pagrindinės energetinių sistemų grandys.

Šiuo metu tiesiamos dviejų tipų elektros linijos: antžeminės, tekančios srovę virš žemės esančiais laidais, ir požeminės, perduodančios srovę elektros kabeliais, klojamais, kaip taisyklė, tranšėjose po žeme.

Elektros perdavimo linijos susideda iš atramų – betoninių arba metalinių, prie kurių pečių tvirtinamos porceliano arba stiklo izoliatorių girliandos. Tarp atramų ištempti variniai, aliuminio arba plieno-aliuminio laidai, kurie pakabinami ant izoliatorių. Energijos perdavimo bokštai vaikšto per dykumas ir taigą, kyla aukštai į kalnus, kerta upes ir kalnų tarpeklius.

Oras tarnauja kaip izoliatorius tarp laidų. Todėl kuo didesnis įtempimas, tuo didesnis atstumas turėtų būti tarp laidų. Elektros linijos eina ir per laukus, šalia gyvenviečių. Todėl laidai turi būti pakabinti tokiame aukštyje, kuris būtų saugus žmonėms. Oro, kaip izoliatoriaus, savybės priklauso nuo klimato ir meteorologinių sąlygų. Elektros linijų statytojai turi atsižvelgti į vyraujančių vėjų stiprumą, vasaros ir žiemos temperatūrų skirtumus ir dar daugiau. Štai kodėl kiekvienai naujai perdavimo linijai tiesti reikia rimto geriausio maršruto ieškotojų darbo, mokslinių tyrimų, modeliavimo, sudėtingiausių inžinerinių skaičiavimų ir net aukštų statybininkų įgūdžių.

GOERLO plane buvo numatytas galingų elektrinių ir elektros tinklų kūrimas vienu metu. Kai elektra perduodama laidais per atstumą, energijos nuostoliai yra neišvengiami, nes, eidama per laidus, elektros srovė juos įkaitina. Todėl perduoti žemos įtampos srovę, 127 - 220 V, kai ji patenka į mūsų butus, daugiau nei 2 km atstumu yra nuostolinga. Siekiant sumažinti nuostolius laiduose, elektros srovės įtampa, prieš tiekiant ją į liniją, padidinama elektros pastotėse. Didėjant elektrinių galiai, plečiant elektrifikuojamas teritorijas, kintamosios srovės įtampa perdavimo linijose nuosekliai didinama iki 220, 380, 500 ir 750 kV. Sibiro, Šiaurės Kazachstano ir Uralo energetikos sistemoms sujungti nutiesta 1150 kV įtampos elektros perdavimo linija. Tokių linijų nėra nė vienoje pasaulio šalyje: atramų aukštis – iki 45 m (15 aukštų pastato aukštis), atstumas tarp kiekvienos iš trijų fazių laidų – 23 m.

Tačiau aukštos įtampos laidai yra pavojingi gyvybei, todėl jų neįmanoma nuvesti į namus, gamyklas ir gamyklas. Štai kodėl, prieš perduodant elektros energiją vartotojui, sumažinamose pastotėse sumažinama aukštos įtampos srovė.

Kintamosios srovės perdavimo schema yra tokia. Generatoriaus generuojama žemos įtampos srovė tiekiama į pakopinės pastotės transformatorių, jame paverčiama aukštos įtampos srove, po to elektros linija eina į energijos suvartojimo vietą, čia transformatorius paverčiama į žemos įtampos srovė, o tada ji patenka į vartotojus.

Mūsų šalis yra kito tipo elektros linijų – nuolatinės srovės linijų – protėvis. Perduoti nuolatinę srovę elektros linijomis yra pelningiau nei kintamąją, nes jei linijos ilgis viršija 1,5–2 tūkstančius km, elektros nuostoliai perduodant nuolatinę srovę bus mažesni. Prieš įvedant srovę į vartotojų namus, ji vėl paverčiama kintamąja.

Siekiant įvesti aukštos įtampos srovę į miestus ir paskirstyti ją elektros laiptinėms pastotėms, po žeme nutiestos kabelinės elektros linijos. Ekspertai mano, kad ateityje oro linijos dažniausiai užleis vietą kabelinėms. Oro linijos turi trūkumą: aplink aukštos įtampos laidus susidaro elektrinis laukas, viršijantis Žemės magnetinį lauką. Ir tai neigiamai veikia žmogaus organizmą. Tai gali kelti dar didesnį pavojų ateityje, kai elektros linijomis perduodama įtampa ir srovė dar labiau padidės. Jau dabar, siekiant išvengti nepageidaujamų pasekmių, aplink elektros linijas, kur draudžiama ką nors statyti, būtina sukurti „pirmybės teisę“.

Išbandyta kabelinė linija, imituojanti būsimas superlaidžias elektros linijas. Metalinio vamzdžio, padengto keliais tobuliausios šilumos izoliacijos sluoksniais, viduje yra paklota varinė šerdis, susidedanti iš daugybės laidininkų, kurių kiekvienas padengtas niobio plėvele. Vamzdžio viduje palaikomas tikras kosminis šaltis – 4,2 K. Esant tokiai temperatūrai dėl pasipriešinimo nėra elektros nuostolių.

Elektrai perduoti mokslininkai sukūrė dujomis užpildytas linijas (GIL). GIL yra metalinis vamzdis, užpildytas dujomis – sieros heksafluoridu. Šios dujos yra puikus izoliatorius. Skaičiavimai rodo, kad padidėjus dujų slėgiui iki 500 kV įtampos elektros srovė gali būti perduodama vamzdžio viduje nutiestais laidais.

Po žeme nutiestos kabelinės elektros linijos sutaupys šimtus tūkstančių hektarų brangios žemės, ypač didžiuosiuose miestuose.

Kaip jau minėjome, toks elektros energijos perdavimas yra susijęs su pastebimais nuostoliais. Faktas yra tas, kad elektros srovė šildo elektros linijų laidus. Pagal Joule-Lenz dėsnį energijos, sunaudotos linijos laidams šildyti, apskaičiuojama pagal formulę

Q=I 2Rt

kur R yra linijos varža. Esant labai ilgoms linijoms, galios perdavimas gali tapti neekonomiškas. Praktiškai labai sunku žymiai sumažinti linijos varžą. Todėl būtina sumažinti srovės stiprumą.

Kadangi srovės galia yra proporcinga srovės stiprumo ir įtampos sandaugai, norint išlaikyti perduodamą galią, reikia padidinti įtampą perdavimo linijoje. Be to, kuo ilgesnė perdavimo linija, tuo pelningiau naudoti aukštesnę įtampą. Taigi aukštos įtampos perdavimo linijoje Volzhskaya HE - Maskva naudojama 500 kV įtampa. Tuo tarpu kintamosios srovės generatoriai statomi ne aukštesnei kaip 16-20 kV įtampai. Didesnė įtampa pareikalautų sudėtingų specialių priemonių apvijų ir kitų generatorių dalių izoliavimui.

Todėl didelėse elektrinėse įrengiami pakopiniai transformatoriai. Transformatorius padidina įtampą linijoje tiek, kiek sumažina srovę.

Norint tiesiogiai naudoti elektros energiją staklių elektros variklio varikliuose, apšvietimo tinkle ir kitiems tikslams, turi būti sumažinta įtampa linijos galuose. Tai pasiekiama naudojant žeminamuosius transformatorius.

Paprastai įtampos mažėjimas ir atitinkamai didėja srovės stiprumas vyksta keliais etapais. Kiekvienoje pakopoje įtampa vis mažėja, o elektros tinklo aprėpiamas plotas platėja (4 pav.).

Esant labai aukštai įtampai tarp laidų, prasideda vainiko iškrova, dėl kurios prarandama energija. Leidžiama kintamosios įtampos amplitudė turi būti tokia, kad tam tikram laido skerspjūvio plotui energijos nuostoliai dėl vainikinės iškrovos būtų nereikšmingi.

Daugelyje šalies regionų elektrinės yra sujungtos aukštos įtampos perdavimo linijomis, sudarydamos bendrą elektros tinklą, prie kurio prijungiami vartotojai. Toks derinys, vadinamas maitinimo sistema, leidžia išlyginti „pikiausias“ energijos suvartojimo apkrovas ryto ir vakaro valandomis. Elektros sistema užtikrina nepertraukiamą elektros energijos tiekimą vartotojams, nepriklausomai nuo jų buvimo vietos. Dabar beveik visa šalies teritorija aprūpinama elektra integruotomis energetikos sistemomis.

1% elektros energijos praradimas per dieną mūsų šaliai atneša apie pusės milijono rublių nuostolius.

3.2 Transformatorius

Kintamoji srovė palankiai palyginama su nuolatine srove, nes palyginti lengva pakeisti jos stiprumą. Įrenginiai, paverčiantys vienos įtampos kintamąją srovę kitos įtampos kintamąja srove, vadinami elektros transformatoriais (iš lotyniško žodžio „transformo“ – „aš transformuosiu“). Transformatorių išrado rusų elektros inžinierius P. N. Yablochkinas 1876 m.

Transformatorius susideda iš kelių ritių (apvijų), suvyniotų ant rėmo izoliuota viela, kurios dedamos ant šerdies, pagamintos iš plonų specialaus plieno plokščių.

Kintamoji elektros srovė, tekanti per vieną iš apvijų, vadinamą pirmine, aplink ją ir šerdyje sukuria kintamąjį magnetinį lauką, kertantį kitos – antrinės – transformatoriaus apvijos posūkius, sužadindama joje kintamą elektrovaros jėgą. Pakanka prie antrinės apvijos gnybtų prijungti kaitinamąją lempą, nes susidariusioje uždaroje grandinėje tekės kintamoji srovė. Taigi elektros energija iš vienos transformatoriaus apvijos į kitą perduodama be tiesioginio jų prijungimo, tik dėl kintamojo magnetinio lauko jungiamosios apvijos.

Jei abiejose apvijose yra skirtingas apsisukimų skaičius, antrinėje apvijoje bus indukuojama ta pati įtampa, kuri tiekiama į pirminę. Pavyzdžiui, jeigu transformatoriaus pirminei apvijai bus įvesta 220 V kintamoji srovė, tai antrinėje apvijoje atsiras 220 V. Jei apvijos skirtingos, tai antrinėje apvijoje įtampa nebus lygi. į pirminę apviją tiekiamai įtampai. Pakopiniame transformatoriuje, t.y. transformatoriuje, didinančiame elektros srovės įtampą, antrinėje apvijoje yra daugiau vijų nei pirminėje, todėl įtampa joje yra didesnė nei pirminėje. Priešingai, sumažintame transformatoriuje antrinėje apvijoje yra mažiau apsisukimų nei pirminėje, todėl įtampa joje yra mažesnė.

Transformatoriai plačiai naudojami pramonėje ir kasdieniame gyvenime. Galios elektros transformatoriai leidžia perduoti kintamąją srovę per elektros linijas dideliu atstumu su mažais energijos nuostoliais. Tam jėgainės generatorių generuojamos kintamosios srovės įtampa transformatorių pagalba padidinama iki kelių šimtų tūkstančių voltų ir siunčiama elektros linijomis įvairiomis kryptimis. Energijos vartojimo vietoje, daugelio kilometrų atstumu nuo elektrinės, šią įtampą mažina transformatoriai.

Veikimo metu galios transformatoriai labai įkaista. Siekiant sumažinti šerdies ir apvijų šildymą, transformatoriai dedami į specialias talpyklas su mineraline alyva. Elektros transformatorius, aprūpintas tokia aušinimo sistema, yra labai įspūdingų matmenų: jo aukštis siekia kelis metrus, o svoris – šimtus tonų. Be tokių transformatorių, yra ir žemaūgių transformatorių, kurie veikia radijo imtuvuose, televizoriuose, magnetofonuose, telefonuose. Tokių transformatorių pagalba gaunamos kelios įtampos, kurios maitina skirtingas įrenginio grandines, perduodami relių signalai iš vienos elektros grandinės į kitą, iš kaskados į kaskadą, atskiriamos elektros grandinės.

Kaip jau minėjome, transformatorius susideda iš uždaros plieninės šerdies, ant kurios uždėtos dvi (kartais ir daugiau) ritės su vielinėmis apvijomis (5 pav.). Viena iš apvijų, vadinama pirmine, yra prijungta prie kintamosios srovės įtampos šaltinio. Antroji apvija, prie kurios prijungiama „apkrova“, t.y. elektros energiją vartojantys įrenginiai ir įrenginiai vadinami antriniais. Transformatoriaus su dviem apvijomis įrenginio schema parodyta 6 paveiksle.

Transformatoriaus veikimas pagrįstas elektromagnetinės indukcijos reiškiniu. Kai kintamoji srovė praeina per pirminę apviją, šerdyje atsiranda kintamasis magnetinis srautas, kuris kiekvienoje apvijoje sužadina indukcinį EMF. Iš transformatorinio plieno pagaminta šerdis koncentruoja magnetinį lauką, todėl magnetinis srautas egzistuoja praktiškai tik šerdies viduje ir yra vienodas visose jos atkarpose.

Momentinė indukcijos emf e vertė bet kuriame pirminės ar antrinės apvijos posūkyje yra vienoda. Pagal Faradėjaus dėsnį jis nustatomas pagal formulę

e \u003d - F,

čia Ф yra magnetinės indukcijos srauto išvestinė laiko atžvilgiu. Jeigu

F=F m cos wt, tada

Vadinasi,

e = wФ m sin wt,

e = E m sin wt,

kur E m = wФ m - EMF amplitudė vienu apsisukimu.

Jei prie antrinės apvijos galų prijungiama elektrą vartojanti grandinė arba, kaip sakoma, pakrautas transformatorius, tai antrinėje apvijoje srovė nebebus lygi nuliui. Gauta srovė pagal Lenco taisyklę turėtų sumažinti magnetinio lauko pokyčius šerdyje.

Tačiau susidariusio magnetinio srauto virpesių amplitudės sumažėjimas savo ruožtu turėtų sumažinti indukcinį EML pirminėje apvijoje. Tačiau tai neįmanoma, nes pagal u 1~ e 1. todėl antrinės apvijos grandinei uždarius, srovė pirminėje apvijoje automatiškai didėja. Jo amplitudė didėja taip, kad būtų atkurta ankstesnė susidariusio magnetinio srauto virpesių amplitudės reikšmė.

Srovės stiprio padidėjimas pirminės apvijos grandinėje vyksta pagal energijos tvermės dėsnį: elektros energija grąžinama į grandinę, prijungtą prie transformatoriaus antrinės apvijos, kartu su tos pačios energijos suvartojimu iš tinklo. pirminė apvija. Galia pirminėje grandinėje esant transformatoriaus apkrovai, artimai vardinei, yra maždaug lygi galiai antrinėje grandinėje: U 1aš 1~ U 2aš 2.

Tai reiškia, kad transformatoriaus pagalba kelis kartus padidinę įtampą, srovę sumažiname tiek pat (ir atvirkščiai).

Šiuolaikiniuose didelės galios transformatoriuose bendri energijos nuostoliai neviršija 2-3%.

Kad elektros energijos perdavimas būtų ekonomiškai naudingas, reikia kuo mažesnius laidų šildymo nuostolius. Tai pasiekiama dėl to, kad elektros energija dideliais atstumais perduodama esant aukštai įtampai. Faktas yra tas, kad padidėjus įtampai ta pati energija gali būti perduodama esant mažesniam srovės stiprumui, todėl sumažėja laidų įkaitimas, taigi ir energijos nuostoliai. Praktiškai perduodant energiją naudojamos 110, 220, 380, 500, 750 ir 1150 kV įtampos. Kuo ilgesnė perdavimo linija, tuo didesnė joje naudojama įtampa.

Kintamosios srovės generatoriai suteikia kelių kilovoltų įtampą. Generatorių pertvarkymas aukštesnei įtampai yra sunkus – tokiais atvejais reikėtų ypač aukštos kokybės visų generatoriaus dalių izoliacijos veikiant srove. Todėl perduodant energiją dideliais atstumais, reikia padidinti įtampą naudojant transformatorius, sumontuotus laiptinėse pastotėse.

Elektros pastočių darbo schema: paaukštinimas, keitiklis (trauka), laiptelis.

Transformuota aukštoji įtampa elektros linijomis perduodama į vartojimo vietą. Tačiau vartotojui nereikia aukštos įtampos. Jį reikia nuleisti. Tai pasiekiama laiptinėse pastotėse.

Žemyninės pastotės skirstomos į rajonines, pagrindines ir vietines. Rajonų skyriai elektrą gauna tiesiai iš aukštos įtampos elektros linijų, mažina įtampą ir perduoda ją į pagrindines laiptines pastotes, kuriose įtampa nukrenta iki 6,10 arba 35 kV. Iš pagrindinių pastočių elektra tiekiama į vietines, kuriose įtampa nukrenta iki 500, 380, 220V ir paskirstoma pramonės įmonėms bei gyvenamiesiems namams.

Kartais už pakopinės pastotės yra ir keitiklių pastotė, kurioje kintamoji elektros srovė paverčiama nuolatine. Čia vyksta ištaisymas. Nuolatinė srovė elektros linijomis perduodama dideliais atstumais. Toje pačioje pastotėje linijos pabaigoje ji vėl paverčiama (apverčiama) į kintamąją srovę, kuri tiekiama į pagrindines laiptines pastotes. Elektrifikuotoms transporto priemonėms ir pramoniniams įrenginiams maitinti nuolatine srove šalia pagrindinių laiptelių ir vietinių pastočių statomos keitiklių pastotės (transporte jos vadinamos trauka).

elektros srovės transformatoriaus generatorius

4 skyrius

.1 Plieno gamyba elektrinėse krosnyse

Elektrinė krosnis – įrenginys, kuriame šiluma, gauta paverčiant elektros energiją šilumine energija, perduodama išlydytai medžiagai. Pagal elektros energijos pavertimo šilumine metodą elektrinės krosnys skirstomos į šias grupes:

) lankas, kuriame elektros energija lanke paverčiama šiluma;

) varžinės krosnys, kuriose specialiuose elementuose arba žaliavose dėl jų pratekėjimo elektros srovei susidaro šiluma;

) kombinuotos, vienu metu veikiančios kaip lankinės ir kaip atsparios krosnys (rūdinės šiluminės krosnys);

) indukcija, kurioje metalas kaitinamas sūkuriniais srautais, sužadinami jame elektromagnetinės indukcijos būdu;

) elektronų pluoštas, kuriame elektros srovės pagalba vakuume sukuriamas griežtai nukreiptas elektronų srautas, bombarduojantis ir tirpdantis pradines medžiagas;

) plazma, kurioje metalo kaitinimas ir lydymas vyksta žemos temperatūros plazma.

Elektrinėje krosnyje galima gauti legiruotą plieną, kuriame yra mažai sieros ir fosforo, nemetalinių inkliuzų, o legiravimo elementų nuostoliai yra daug mažesni. Elektrinio lydymo procese galima tiksliai kontroliuoti metalo temperatūrą ir jo sudėtį, išlydyti beveik bet kokios sudėties lydinius.

Elektrinės krosnys turi didelių pranašumų prieš kitus plieno lydymo įrenginius, todėl tik šiose krosnyse lydomi didelio legiravimo įrankių lydiniai, nerūdijantys rutuliniai, karščiui atsparūs ir karščiui atsparūs, taip pat daugelis konstrukcinių plienų. Galingos elektrinės krosnys sėkmingai naudojamos mažai legiruoto ir daug anglies turinčio krosnies plieno gamybai. Be to, elektrinėse krosnyse gaunami įvairūs ferolydiniai, tai yra geležies lydiniai su elementais, kuriuos reikia pašalinti į plieną legiravimui ir deoksidacijai.

Elektrinių lankinių krosnių įtaisas.

Pirmoji elektros lankinė krosnis Rusijoje buvo sumontuota 1910 metais Obukhovo gamykloje. Per penkerių metų planų metus buvo pastatyta šimtai įvairių krosnių. Didžiausios SSRS krosnies talpa – 200 tonų Krosnis susideda iš cilindrinio geležinio korpuso sferiniu dugnu. Korpuso viduje yra ugniai atsparus pamušalas. Krosnies lydymosi erdvė uždaroma nuimamu skliautu.

Krosnyje yra darbinis langas ir išleidimo anga su nutekėjimo lataku. Krosnis maitinama trifaze kintama srove. Metalo kaitinimas ir lydymas vyksta elektriniais galingais lankais, degančiais tarp trijų elektrodų galų ir metalo krosnyje. Krosnis remiasi į du atraminius sektorius, besisukančius per rėmą. Krosnies pasvirimas link išleidimo angos ir darbinio lango atliekamas naudojant stelažo ir krumpliaračio mechanizmą. Prieš pakraunant krosnį, arka, pakabinta ant grandinių, pakeliama į portalą, tada portalas su lanku ir elektrodais pasukamas link drenažo latako ir krosnis apkraunamas kibiru.

Lankinės krosnies mechaninė įranga.

Krosnies korpusas turi atlaikyti apkrovą nuo ugniai atsparių medžiagų ir metalo masės. Jis gaminamas suvirintas iš 16-50 mm storio skardos, priklausomai nuo krosnies dydžio. Korpuso forma lemia elektrinės lankinės krosnies darbo erdvės profilį. Šiuo metu labiausiai paplitęs yra kūgio formos korpusas. Apatinė korpuso dalis yra cilindro formos, viršutinė dalis yra kūgio formos su išsiplėtimu į viršų. Tokia korpuso forma palengvina krosnies užpildymą ugniai atsparia medžiaga, nuožulnios sienos padidina mūro ilgaamžiškumą, nes jis yra toliau nuo elektros lankų. Taip pat naudojami cilindriniai korpusai su vandeniu aušinamomis plokštėmis. Norint išlaikyti tinkamą cilindro formą, korpusas sutvirtintas standikliais ir žiedais. Korpuso dugnas dažniausiai daromas sferinis, o tai užtikrina didžiausią korpuso tvirtumą ir minimalią mūro masę. Dugnas pagamintas iš nemagnetinio plieno, skirtas montuoti po elektromagnetinio maišymo įrenginio krosnimi.

Iš viršaus krosnis uždaroma skliautu. Skliautas pagamintas iš ugniai atsparių plytų metaliniame vandeniu aušinamame skliauto žiede, kuris atlaiko arkinio sferinio skliauto sprogimo jėgas. Skliauto mūre paliktos trys skylės elektrodams. Skylių skersmuo yra didesnis nei elektrodo skersmuo, todėl lydymosi metu į tarpą veržiasi karštos dujos, kurios ardo elektrodą ir išneša šilumą iš krosnies. Siekiant to išvengti, ant skliauto įrengiami šaldytuvai arba ekonomaizeriai, kurie užsandarina elektrodų angas ir vėsina skliauto mūrą. Dujų dinaminiai ekonomaizeriai užtikrina sandarumą su oro užuolaida aplink elektrodą. Stogas taip pat turi angą dulkėtoms dujoms išsiurbti ir angą deguonies antgaliui.

Yra pakrovimo langas, įrėmintas iš liejamo rėmo, skirtas krauti įkrovą į mažos talpos krosnį ir krauti lydinį bei srautus į dideles krosnis šlako pakrovimui, apžiūrai, užpildymui ir krosnies remontui. Prie rėmo pritvirtinti kreiptuvai, išilgai kurių sklendė slysta. Sklendė išklota ugniai atspariomis plytomis. Sklendei pakelti naudojama pneumatinė, hidraulinė arba elektromechaninė pavara.

Priešingoje korpuso pusėje yra langas plienui išleisti iš krosnies. Prie lango privirinamas kanalizacijos latakas. Plieno išleidimo anga gali būti apvali, 120–150 mm skersmens arba kvadratinė 150 x 250 mm. Drenažo latakas turi lovio formos sekciją ir yra privirintas prie korpuso 10-12° kampu horizontalės atžvilgiu. Iš vidaus latakas išklotas šamotinėmis plytomis, jo ilgis 1-2 m.

Elektrodų laikikliai naudojami srovei tiekti elektrodams ir elektrodams prispausti. Elektrodų laikiklių galvutės pagamintos iš bronzos arba plieno ir aušinamos vandeniu, nes stipriai įkaista tiek nuo krosnies skleidžiamos šilumos, tiek nuo kontaktinių srovių. Elektrodo laikiklis turi tvirtai prispausti elektrodą ir turėti nedidelę kontaktinę varžą. Šiuo metu labiausiai paplitęs yra spyruoklinis-pneumatinis elektrodo laikiklis. Elektrodo užspaudimas atliekamas naudojant fiksuotą žiedą ir suspaudimo plokštę, kuri spyruokle prispaudžiama prie elektrodo. Plokštės suspaudimas nuo elektrodo ir spyruoklės suspaudimas vyksta suspausto oro pagalba. Elektrodo laikiklis montuojamas ant metalinės movos – konsolės, kuri L formos kilnojamu stovu tvirtinama į vieną standžią konstrukciją. Stovas gali judėti aukštyn arba žemyn fiksuotos dėžės stovo viduje. Trys stacionarios lentynos yra standžiai sujungtos į vieną bendrą konstrukciją, kuri remiasi į krosnies atraminio lopšio platformą.

Mobiliųjų teleskopinių stelažų judėjimas vyksta arba naudojant elektros variklių varomų trosų ir atsvarų sistemą, arba naudojant hidraulinius įrenginius. Elektrodų judėjimo mechanizmai turi užtikrinti greitą elektrodų kilimą, jei lydymosi proceso metu subyrėtų krūvis, taip pat sklandų elektrodų nuleidimą, kad jie nenugrimztų į metalą arba neatsitrenktų į neištirpusius elektrodų gabalus. mokestis. Elektrodo kėlimo greitis 2,5-6,0 m/min, nuleidimo greitis 1,0-2,0 m/min.

Krosnies pasvirimo mechanizmas turi sklandžiai pakreipti krosnį link išleidimo angos 40-45° kampu plienui išleisti ir 10-15 laipsnių kampu link darbinio lango, kad nusileistų šlakas. Krosnies lova arba lopšys, ant kurio sumontuotas korpusas, remiasi į du ar keturis atraminius sektorius, kurie rieda išilgai horizontalių kreiptuvų. Sektoriuose yra skylės, o kreiptuvuose – dantukai, kurių pagalba neleidžiama sektoriams paslysti pakreipus orkaitę. Krosnies pasvirimas atliekamas naudojant stelažo ir pavarų mechanizmą arba hidrauliškai varomą. Du cilindrai yra pritvirtinti prie stacionarių pamato atramų, o strypai pasukami sujungti su krosnies lopšio atraminiais sektoriais.

Yra dviejų tipų krosnies krovimo sistemos: per pildymo langą su karšto pildymo mašina ir per viršų naudojant kibirą. Pakrovimas per langą naudojamas tik mažose krosnyse. Krosnelę pakraunant iš viršaus vienu ar dviem žingsniais per 5 minutes, pamušalas mažiau vėsinamas, sutrumpėja lydymosi laikas; sumažinamas elektros energijos suvartojimas; efektyvesnis krosnies tūrio panaudojimas. Norint pakrauti krosnį, stogas pakeliamas 150-200 mm virš krosnies korpuso ir kartu su elektrodais pasukamas į šoną, visiškai atveriant krosnies darbo erdvę kibirui su įkrovimu įstatyti. Krosnies arka pakabinama nuo rėmo. Jis sujungiamas su stacionariais elektrodų laikiklių stelažais į vieną standžią konstrukciją, besiremiančią ant sukamosios konsolės, kuri sumontuota ant atraminio guolio. Didelėse krosnyse yra sukamasis bokštas, kuriame sutelkti visi skliauto mechanizmai. Bokštas sukasi aplink vyrį ant ritinėlių išilgai lankinio bėgio.

Kaušas yra plieninis cilindras, kurio skersmuo mažesnis už krosnies darbinės erdvės skersmenį. Iš cilindro apačios yra judantys lankstūs sektoriai, kurių galai per žiedus sutraukiami kabeliu. Užtaiso svėrimas ir pakrovimas atliekamas elektros plieno lydymo cecho įkrovimo aikštelėje. Kaušas ant vežimėlio paduodamas į dirbtuves, pakeliamas kranu ir nuleidžiamas į krosnį.

Pagalbinio krano kėlimo pagalba kabelis ištraukiamas iš sektorių akučių, o keliant sektoriaus kaušus jie atsidaro, o užtaisas krenta į krosnį tokia tvarka, kokia buvo padėta. kibire. Naudojant metalizuotas granules kaip įkrovą, pakrovimas gali būti atliekamas nuolat per vamzdyną, kuris patenka į krosnies stogo angą. Lydymosi metu elektrodai įkrovoje išpjauna tris šulinius, kurių apačioje kaupiasi skystas metalas. Siekiant pagreitinti lydymą, krosnyse yra sukamasis įtaisas, kuris sukasi korpusą viena kryptimi, o kita - 80 ° kampu. Tuo pačiu metu per mišinio elektrodus jau išpjautos devynios duobutės. Norint pasukti korpusą, lankas pakeliamas, elektrodai pakeliami virš įkrovimo lygio, o korpusas sukamas naudojant žiedinę krumpliaratį, pritvirtintą prie korpuso ir krumpliaračių. Krosnies korpusas remiasi ant ritinėlių.

Išmetamųjų dujų valymas.

Šiuolaikinės didelės plieno lydymo lankinės krosnys eksploatacijos metu į atmosferą išskiria didelį kiekį dulkėtų dujų. Prie to prisideda deguonies ir miltelių pavidalo medžiagų naudojimas.

Dulkių kiekis elektros lanko krosnių dujose siekia 10 g/m^3 ir gerokai viršija normą. Dulkėms sulaikyti iš krosnių darbo erdvės galingu ventiliatoriumi išsiurbiamos dujos. Norėdami tai padaryti, krosnies stoge padaroma ketvirta skylė su vamzdžiu dujų išmetimui. Atšakos vamzdis per tarpą, leidžiantį pakreipti arba pasukti krosnį, artėja prie stacionaraus vamzdyno. Pakeliui dujos praskiedžiamos oru, reikalingu CO deginimui. Tada dujos atšaldomos vandens srove šilumokaityje ir siunčiamos į Venturi vamzdžių sistemą, kurioje dėl drėkinimo sulaikomos dulkės. Taip pat naudojami medžiaginiai filtrai, dezintegratoriai ir elektrostatiniai nusodintuvai. Naudojamos dujų valymo sistemos, įskaitant visą elektrinį plieno gamybos cechą, po cecho stogu virš elektrinių krosnių įrengiant dūmų ištraukimo gaubtus.

Krosnies pamušalas.

Daugumos lankinių krosnių pagrindinis pamušalas pagamintas iš MgO pagrindu pagamintų medžiagų. Krosnies pamušalas sukuria vonią metalui ir atlieka šilumą izoliuojančio sluoksnio vaidmenį, kuris sumažina šilumos nuostolius. Pagrindinės pamušalo dalys yra krosnies židinys, sienos, arka. Temperatūra elektros lankų zonoje siekia kelis tūkstančius laipsnių. Nors elektrinės krosnies pamušalas atskirtas nuo lankų, jis vis tiek turi atlaikyti iki 1700°C temperatūrą. Šiuo atžvilgiu pamušalui naudojamos medžiagos turi turėti didelį atsparumą ugniai, mechaninį stiprumą, šiluminį ir cheminį atsparumą. Plieno lydymo krosnies židinys įdarbinamas tokia tvarka. Lakštinis asbestas klojamas ant plieninio korpuso, ant asbestinio šamoto miltelių sluoksnio, dviejų sluoksnių šamotinių plytų ir pagrindinio magnezito plytų sluoksnio. Ant magnezito plytų židinio darbinis magnezito miltelių sluoksnis prikimštas dervos ir pikio – naftos perdirbimo produkto. Spausdinto sluoksnio storis 200 mm. Bendras židinio storis yra maždaug lygus vonios gyliui ir gali siekti 1 m didelėms krosnims. Krosnies sienos klojamos po atitinkamo asbestinių ir šamotinių plytų klojimo iš stambiagabaričių nedegtų magnezito-chromito plytų iki 430mm ilgio. Sienų mūras gali būti mūrytas iš plytų geležinėse kasetėse, kurios užtikrina plytų suvirinimą į vieną monolitinį bloką. Sienų atsparumas siekia 100-150 lydžių. Židinio tarnavimo laikas nuo vienerių iki dvejų metų. Krosnies stogo pamušalas veikia sudėtingomis sąlygomis. Jis atlaiko dideles šilumines apkrovas dėl degančių lankų ir šlako atspindėtą šilumą. Didelių krosnių skliautai mūryti iš magnezito-chromito plytų. Rašant skliautą, naudojamos normalios ir forminės plytos. Skliautas skerspjūviu yra arkos formos, kuri užtikrina tvirtą plytų sukibimą viena su kita. Skliauto tvirtumas 50 - 100 karščių. Tai priklauso nuo elektrinio lydymosi režimo, nuo skysto metalo buvimo krosnyje trukmės, lydimojo plieno ir šlako sudėties. Šiuo metu plačiai naudojami vandeniu aušinami skliautai ir sienų plokštės. Šie elementai palengvina pamušalo aptarnavimą.

Srovė į krosnies lydymosi erdvę tiekiama per elektrodus, surinktus iš sekcijų, kurių kiekvienas yra apvalus ruošinys, kurio skersmuo nuo 100 iki 610 mm ir ilgis iki 1500 mm. Mažose elektrinėse krosnyse naudojami anglies elektrodai, didelėse – grafitizuoti. Grafito elektrodai gaminami iš mažai pelenų turinčių anglies medžiagų: naftos kokso, dervos, pikio. Elektrodų masė sumaišoma ir presuojama, po to neapdorotas ruošinys deginamas dujinėse krosnyse 1300 laipsnių temperatūroje ir papildomai grafitizuojamas 2600 - 2800 laipsnių temperatūroje elektrinės varžos krosnyse. Eksploatacijos metu dėl oksidacijos krosnies dujomis ir purškimo lanko metu elektrodai perdega.

Sutrumpėjus elektrodui, jis nuleidžiamas į krosnį. Šiuo atveju elektrodo laikiklis artėja prie lanko. Ateina taškas, kai elektrodas tampa toks trumpas, kad negali išlaikyti lanko ir jį reikia išplėsti. Elektrodams sukonstruoti sekcijų galuose padaromos srieginės skylės, į kurias įsukamas adapteris-nipelis, kurio pagalba sujungiamos atskiros sekcijos. Vienai tonai lydyto plieno sunaudojama 5-9 kg elektrodų.

Elektros lankas yra viena iš elektros iškrovos rūšių, kai srovė praeina per jonizuotas dujas, metalo garus. Kai elektrodai trumpam priartėja vienas prie kito, įvyksta trumpasis jungimas.

Teka didelė srovė. Elektrodų galai įkaista baltai. Kai elektrodai yra atskirti, tarp jų susidaro elektros lankas. Iš karšto katodo vyksta termoelektronų emisija, kuri, eidama link anodo, susiduria su neutraliomis dujų molekulėmis ir jas jonizuoja. Neigiami jonai eina į anodą, teigiami į katodą. Erdvė tarp anodo ir katodo tampa jonizuota ir laidi. Anodo bombardavimas elektronais ir jonais sukelia stiprų jo įkaitimą. Anodo temperatūra gali siekti 4000 laipsnių. Lankas gali degti nuolatine ir kintama srove. Elektrinės lankinės krosnys veikia kintama srove. Neseniai Vokietijoje buvo pastatyta nuolatinės srovės elektros lanko krosnis.

Pirmoje laikotarpio pusėje, kai elektrodas yra katodas, lankas dega. Pasikeitus poliškumui, kai katodu tampa metalo krūvis, lankas užgęsta, nes pradiniame lydymosi periode metalas dar nėra įkaitintas ir jo temperatūra yra nepakankama elektronų emisijai. Todėl pradiniame tirpimo periode lankas dega neramiai, su pertrūkiais. Po to, kai vonia padengiama šlako sluoksniu, lankas stabilizuojasi ir dega tolygiau.

Elektros įranga.

Elektrodai naudojami srovei tiekti į krosnies darbo erdvę ir elektros lanko formavimui. Elektrodai gali būti anglies ir grafito. Elektros plieno gamyboje daugiausia naudojami grafito elektrodai. Anglies elektrodai dažniausiai naudojami mažose krosnyse.

Lankinių krosnių elektros įrangai priklauso pagrindinės srovės grandinės įranga, valdymo ir matavimo, apsaugos ir signalizacijos įranga, taip pat automatinis elektrodų judėjimo mechanizmo reguliatorius, krosnių mechanizmų elektrinės pavaros ir elektromagnetinio metalo maišymo įrenginys.

Elektrinių lankinių krosnių darbinė įtampa yra 100 - 800 V, o srovės stipris matuojamas dešimtimis tūkstančių amperų. Atskiro įrenginio galia gali siekti 50 - 140 MVA*A. Elektros lankinių krosnių cecho pastotė tiekiama iki 110 kV įtampa. Krosnių transformatorių pirminės apvijos maitinamos aukšta įtampa. Lankinės krosnies elektros įrangą sudaro šie įrenginiai:

Oro skyriklis skirtas atjungti visą elektros krosnies įrenginį nuo aukštos įtampos linijos lydymosi metu. Atjungiklis nėra skirtas srovei įjungti ir išjungti, todėl gali būti naudojamas tik su pakeltais elektrodais ir be lankų. Struktūriškai atjungiklis yra trifazis kapojimo tipo jungiklis.

Pagrindinis grandinės pertraukiklis naudojamas esant apkrovai atjungti elektros grandinę, per kurią teka aukštos įtampos srovė. Kai lydymosi pradžioje krosnyje krūvis nėra sandariai supakuotas, kai įkrova dar šalta, lankai dega netvirtai, krūvis subyra ir tarp elektrodų atsiranda trumpieji jungimai. Tokiu atveju srovės stiprumas smarkiai padidėja. Tai veda prie didelių transformatoriaus perkrovų, kurios gali sugesti. Kai srovė viršija nustatytą ribą, jungiklis automatiškai išjungia instaliaciją, kuriai yra maksimali srovės relė.

Aukštą įtampą į žemą (nuo 6-10 kV iki 100-800 V) paversti reikalingas krosnies transformatorius. Aukštos ir žemos įtampos apvijos bei magnetinės grandinės, ant kurių jos dedamos, yra talpykloje su alyva, kuri skirta apvijų vėsinimui. Aušinimas sukuriamas priverstinai pumpuojant alyvą iš transformatoriaus korpuso į šilumokaičio baką, kuriame alyva aušinama vandeniu. Transformatorius sumontuotas šalia elektrinės krosnies specialioje patalpoje. Jame yra įrenginys, leidžiantis pakopomis perjungti apvijas ir taip laipsniškai reguliuoti į krosnį tiekiamą įtampą. Taigi, pavyzdžiui, 200 tonų buitinės krosnies, kurios galia 65 MVA * A, transformatorius turi 23 įtampos laiptelius, kurie perjungiami veikiant apkrovai, neišjungiant krosnies.

Elektros tinklo atkarpa nuo transformatoriaus iki elektrodų vadinama trumpuoju tinklu. Tiektuvai, išeinantys iš transformatorinės pastotės sienos, naudojant lanksčius, vandeniu aušinamus kabelius, tiekia įtampą į elektrodų laikiklį. Lanksčios sekcijos ilgis turi leisti reikiamą krosnies pakreipimą ir išjungti stogą pakrovimui. Lankstūs kabeliai jungiami prie vandeniu aušinamų varinių šynų, sumontuotų ant elektrodų laikiklių rankovių. Vamzdžiai yra tiesiogiai prijungti prie elektrodo laikiklio galvutės, kuri suspaudžia elektrodą. Be minėtų pagrindinių elektros tinklo mazgų, jame yra įvairi matavimo įranga, prijungta prie srovės linijų per srovės ar įtampos transformatorius, taip pat automatiniai lydymosi proceso valdymo įrenginiai.

Automatinis reguliavimas.

Lydymosi metu į elektros lankinę krosnį reikia tiekti įvairius energijos kiekius. Maitinimo šaltinį galite pakeisti keisdami įtampą arba lanko srovę. Įtampos reguliavimas atliekamas perjungiant transformatoriaus apvijas. Srovės stiprumas valdomas keičiant atstumą tarp elektrodo ir krūvio pakeliant arba nuleidžiant elektrodus. Šiuo atveju lanko įtampa nesikeičia. Elektrodų nuleidimas arba pakėlimas atliekamas automatiškai, naudojant automatinius reguliatorius, sumontuotus kiekvienoje krosnies fazėje. Šiuolaikinėse krosnyse galima nustatyti iš anksto nustatytą elektrinio režimo programą visam lydymosi laikotarpiui.

Įrenginys elektromagnetiniam metalo maišymui.

Metalui maišyti stambiojo lanko krosnyse, pagreitinti ir palengvinti technologines šlako nuvedimo operacijas, dėžėje po krosnies dugnu įrengiama elektrinė apvija, kuri aušinama vandeniu arba suslėgtu oru. Statoriaus apvijos maitinamos iš dviejų fazių generatoriaus žemo dažnio srove, kuri sukuria slenkantį magnetinį lauką, kuris užfiksuoja skysto metalo telkinį ir priverčia apatinius metalo sluoksnius judėti krosnies dugnu krosnies kryptimi. lauke. Viršutiniai metalo sluoksniai kartu su šalia esančiu šlaku juda priešinga kryptimi. Taigi judesį galima nukreipti arba link darbinio lango, kuris palengvins šlako išėjimą iš krosnies, arba į nutekėjimo angą, o tai paskatins vienodą legiruojančių ir deoksiduojančių medžiagų pasiskirstymą bei metalo vidurkį. sudėtis ir temperatūra. Šis metodas pastaruoju metu buvo naudojamas ribotai, nes metalas aktyviai maišomas su lankais didelės apkrovos krosnyse. Plieno lydymas pagrindinėje elektros lankinėje krosnyje.

Žaliavos.

Pagrindinė medžiaga, skirta lydyti elektra, yra plieno laužas. Laužas neturėtų būti labai oksiduotas, nes esant dideliam rūdžių kiekiui, į plieną patenka daug vandenilio. Priklausomai nuo cheminės sudėties, laužas turi būti surūšiuotas į atitinkamas grupes. Pagrindinis laužo kiekis, skirtas lydyti elektrinėse krosnyse, turi būti kompaktiškas ir sunkus. Turint nedidelę laužo masę, visa lydymui skirta dalis į krosnį nededama. Turime nutraukti lydymosi procesą ir įkrauti įkrovą. Tai padidina lydymosi trukmę, padidina energijos suvartojimą ir sumažina elektrinių krosnių našumą. Pastaruoju metu elektrinėse krosnyse pradėtos naudoti metalizuotos granulės, gautos tiesioginio redukcijos metodu. Šio tipo žaliavos, turinčios 85-93% geležies, privalumas yra tas, kad ji nėra užteršta variu ir kitomis priemaišomis. Patartina granules naudoti didelio stiprio konstrukcinio legiruotojo plieno, elektrinio, rutulinio guolių plieno lydymui.

Legiruotos atliekos susidaro elektrinėje plieno lydykloje neužpildytų luitų, sruogų pavidalu; lupimo skyriuje drožlių pavidalu, valcavimo parduotuvėse - apdailos ir laužo pavidalu ir kt.; be to, daug legiruoto laužo atkeliauja iš mašinų gamybos įmonių. Legiruotų metalų atliekų naudojimas leidžia sutaupyti vertingo legiravimo, padidina ekonominį elektrinio lydymo efektyvumą. Minkšta geležis yra specialiai lydoma atviro židinio krosnyse ir konverteriuose ir naudojama anglies kiekiui kontroliuoti elektrinio lydymo procese.

4.2 Tipiniai elektros energijos imtuvai

Nagrinėjamos grupės vartotojai sukuria vienodą ir simetrišką apkrovą visose trijose fazėse. Apkrovos smūgiai atsiranda tik paleidžiant. Galios koeficientas yra gana stabilus ir paprastai yra 0,8–0,85. Didelių siurblių, kompresorių ir ventiliatorių elektrinei pavarai dažniausiai naudojami sinchroniniai varikliai, veikiantys su pirmaujančiu galios koeficientu.

Kėlimo ir transportavimo įrenginiai veikia su pertrūkiais. Šiems įrenginiams būdingi dažni apkrovos smūgiai. dėl staigių apkrovos pokyčių galios koeficientas taip pat labai skiriasi, vidutiniškai nuo 0,3 iki 0,8. Kalbant apie nepertraukiamo maitinimo šaltinį, šie įrenginiai turėtų būti priskirti (priklausomai nuo darbo ir įrengimo vietos) 1 ir 2 kategorijų vartotojams. Kėlimo ir transportavimo įrenginiuose naudojama tiek kintamoji (50 Hz), tiek nuolatinė srovė. Daugeliu atvejų apkrova iš valdymo įtaisų kintamosios srovės pusėje turėtų būti laikoma simetriška visose trijose fazėse.

Elektros apšvietimo instaliacijos

Elektros lempos yra vienfazė apkrova, tačiau dėl mažos imtuvo galios (dažniausiai ne daugiau kaip 2 kW) elektros tinkle, tinkamai sugrupavus apšvietimo įrenginius, galima pasiekti gana vienodą apkrovą. fazės (su asimetrija ne daugiau kaip 5-10%).

Krovinio pobūdis vienodas, be smūgių, tačiau jo vertė skiriasi priklausomai nuo paros laiko, metų ir geografinės padėties. Srovės dažnis yra įprastas pramoninis, lygus 50 Hz. Kaitinamųjų lempų galios koeficientas yra 1, dujų išlydžio lempų - 0,6. Reikia turėti omenyje, kad naudojant dujų išlydžio lempas laiduose, ypač nuliniuose, atsiranda didesnės srovės harmonikos.

Leistini trumpalaikiai (kelių sekundžių) avariniai apšvietimo įrenginių maitinimo pertraukimai. Ilgos pertraukos (minutėmis ir valandomis) prie maisto gaminant kai kurias gamybos rūšis yra nepriimtinos. Tokiais atvejais naudojamas perteklinis maitinimo šaltinis iš antrojo srovės šaltinio (kai kuriais atvejais net iš nepriklausomo nuolatinės srovės šaltinio). Tose pramonės šakose, kuriose apšvietimo išjungimas kelia grėsmę žmonių saugumui, naudojamos specialios avarinio apšvietimo sistemos. Pramonės įmonių apšvietimo įrenginiams naudojama nuo 6 iki 220 V įtampa.

Konverterių įrengimas

Norint paversti trifazę srovę į nuolatinę arba trifazę pramoninio dažnio 50 Hz srovę į trifazę arba vienfazę žemo, aukšto ar aukšto dažnio srovę, pramonės įmonės teritorijoje statomos keitiklių stotelės.

Priklausomai nuo srovės keitiklių tipo, keitiklių sustojimai skirstomi į:

) puslaidininkinių keitiklių įrenginiai;

) keitikliai su gyvsidabrio lygintuvais;

) keitikliai su variklių generatoriais,

) keitiklis sustoja su mechaniniais lygintuvais.

Pagal paskirtį keitiklių instaliacijos bus sulankstytos galiai

) daugelio mašinų ir mechanizmų varikliai;

) elektrolizės vonios;

) gamyklinis elektrinis transportas;

) elektrostatiniai nusodintuvai;

) Nuolatinės srovės suvirinimo įrenginiai ir kt.

Elektrolizės keitiklių įrenginiai plačiai naudojami spalvotojoje metalurgijoje gaminant elektrolitinį aliuminį, šviną, varį ir kt. Tokiuose įrenginiuose pramoninė 6-35 kV dažnio srovė, naudojant silicio lygintuvus, paprastai paverčiama technologinėmis sąlygomis reikalingos įtampos nuolatinė srovė (iki 825 V).

Elektrolizės įrenginių elektros energijos tiekimo pertrauka nesukelia rimtų avarijų su pagrindinės įrangos pažeidimu ir gali būti toleruojama keletą minučių, o kai kuriais atvejais ir kelias valandas. Tačiau dėl nugaros emf. elektrolizės vonios, tam tikrais atvejais gali atsirasti išskiriamų metalų judėjimas atgal į vonios tirpalą ir dėl to papildomai kaštai elektrai naujai to paties metalo izoliacijai Elektrolizės įrenginiai turi būti aprūpinti elektros energija, kaip kategorija 1 imtuvų, tačiau leidžiant trumpalaikius elektros energijos tiekimo nutraukimus elektrolizės įrenginiai pateikia gana vienodą ir fazių simetrišką apkrovos grafiką Elektrolizės įrenginių galios koeficientas yra maždaug 0,85-0,9.

Industrinio elektros transporto (vežimo, kėlimo, įvairių krovinių judėjimo ir kt.) keitiklių įrenginiai yra gana mažos galios (nuo šimtų iki 2000-3000 kW). Tokių įrenginių galios koeficientas svyruoja nuo 0,7 iki 0,8. Apkrova kintamosios srovės pusėje fazėmis yra simetriška, tačiau staigiai kinta dėl srovės smailių eksploatuojant traukos variklius Nutrūkus šios grupės imtuvų maitinimui gali būti pažeisti gaminiai ir net įranga (ypač metalurgijoje). augalai). Transporto veiklos sustabdymas apskritai sukelia rimtų įmonės veiklos komplikacijų, todėl ši vartotojų grupė turi būti aprūpinta elektra, kaip ir I ar II kategorijos imtuvai, leidžiantys trumpam nutraukti elektros tiekimą. pramoninio dažnio kintamąja srove, kurios įtampa 0,4-35 kV.

Dujų valymui plačiai naudojami keitiklių įrenginiai, skirti maitinti iki 100-200 kW galios elektrostatinius nusodintuvus (su mechaniniais lygintuvais), kurie maitinami pramoninio dažnio kintamąja srove iš specialių transformatorių, kurių pirminėje apvijoje yra 6-10 kV įtampa, o antrinėje iki 110 kV.Šių nustatymų galios koeficientas yra 0,7-0,8. Aukštosios įtampos pusės apkrova yra simetriška ir vienoda. Priimtini elektros energijos tiekimo pertrūkiai, jų trukmė priklauso nuo gamybos technologinio proceso Tokiose pramonės šakose kaip chemijos gamyklos šie įrenginiai gali būti priskiriami 1 ir 2 kategorijų imtuvams.

Gamybos mechanizmų elektros varikliai

Tokio tipo imtuvai yra visose pramonės įmonėse.Visų tipų varikliai naudojami šiuolaikinėms staklėms varyti. Variklių galia itin įvairi ir svyruoja nuo frakcijų iki šimtų kilovatų ir daugiau Staklėse, kur reikia didelių sukimosi greičių ir jo reguliavimo, naudojami nuolatinės srovės varikliai, maitinami lygintuvais. Tinklo įtampa 660-380/220 V su 50 Hz dažniu Galios koeficientas labai skiriasi priklausomai nuo proceso saugos sąlygų (galimos eksploatuojančio personalo sužalojimai) ir dėl galimo gaminių pažeidimo, ypač apdorojant dideles brangias dalis.

Elektrinės krosnys ir elektroterminiai įrenginiai

Pagal elektros energijos pavertimo šilumine metodą ją galima suskirstyti į:

) varžos krosnys;

) indukcinės krosnys ir įrenginiai;

) elektros lanko krosnys;

) orkaitės su mišriu šildymu.

Pagal šildymo būdą varžos krosnys skirstomos į netiesiogines ir tiesiogines. Medžiagos kaitinimas netiesioginėse krosnyse atsiranda dėl šilumos, kurią sukuria kaitinimo elementai, kai per juos praeina elektros srovė. Netiesioginio šildymo krosnys yra įrenginiai, kurių įtampa yra iki 1000 V ir dažniausiai maitinami iš 380 V tinklų, kurių pramoninis dažnis yra 50 Hz. Krosnys gaminamos vienos ir trifazės galia nuo vienetų iki kelių tūkstančių kilovatų. Daugeliu atvejų galios koeficientas yra 1.

Tiesioginio veikimo krosnyse kaitinimas atliekamas šiluma, išsiskiriančia šildomame gaminyje, kai per jį praeina elektros srovė. Krosnys gaminamos vienfazės ir trifazės, kurių galia iki 3000 kW; Energija tiekiama pramonine 50 Hz dažnio srove iš 380/220 V tinklų arba per žeminamuosius transformatorius iš aukštesnės įtampos tinklų. Galios koeficientas svyruoja nuo 0,7 iki 0,9. Dauguma varžinių krosnių nepertraukiamo maitinimo požiūriu priklauso II kategorijos elektros energijos imtuvams.

Indukcinio ir dielektrinio šildymo krosnys ir įrenginiai skirstomi į lydymo krosnis ir kietinimo bei dielektrikų šildymo įrenginius.

Metalo lydymas inercinėse krosnyse vyksta dėl šilumos, atsirandančios jame praeinant indukcinei srovei.

Lydymosi krosnys gaminamos su plienine šerdimi ir be jos. Šerdies krosnys naudojamos spalvotųjų metalų ir jų lydinių lydymui. Krosnys maitina pramoninio dažnio srove 50 Hz, įtampa 380 V ir aukštesne, priklausomai nuo galios. Galimos vienfazės, dvifazės ir trifazės krosnys iki 2000 kVA. Galios koeficientas svyruoja nuo 0,2-0,8 (aliuminio lydymo krosnyse cos (?) = 0,2-0,4, vario lydymui - 0,6-0,8). Nerūdijančio plieno ir rečiau spalvotųjų metalų lydymui naudojamos begyslės krosnys. Pramoninės krosnys be šerdies gali būti tiekiamos naudojant 50 Hz pramoninio dažnio srovę iš tinklų, kurių įtampa yra 380 V ir aukštesnė, ir padidinto dažnio srovę 500–10 000 Hz iš tiristorių arba elektros mašinų keitiklių. Konverterių varomieji varikliai maitinami pramoninio dažnio srove.

Krosnys gaminamos iki 4500 kVA galios, jų galios koeficientas labai mažas: nuo 0,05 iki 0,25. Visos lydymosi krosnys priklauso 2 kategorijos elektros energijos imtuvams. Grūdinimo ir šildymo įrenginiai, priklausomai nuo paskirties, maitinami dažniais nuo 50 Hz iki šimtų kilohercų.

Aukšto ir aukšto dažnio įrenginių maitinimas gaminamas atitinkamai iš tiristorių arba mašininių induktorių tipo keitiklių ir lempų generatorių. Šie įrenginiai priklauso 2 kategorijos elektros energijos imtuvams.

Įrenginiuose, skirtuose dielektrikams šildyti, šildoma medžiaga dedama į kondensatoriaus elektrinį lauką ir kaitinama dėl poslinkio srovių. Šios grupės įrenginiai plačiai naudojami medienos klijavimui ir džiovinimui, preso miltelių kaitinimui, plastikų litavimui ir suvirinimui, gaminių sterilizavimui ir kt. Maitinimas tiekiamas 20-40 MHz ir aukštesnio dažnio srove. Nepertraukiamo maitinimo požiūriu dielektrikų šildymo įrenginiai priklauso II kategorijos elektros energijos imtuvams.

Elektrinės lankinės krosnys pagal kaitinimo būdą skirstomos į tiesioginio ir netiesioginio veikimo krosnis. Tiesioginio veikimo krosnyse metalo kaitinimas ir lydymas vyksta šiluma, kurią sukuria elektros lankas, degantis tarp elektrodo ir lydyto metalo. Tiesioginio veikimo lankinės krosnys skirstomos į keletą tipų, būdingų plieno gamybai ir vakuuminiam.

Plieno lydymo krosnys maitinamos pramoninio dažnio 6-110 V srove per žeminamuosius transformatorius. Krosnys gaminamos trijų fazių galia iki 45000 kVA vienam blokui. Galios koeficientas 0,85-0,9. Eksploatacijos metu lydant įkrovą lankinėse plieno lydymo krosnyse, dažnai atsiranda trumpųjų jungimų (SC). vardinę viršija 2,5-3,5 karto. Dėl trumpojo jungimo sumažėja pastočių magistralių įtampa, o tai neigiamai veikia kitų elektros energijos imtuvų darbą. Atsižvelgiant į tai, bendras lankinių krosnių ir kitų vartotojų eksploatavimas iš bendros pastotės yra leistinas, jei, maitinant iš galingos elektros energijos sistemos, bendra krosnių galia neviršija 40% sumažintos pastotės galios, o maitinant iš mažos galios sistemos, 15-20 proc.

Vakuuminės lankinės krosnys gaminamos iki 2000 kW galios. Maitinimas tiekiamas nuolatine srove, kurios įtampa 30-40 V. Elektros energijos šaltiniais naudojami elektros mašinų keitikliai ir puslaidininkiniai lygintuvai, prijungti prie 50 Hz kintamosios srovės tinklo.

Metalo kaitinimas netiesioginėse krosnyse atliekamas šiluma, kurią sukuria elektros lankas, degantis tarp anglies elektrodai Netiesiogiai kaitinamos lankinės krosnys, naudojamos variui ir jo lydiniams lydyti. Krosnių galia palyginti maža (iki 500 kVA); maitinimas tiekiamas pramoninio 50 Hz dažnio srove iš specialių krosnių transformatorių. Nepertraukiamo maitinimo požiūriu šios krosnys priklauso 1 kategorijos elektros energijos imtuvams, kurie leidžia trumpam laikui nutraukti elektros tiekimą.

Elektrines krosnis su mišriu šildymu galima suskirstyti į rūdos termines ir elektros šlako perlydymo krosnis.

Rūdinėse-terminėse krosnyse medžiaga kaitinama šiluma, kuri išsiskiria, kai per krūvį praeina elektros srovė ir dega lankas. Krosnys naudojamos geležies lydiniams, korundui, geležies, švino lydymui, fosforo sublimacijai, vario ir vario-nikelio matiniam lydymui. Energija tiekiama pramoninio dažnio srove per žeminamuosius transformatorius. Kai kurių krosnių galia labai didelė, iki 100 MVA (geltonoji fosforo sublimacinė krosnis). Galios koeficientas 0,85-0,92. Kalbant apie nepertraukiamą elektros energijos tiekimą, rūdos šiluminiams procesams skirtos krosnys priskiriamos 2 kategorijos elektros energijos imtuvams.

Elektrošlako perlydymo krosnyse kaitinimas vyksta dėl šilumos, išsiskiriančios šlake, kai per jį teka srovė. Šlaką lydo elektros lanko šiluma. Perlydant elektrošlaku, gaunamas aukštos kokybės plienas ir specialūs lydiniai. Krosnys maitinamos pramonine 50 Hz dažnio srove per žeminamuosius transformatorius, dažniausiai iš 6-10 kV tinklų, kurių antrinė įtampa 45-60 V. Krosnys dažniausiai yra vienfazės, bet gali būti ir trifazės. Galios koeficientas 0,85-0,95. Elektros šlako perlydymo krosnys elektros energijos tiekimo patikimumo požiūriu priklauso 1 kategorijos elektros energijos imtuvams.

Tiekiant elektrą dirbtuvėms, kuriose yra visų tipų vakuuminės elektrinės krosnys, reikia atsižvelgti į tai, kad vakuuminių siurblių maitinimo nutraukimas sukelia avariją ir brangių gaminių atmetimą. Šios krosnys turėtų būti priskirtos 1-os kategorijos elektros energijos imtuvams.

Elektriniai suvirinimo įrenginiai

Kaip imtuvai skirstomi į įrenginius, veikiančius kintamąja ir nuolatine srove. Technologiškai suvirinimas skirstomas į lankinį ir kontaktinį, pagal darbo būdą – į rankinį ir automatinį.

Nuolatinės srovės elektrinio suvirinimo įrenginius sudaro kintamosios srovės variklis ir nuolatinės srovės suvirinimo generatorius. Naudojant tokią sistemą, suvirinimo apkrova kintamosios srovės tiekimo tinkle paskirstoma tolygiai per tris fazes, tačiau jos grafikas išlieka kintamas. Tokių įrenginių galios koeficientas vardiniu režimu yra 0,7-0,8; tuščiąja eiga galios koeficientas sumažėja iki 0,4. Tarp nuolatinės srovės suvirinimo įrenginių taip pat yra lygintuvų.

Kintamosios srovės elektriniai suvirinimo aparatai veikia pramoniniu 50 Hz kintamosios srovės dažniu ir yra vienfazė apkrova lankinio suvirinimo ir varžinio suvirinimo aparatų suvirinimo transformatorių pavidalu. Kintamosios srovės suvirinimas suteikia vienfazę apkrovą su pertraukiamu veikimu, netolygią fazių apkrovą ir, kaip taisyklė, mažą galios koeficientą (0,3-0,35 lankiniam ir 0,4-0,7 kontaktiniam suvirinimui). Suvirinimo įrenginiai maitinami iš tinklo 380-220 V. Suvirinimo transformatoriai statybos ir montavimo vietose pasižymi dažnu judėjimu tiekimo tinkle. Į šią aplinkybę reikia atsižvelgti projektuojant tiekimo tinklą. Energijos tiekimo patikimumo požiūriu suvirinimo įrenginiai priklauso 2 kategorijos elektros energijos imtuvams.

Išvada

Automatizavimo pažanga leido sukurti nepertraukiamos metalurgijos gamyklos projektą, kuriame skirtingi procesai būtų sujungti į vieno srauto sistemą. Pasirodo, centrinę vietą visame procese vis dar užima aukštakrosnė. Ar galima apsieiti be domeno?

Benamių gamybos, arba, kaip vadinama, tiesioginės geležies gamybos, problema buvo sprendžiama daugelį dešimtmečių. Šia kryptimi padaryta didelė pažanga. Yra pagrindo manyti, kad aštuntajame dešimtmetyje pradės veikti gana dideli tiesioginio geležies redukavimo įrenginiai, kurių paros našumas sieks 500 tonų, tačiau net ir tokiu atveju aukštakrosnių gamyba išliks savo pozicijas daugiau nei dešimtmetį.

Procesas be domeno gali būti įsivaizduojamas, pavyzdžiui, taip. Rotacinėse vamzdžių krosnyse geležies rūda paverčiama geležimi. Magnetų pagalba geležies grūdeliai atskiriami nuo likusios masės – ir grynas produktas paruoštas tolesniam apdorojimui. Gatavus gaminius galima štampuoti iš geležies miltelių. Iš jo galite virti įvairių rūšių plieną, pridedant reikiamų priedų (legiravimo elementų).

Pradėjus eksploatuoti milžiniškas elektrines, sovietinė metalurgija gaus daug pigios elektros. Tai sudarys palankias sąlygas plėtoti elektrometalurginę gamybą ir dar plačiau naudoti elektros energiją visuose tolesniuose geležies lydinių apdirbimo etapuose.

Atominės fizikos sėkmė paskatino vadinamosios radiacinės metalurgijos idėją. Akademikas IP Bardinas (1883-1960) išsakė drąsią, beveik fantastišką idėją dėl ateities metalurgijos plėtros. „Manau, – sakė jis, – kad iš pradžių žmogus „suprojektuos“ reikiamos sudėties legiruotą plieną naudodamas radioaktyvųjį poveikį, nedėdamas į juos retų ir brangių legiruojamųjų priedų, o kurdamas juos tiesiai išlydyto plieno kaušelyje. geležies atomų, galbūt sieros, fosforo, veikiant spindulių srautui išlydytame metale, įvyks tikslingos branduolinės transformacijos.

Ateities mokslininkų kartos turės dirbti spręsdamos šią ir kitas įdomias problemas. Juodoji metalurgija laukia naujų atradėjų.

Šiame rašinyje, mūsų nuomone, pasiekėme savo tikslą ir elektros energijos perdavimą per atstumą bei jos panaudojimą svarstėme kaip būtiną komponentą elektrinio plieno gamybos procese. Taip pat mes, mums atrodo, įvykdėme visas mūsų iškeltas užduotis, būtent: studijavome papildomą literatūrą, kuri mums padėjo rašant šį darbą; susipažino su naujais generatorių ir transformatorių tipais; atsižvelgė į elektros srovės kelią nuo jos gavimo iki pristatymo vartotojui; ir galiausiai ištyrė fizikinius ir mechaninius procesus, vykstančius elektrinėje krosnyje.

Bibliografija

1. Babich V. K., Lukashkin N. D., Morozov A. S. ir kt. / Metalurgijos gamybos pagrindai (geležies metalurgija). Vadovėlis vidurinėms profesinėms mokykloms - M.: Metalurgija, 1988. 272 ​​p.

Bargas I. G., Valkas H. Ya., Komarovas D. T.; Red. Barga I. G. / 0,4-20 kV elektros tinklų priežiūros gerinimas kaimo vietovėje - M .: Energia, 1980. - 240 p., iliustr.

Bornatsky I. I., Blashchuk N. M., Yargin S. A., Strok V. I. / Plataus profilio plieno gamintojo padėjėjas: Vadovėlis vidurinėms profesinėms mokykloms - M .: Metalurgija, 1986. 456 p.

Zubkovas B.V., Chumakovas S.V. / Enciklopedinis jauno techniko žodynas - M .: Pedagogika, 1980. - 512 p., iliustr.

Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B. / Fizika: Proc. 10 ląstelių. vid. mokykla - M.: Švietimas, 1990. - 223 p.: iliustr.

Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B. / Fizika: Proc. 10 ląstelių. vid. mokykla – 9-asis leidimas, pataisytas. - M.: Švietimas, 1987. - 319 p., 4 lapai. lig.: lig.

Chigray I.D. Asistentas plieno apdirbimo keitiklis. M.: Metalurgija, 1977. 304 p.

Svarbiausias uždavinys, kurį energetikos kompleksas turi nuolat spręsti, yra elektros energijos perdavimas per atstumą. Todėl pakeliui tarp elektrinės ir vartotojų būtinai yra. Daugeliu atvejų naudojamos oro linijos, per kurias praeina kintamoji srovė. Energija generuojama galingų agregatų pagalba, ją daugiausia naudoja silpni vartotojai. Kad visi jie būtų padengti elektros energija, sukurta galinga ir šakota elektros tinklų struktūra.

Galios perdavimo charakteristikos

Pagrindinis energijos perdavimo rodiklis yra jo pralaidumo vertė. Tai rodo didžiausią galią, kuri gali būti perduodama linijomis įvairiomis ribinėmis sąlygomis.

Visų pirma, tai nuostoliai laidų kaitinimo metu, koronos nuostoliai, stabilumo sąlygos ir kiti veiksniai. Be to, perduodama kintamosios srovės galia priklauso nuo įtampos ir ilgio. Šiuo atžvilgiu įtampos padidėjimas gali žymiai padidinti perdavimo linijų pralaidumą.

Perdavimo linijoms taikomi apribojimai, susiję su viršįtampiu ir izoliavimo galimybėmis. Siekiant padidinti jų našumą, atliekami konstruktyvūs patobulinimai, naudojami visokie kompensaciniai įtaisai.

Kompensuojamųjų įtaisų paskirtis ir veikimas

Reaktyvieji parametrai ir reaktyvioji galia elektros linijose ir pas vartotojus kompensuojami specialiais prietaisais. Visi šie įrenginiai montuojami tarpinėse ir galutinėse pastotėse. Kai elektra perduodama per atstumą, kompensacinių prietaisų pagalba, padidėja linijų pralaidumas, pagerėja bendras jų veikimas.

Pavyzdžiui, reaktyvioji galia kompensuojama skersai sujungtų kondensatorių elektriniais blokais. Taip pat praktikuojamas sinchroninių variklių ir kompensatorių, veikiančių per didelio sužadinimo režimu, naudojimas. Taigi vartotojų reaktyvioji galia užtikrinama išlaikant pageidaujamą įtampos vertę. Tuo pačiu sumažinami aktyviosios galios nuostoliai tam tikrose elektros tinklų atkarpose. Kompensuojamųjų įrenginių pagalba įtampa elektros sistemose gali būti reguliuojama automatiškai. Šių įrenginių montavimo vietos ir galia nustatoma skaičiavimo būdu, remiantis techniniais ir ekonominiais rodikliais.

Visų būtinų sąlygų laikymasis leidžia perduoti elektros energiją vartotojams su minimaliu, reikiamu kiekiu ir projektine galia.

Elektros perdavimas. Kelias nuo elektrinės iki vartotojo. Sumažinti nuostolius perduodant elektros energiją.

Trumpai panagrinėkime maitinimo sistemą, kuri yra elektros prietaisų, skirtų elektros energijai perduoti, konvertuoti, paskirstyti ir vartoti, grupė. Skyrius praplės akiratį norintiems išmokti tinkamai naudotis namų elektros tinklais.

Elektros tiekimas atliekami pagal standartines schemas. Pavyzdžiui, pav. 1.4 pavaizduota radialinė vienos linijos maitinimo grandinė, skirta elektros energijai perduoti iš elektrinės žeminamosios pastotės 380 V įtampos elektros vartotojui.

Iš elektrinės 110-750 kV įtampos elektros energija elektros linijomis (TL) perduodama į pagrindines arba regionines laiptines pastotes, kuriose įtampa sumažinama iki 6-35 kV. Iš skirstomųjų įrenginių ši įtampa oro arba kabelių perdavimo linijomis perduodama į transformatorines pastotes, esančias arti elektros energijos vartotojų. Pastotėje įtampa sumažinama iki 380 V, o elektra oro arba kabelių linijomis tiekiama tiesiai į vartotoją namuose. Tuo pačiu metu linijos turi ketvirtą (nulį) laidą 0, kuris leidžia gauti 220 V fazės įtampą, taip pat užtikrinti elektros instaliacijos apsaugą.
Ši schema leidžia perduoti elektros energiją vartotojui su mažiausiais nuostoliais. Todėl pakeliui iš elektrinės pas vartotojus elektra transformuojama iš vienos įtampos į kitą. Supaprastintas transformacijos pavyzdys nedidelėje elektros sistemos dalyje parodytas fig. 1.5. Kodėl naudoti aukštą įtampą? Skaičiavimas sudėtingas, tačiau atsakymas paprastas. Sumažinti laidų šildymo nuostolius perduodant dideliais atstumais.

Nuostoliai priklauso nuo tekančios srovės kiekio ir laidininko skersmens, o ne nuo naudojamos įtampos.

Pavyzdžiui:
Tarkime, kad iš elektrinės į miestą, esantį 100 km atstumu nuo jos, viena linija reikia perduoti 30 MW. Dėl to, kad linijos laidai turi elektrinę varžą, srovė juos įkaista. Ši šiluma yra išsklaidyta ir negali būti naudojama. Šildymui išleidžiama energija yra nuostolis.

Nuostolių iki nulio sumažinti neįmanoma. Tačiau juos reikia riboti. Todėl leistini nuostoliai normalizuojami, t.y., skaičiuojant linijos laidus ir parenkant jos įtampą, daroma prielaida, kad nuostoliai neviršija, pavyzdžiui, 10% linija perduodamos naudingosios galios. Mūsų pavyzdyje tai yra 0,1–30 MW = 3 MW.

Pavyzdžiui:
Jeigu netaikoma transformacija, ty elektra perduodama esant 220 V įtampai, tai norint sumažinti nuostolius iki nurodytos vertės, laidų skerspjūvį reikėtų padidinti iki maždaug 10 m2. Tokios „vielos“ skersmuo viršija 3 m, o masė tarpatramyje – šimtai tonų.
Taikydami transformaciją, tai yra padidindami įtampą linijoje, o po to sumažindami ją šalia vartotojų vietos, jie naudoja kitą būdą nuostoliams sumažinti: sumažina srovę linijoje. Šis metodas yra labai efektyvus, nes nuostoliai yra proporcingi srovės kvadratui. Iš tiesų, padvigubėjus įtampai, srovė sumažėja perpus, o nuostoliai sumažėja 4 kartus. Jei įtampa padidinama 100 kartų, nuostoliai sumažės 100 kartų iki antrosios galios, tai yra, 10 000 kartų.

Pavyzdžiui:
Kaip įtampos didinimo efektyvumo iliustraciją atkreipsiu dėmesį, kad 500 kV trifazė kintamosios srovės perdavimo linija perduoda 1000 MW 1000 km.

Elektros laidai

Elektros tinklai skirti elektros energijai perduoti ir skirstyti. Jas sudaro įvairios įtampos pastočių ir linijų rinkinys. Elektrinėse statomos pakopinės transformatorių pastotės, o elektra dideliais atstumais perduodama aukštos įtampos elektros linijomis. Vartojimo vietose statomos pakopinės transformatorinės.

Elektros tinklo pagrindas dažniausiai yra požeminės arba oro aukštos įtampos elektros linijos. Linijos, einančios nuo transformatorių pastotės iki įvadinių skirstomųjų įrenginių, o nuo jų iki elektros skirstymo taškų ir į grupinius skydus, vadinamos maitinimo tinklu. Tiekimo tinklas, kaip taisyklė, susideda iš požeminių žemos įtampos kabelių linijų.

Pagal konstrukcijos principą tinklai skirstomi į atviruosius ir uždaruosius. Atviras tinklas apima linijas, kurios eina į elektros imtuvus ar jų grupes ir gauna maitinimą iš vienos pusės. Atviras tinklas turi tam tikrų trūkumų, būtent, įvykus avarijai bet kurioje tinklo vietoje, elektros tiekimas visiems vartotojams, esantiems už avarinės atkarpos, sustabdomas.

Uždara grandinė gali turėti vieną, du ar daugiau maitinimo šaltinių. Nepaisant daugybės pranašumų, uždarieji tinklai dar nebuvo plačiai paplitę. Tinklo klojimo vietoje yra išoriniai ir vidiniai.

Elektros linijų gamybos būdai

Kiekviena įtampa atitinka tam tikrus laidų sujungimo būdus. Taip yra todėl, kad kuo didesnė įtampa, tuo sunkiau izoliuoti laidus. Pavyzdžiui, butuose, kuriuose įtampa yra 220 V, laidai atliekami guminės arba plastikinės izoliacijos laidais. Šie laidai yra paprasti ir pigūs.

Kelių kilovoltų požeminis kabelis, nutiestas po žeme tarp transformatorių, yra nepalyginamai sudėtingesnis. Be didesnių reikalavimų izoliacijai, ji taip pat turi turėti didesnį mechaninį stiprumą ir atsparumą korozijai.

Tiesioginiam energijos tiekimui vartotojams naudojami:

♦ 6 (10) kV įtampos oro arba kabelinės perdavimo linijos į elektros pastotes ir aukštos įtampos vartotojus;
♦ kabelinės 380/220 V įtampos perdavimo linijos, skirtos tiesioginiam žemos įtampos galios imtuvų maitinimui. Norint per atstumą perduoti dešimčių ir šimtų kilovoltų įtampą, sukuriamos oro linijos. Laidai kyla aukštai virš žemės, izoliacijai naudojamas oras. Atstumai tarp laidų apskaičiuojami atsižvelgiant į įtampą, kurią planuojama perduoti. Ant pav. 1.6 parodytos tos pačios skalės atramos oro linijoms, kurių įtampa yra 500, 220, 110, 35 ir 10 kV. Atkreipkite dėmesį, kaip didėja matmenys, o dizainas tampa sudėtingesnis didėjant darbo įtampai!

Ryžiai. 1.6.

Pavyzdžiui:
500 kV linijos stulpas yra septynių aukštų pastato aukščio. Vielos pakabos aukštis 27 m, atstumas tarp laidų 10,5 m, izoliatorių girliandos ilgis daugiau nei 5 m. Upių pervažų atramų aukštis siekia 70 m. Apsvarstykime galios galimybes perdavimo liniją išsamiau.

Oro elektros linijos
Apibrėžimas.
Elektros oro linija – tai įtaisas, skirtas elektrai perduoti arba paskirstyti laidais, esančiais atvirame ore ir traversų (kronšteinų), izoliatorių ir jungiamųjų detalių pagalba tvirtinamas prie atramų ar inžinerinių konstrukcijų.

Pagal „Elektros instaliacijos taisykles“ įtampai oro linijos skirstomos į dvi grupes: įtampa iki 1000 V ir įtampa virš 1000 V. Kiekvienai linijų grupei nustatomi techniniai reikalavimai jų įrenginiui.

Oro elektros linijos 10 (6) kV yra plačiausiai naudojami kaimo vietovėse ir mažuose miesteliuose. Taip yra dėl mažesnės jų kainos, palyginti su kabelių linijomis, mažesnio užstatymo tankumo ir kt.

Dėl laidų oro linijose ir tinkluose naudojami įvairūs laidai ir kabeliai. Pagrindinis reikalavimas elektros oro linijų laidų medžiagai yra maža elektrinė varža. Be to, laidų gamybai naudojama medžiaga turi turėti pakankamą mechaninį stiprumą, būti atspari drėgmei ir ore sklindančioms cheminėms medžiagoms.

Šiuo metu dažniausiai naudojamas aliuminio ir plieno vielos, leidžianti sutaupyti negausiai naudojamų spalvotųjų metalų (vario) ir sumažinti laidų kainą. Variniai laidai naudojami specialiose linijose. Aliuminis turi mažą mechaninį stiprumą, dėl kurio padidėja nuosmukis ir atitinkamai padidėja atramų aukštis arba sumažėja tarpatramio ilgis. Perduodant nedidelius elektros energijos kiekius nedideliais atstumais, naudojamos plieninės vielos.

Dėl izoliacijos tarnauja laidai ir tvirtinimas prie elektros linijų stulpų linijos izoliatoriai, kuris kartu su elektriniu stiprumu turi turėti ir pakankamą mechaninį stiprumą. Priklausomai nuo tvirtinimo ant atramos būdo, išskiriami kaiščių izoliatoriai (jie tvirtinami ant kabliukų arba kaiščių) ir pakabinami (surenkami į girliandą ir specialiomis jungiamosiomis detalėmis tvirtinami prie atramos).

Kaiščių izoliatoriai naudojamas elektros linijose, kurių įtampa iki 35 kV. Jie pažymėti raidėmis, nurodančiomis izoliatoriaus konstrukciją ir paskirtį, bei skaičiais, rodančiais darbo įtampą. 400 V oro linijose naudojami kaiščių izoliatoriai TF, ShS, ShF. Raidės izoliatorių simboliuose nurodo: T- telegrafas; F- porcelianas; Su- stiklas; ShS- kaištis stiklas; CHF- porcelianas.

Smeigtiniai izoliatoriai naudojami santykinai lengviems laidams kabinti, o priklausomai nuo trasos sąlygų, naudojami įvairūs vielos tvirtinimo tipai. Laidas ant tarpinių atramų dažniausiai tvirtinamas ant kaiščių izoliatorių galvutės, o ant kampinių ir inkarinių atramų - ant izoliatorių kaklelio. Ant kampinių atramų laidas dedamas izoliatoriaus išorėje, atsižvelgiant į linijos sukimosi kampą.

Pakabos izoliatoriai naudojamas 35 kV ir aukštesnės įtampos oro linijose. Jie susideda iš porceliano arba stiklo plokštės (izoliacinės detalės), kaliojo ketaus dangtelio ir strypo. Dangtelio lizdo ir strypo galvutės konstrukcija užtikrina sferinį šarnyrinį izoliatorių sujungimą užbaigiant girliandas. Girliandos surenkamos ir pakabinamos ant atramų ir taip užtikrina reikiamą laidų izoliaciją. Izoliatorių skaičius eilutėje priklauso nuo linijos įtampos ir izoliatorių tipo.

Aliuminio vielos mezgimo medžiaga prie izoliatoriaus yra aliuminio viela, o plieninėms vielai - švelnus plienas. Mezgiant laidus dažniausiai atliekamas viengubas tvirtinimas, o apgyvendintose vietose ir esant padidintoms apkrovoms – dvigubas. Prieš mezgant, paruošiama norimo ilgio viela (mažiausiai 300 mm).

galvos mezginys atliekama dviem skirtingo ilgio mezgimo vielomis. Šie laidai yra pritvirtinti prie izoliatoriaus kaklelio, susukti kartu. Trumpesnės vielos galai apvyniojami aplink laidą ir keturis-penkis kartus tvirtai aptraukiami aplink laidą. Kito laido galai, ilgesni, uždedami ant izoliatoriaus galvutės skersai per laidą keturis penkis kartus.

Norėdami atlikti šoninį mezgimą, jie paima vieną vielą, uždeda ją ant izoliatoriaus kaklo ir apvynioja aplink kaklą bei vielą taip, kad vienas galas eitų per laidą ir lenktųsi iš viršaus į apačią, o kitas iš apačios į viršų. Abu laido galai iškeliami į priekį ir vėl apvyniojami viela aplink izoliatoriaus kaklą, sukeisdami vielos atžvilgiu.

Po to viela tvirtai pritraukiama prie izoliatoriaus kaklelio, o mezgimo vielos galai apvyniojami aplink laidą iš priešingų izoliatoriaus pusių nuo šešių iki aštuonių kartų. Kad aliuminio laidai nebūtų pažeisti, mezgimo vieta kartais apvyniojama aliuminio juosta. Neleidžiama lenkti laido ant izoliatoriaus stipriai įtempus rišamąją vielą.

Vielos surišimas atliekama rankiniu būdu naudojant reples. Tuo pačiu metu ypatingas dėmesys skiriamas rišamosios vielos sandarumui prie vielos ir rišamosios vielos galų padėties (jie neturi išsikišti). Kaiščių izoliatoriai tvirtinami prie atramų ant plieninių kabliukų arba kaiščių. Kabliukai įsukami tiesiai į medines atramas, o kaiščiai montuojami ant metalinių, gelžbetoninių ar medinių traversų. Izoliatorių tvirtinimui ant kabliukų ir kaiščių naudojami pereinamieji polietileniniai dangteliai. Šildomas dangtelis sandariai stumiamas ant kaiščio, kol jis sustos, o po to ant jo prisukamas izoliatorius.

Laidai pakabinami ant gelžbetoninių arba medinių atramų, naudojant pakabos arba kaiščius izoliatorius. Oro elektros linijoms naudojami pliki laidai. Išimtis yra įėjimai į pastatus – izoliuoti laidai, ištraukti iš elektros perdavimo linijos atramos į izoliatorius, sumontuotus ant kabliukų tiesiai ant pastato.

Dėmesio!
Mažiausias leistinas apatinio kablio aukštis ant atramos (nuo žemės lygio) yra: elektros linijose, kurių įtampa iki 1000 V tarpinėms atramoms nuo 7 m, pereinamoms atramoms - 8,5 m; elektros linijose, kurių įtampa didesnė nei 1000 V, tarpinių atramų apatinio kablio aukštis yra 8,5 m, kampinių (inkarinių) atramų - 8,35 m.

Lentelė 1.1.

Mažiausios leistinos oro linijų, kurių įtampa didesnė nei 1000 V, laidų vertės
1.1 lentelė

Elektros oro linijos iki 1000 V ir iki 10 kV įtampos ir jų atramos į objektus pateiktos lentelėje. 1.2.

1.2 lentelė

Daugelį metų mokslininkai kovoja su elektros sąnaudų mažinimo problema. Būdų ir pasiūlymų yra įvairių, tačiau pati žinomiausia teorija yra belaidis elektros perdavimas. Siūlome apsvarstyti, kaip tai vykdoma, kas yra jo išradėjas ir kodėl jis dar neprigijo.

Teorija

Belaidė elektra tiesiogine prasme yra elektros energijos perdavimas be laidų. Žmonės dažnai lygina belaidį elektros energijos perdavimą su informacijos, tokios kaip radijas, mobilieji telefonai ar „Wi-Fi“ interneto prieiga, perdavimu. Pagrindinis skirtumas yra tas, kad naudojant radijo ar mikrobangų perdavimą, tai yra technologija, kuria siekiama atkurti ir perduoti tiksliai informaciją, o ne energiją, kuri iš pradžių buvo išleista perdavimui.

Belaidė elektra yra palyginti nauja technologijų sritis, tačiau ji sparčiai auga. Dabar kuriami metodai, leidžiantys efektyviai ir saugiai perduoti energiją per atstumą be pertrūkių.

Kaip veikia belaidė elektra

Pagrindinis darbas paremtas būtent magnetizmu ir elektromagnetizmu, kaip ir radijo transliacijos atveju. Belaidis įkrovimas, taip pat žinomas kaip indukcinis įkrovimas, pagrįstas keliais paprastais veikimo principais, visų pirma, technologijai reikia dviejų ritių. Siųstuvas ir imtuvas, kurie kartu sukuria kintamos, nepastovios srovės magnetinį lauką. Savo ruožtu šis laukas sukelia įtampą imtuvo ritėje; tai gali būti naudojama mobiliajam įrenginiui maitinti arba akumuliatoriui įkrauti.

Jei elektros srovę nukreipiate per laidą, aplink kabelį susidaro apskritas magnetinis laukas. Nepaisant to, kad magnetinis laukas veikia ir kilpą, ir ritę, jis stipriausiai pasireiškia ant kabelio. Kai paimsite antrą laido ritę, per kurią neteka elektros srovė, ir vietą, kur mes įdedame ritę į pirmosios ritės magnetinį lauką, elektros srovė iš pirmosios ritės bus perduodama per magnetinį lauką ir per antrąją ritę sukuriant indukcinę jungtį.

Kaip pavyzdį paimkime elektrinį dantų šepetėlį. Jame įkroviklis yra prijungtas prie lizdo, kuris siunčia elektros srovę į įkroviklio viduje susuktą laidą, kuris sukuria magnetinį lauką. Dantų šepetėlio viduje yra antroji ritė, kai ima tekėti srovė ir dėl susidariusio magnetinio lauko šepetėlis pradeda krautis jo tiesiogiai neprijungus prie 220 V maitinimo šaltinio.

Istorija

Belaidį energijos perdavimą kaip alternatyvą elektros linijų perdavimui ir paskirstymui pirmasis pasiūlė ir pademonstravo Nikola Tesla. 1899 m. „Tesla“ pristatė belaidį perdavimą, skirtą fluorescencinių lempų laukui, esančiam dvidešimt penkių mylių atstumu nuo maitinimo šaltinio, maitinti nenaudojant laidų. Tačiau tuo metu buvo pigiau pagaminti 25 mylias vario vielos, nei statyti specialius elektros generatorius, kurių reikalauja Tesla patirtis. Jam niekada nebuvo suteiktas patentas, o išradimas liko mokslo šiukšlynuose.

Nors Tesla dar 1899 metais buvo pirmasis žmogus, pademonstravęs praktines belaidžio ryšio galimybes, šiandien parduodama labai mažai įrenginių – tai belaidžiai šepečiai, ausinės, telefonų įkrovikliai ir kt.

Belaidė technologija

Belaidis energijos perdavimas apima elektros energijos arba galios perdavimą per atstumą be laidų. Taigi pagrindinė technologija yra elektros, magnetizmo ir elektromagnetizmo sąvokos.

Magnetizmas

Tai pagrindinė gamtos jėga, dėl kurios tam tikros medžiagos traukia arba atstumia viena kitą. Žemės poliai laikomi vieninteliais nuolatiniais magnetais. Srauto srovė kilpoje sukuria magnetinius laukus, kurie skiriasi nuo svyruojančių magnetinių laukų greičiu ir laiku, reikalingu generuoti kintamąją srovę (AC). Jėgos, kurios atsiranda šiuo atveju, parodytos toliau pateiktoje diagramoje.

Taip atsiranda magnetizmas

Elektromagnetizmas yra kintamų elektrinių ir magnetinių laukų tarpusavio priklausomybė.

Magnetinė indukcija

Jei laidi kilpa yra prijungta prie kintamosios srovės šaltinio, ji generuos svyruojantį magnetinį lauką kilpoje ir aplink ją. Jei antroji laidžioji kilpa yra pakankamai arti, ji paims dalį šio svyruojančio magnetinio lauko, o tai savo ruožtu generuoja arba indukuoja elektros srovę antroje ritėje.

Vaizdo įrašas: kaip vyksta belaidis elektros perdavimas

Taigi elektrinis energijos perdavimas iš vieno ciklo ar ritės į kitą, žinomas kaip magnetinė indukcija. Tokio reiškinio pavyzdžiai naudojami elektros transformatoriuose ir generatoriuose. Ši koncepcija pagrįsta Faradėjaus elektromagnetinės indukcijos dėsniais. Ten jis teigia, kad pasikeitus magnetiniam srautui, prijungtam prie ritės, ritėje sukeltas EML yra lygus ritės apsisukimų skaičiaus ir srauto kitimo greičio sandaugai.

galios sankaba

Ši dalis reikalinga, kai vienas įrenginys negali perduoti energijos kitam įrenginiui.

Magnetinė jungtis sukuriama, kai objekto magnetinis laukas gali indukuoti elektros srovę su kitais prietaisais.

Sakoma, kad du įtaisai yra tarpusavyje indukciškai arba magnetiškai sujungti, kai jie suprojektuoti taip, kad srovės pokytis įvyktų, kai vienas laidas elektromagnetinės indukcijos būdu indukuoja įtampą kito laido galuose. Taip yra dėl abipusio induktyvumo

Technologijos

Indukcinio sujungimo principas

Du įtaisai, tarpusavyje indukciškai arba magnetiškai sujungti, yra suprojektuoti taip, kad srovės pokytis, kai vienas laidas indukuoja įtampą kito laido galuose, atsiranda dėl elektromagnetinės indukcijos. Taip yra dėl abipusio induktyvumo.
Pirmenybė teikiama indukcinei movai dėl jos gebėjimo veikti belaidžiu ryšiu ir atsparumo smūgiams.

Rezonansinė indukcinė jungtis yra indukcinės jungties ir rezonanso derinys. Naudodamiesi rezonanso sąvoka, galite priversti du objektus veikti priklausomai nuo vienas kito signalų.

Kaip matote iš aukščiau pateiktos diagramos, rezonansas suteikia ritės induktyvumą. Kondensatorius yra prijungtas lygiagrečiai su apvija. Energija judės pirmyn ir atgal tarp ritę supančio magnetinio lauko ir elektrinio lauko aplink kondensatorių. Čia radiacijos nuostoliai bus minimalūs.

Taip pat yra belaidžio jonizuoto ryšio sąvoka.

Tai taip pat įmanoma, tačiau čia reikia įdėti šiek tiek daugiau pastangų. Ši technika jau egzistuoja gamtoje, tačiau vargu ar yra pagrindo ją įgyvendinti, nes jai reikalingas didelis magnetinis laukas, nuo 2,11 M/m. Jį sukūrė genialus mokslininkas Richardas Volras, sūkurinio generatoriaus, kuris siunčia ir perduoda šilumos energiją dideliais atstumais, ypač specialių kolektorių pagalba, kūrėjas. Paprasčiausias tokio ryšio pavyzdys – žaibas.

Privalumai ir trūkumai

Žinoma, šis išradimas turi savo privalumų, palyginti su laidiniais metodais, ir trūkumų. Kviečiame juos apsvarstyti.

Privalumai apima:

1. Visiškas laidų nebuvimas;
2. Nereikia maitinimo šaltinių;
3. Nereikia akumuliatoriaus;
4. Energija perduodama efektyviau;
5. Reikalinga žymiai mažiau priežiūros.

Trūkumai apima šiuos dalykus:

• Atstumas ribotas;
• magnetiniai laukai nėra tokie saugūs žmonėms;
• bevielis elektros perdavimas naudojant mikrobangų krosneles ar kitas teorijas namuose ir savo rankomis praktiškai neįmanomas;
• didelė montavimo kaina.