Ako sa elektrina prenáša na veľké vzdialenosti. Prenos elektriny - Vedomostný hypermarket. Bezdrôtová technológia

Vyrobenú elektrinu nie je možné skladovať, treba ju okamžite odovzdať spotrebiteľom. Keď bol vynájdený optimálny spôsob dopravy, začal sa prudký rozvoj elektroenergetiky.

Príbeh

Prvé generátory boli postavené vedľa spotrebiteľov energie. Boli nízkoenergetické a určené len na napájanie samostatnej budovy alebo mestského bloku. Potom však prišli na to, že je oveľa výhodnejšie stavať veľké stanice v oblastiach koncentrácie zdrojov. Sú to výkonné vodné elektrárne – na riekach, veľké tepelné elektrárne – vedľa uhoľných panví. To si vyžaduje prenos elektriny na diaľku.

Počiatočné pokusy vybudovať prenosové vedenia čelili skutočnosti, že keď bol generátor pripojený k napájacím prijímačom pomocou dlhého kábla, výkon na konci prenosového vedenia bol značne znížený v dôsledku obrovských tepelných strát. Bolo potrebné použiť káble s väčším prierezom, čo ich značne predražilo, prípadne zvýšiť napätie na zníženie prúdu.

Po pokusoch s prenosom jednosmerného a jednofázového striedavého prúdu pomocou prepäťových vedení zostali straty príliš vysoké – na úrovni 75 %. A až keď Dolivo-Dobrovolsky vyvinul trojfázový prúdový systém, došlo k prelomu v prenose elektriny: straty sa znížili na 20%.

Dôležité! Teraz prevažná väčšina prenosových vedení používa trojfázový striedavý prúd, hoci sa vyvíjajú aj prenosové vedenia jednosmerného prúdu.

Schéma prenosu energie

V reťazci od výroby energie po jej príjem spotrebiteľmi je niekoľko článkov:

• generátor v elektrárni, ktorý vyrába elektrinu s napätím 6,3-24 kV (existujú samostatné jednotky s vyšším menovitým napätím);
• stupňovité rozvodne (PS);
• ultra dlhé a hlavné prenosové vedenia s napätím 220-1150 kV;
• veľké uzlové rozvodne znižujúce napätie až do 110 kV;
• Elektrické prenosové vedenia 35-110 kV na prenos elektrickej energie do zásobovacích centier;
• ďalšie zostupné rozvodne - napájacie centrá, kde dostávajú napätie 6-10 kV;
• rozvodné elektrické vedenia 6-10 kV;
• transformátorové body (TP), TsRP, umiestnené v blízkosti spotrebiteľov, na zníženie napätia na 0,4 kV;
• nízkonapäťové vedenia na privedenie k domom a iným objektom.

Distribučné schémy

Vedenia na prenos energie sú vzduch, kábel a kábel-vzduch. Na zvýšenie spoľahlivosti sa elektrická energia vo väčšine prípadov prenáša niekoľkými spôsobmi. To znamená, že k zberniciam rozvodne sú pripojené dve alebo viac liniek.

Existujú dve schémy distribúcie energie 6-10 kV:

1. Hlavné, kedy je vedenie 6-10 kV spoločné pre napájanie viacerých trafostaníc, ktoré môžu byť umiestnené po celej dĺžke. Ak súčasne hlavné vedenie na prenos energie prijíma energiu z dvoch rôznych podávačov na oboch stranách, takáto schéma sa nazýva prstenec. Zároveň je v bežnej prevádzke napájaný z jedného podávača a odpojený od druhého spínacími zariadeniami (vypínače, odpojovače);

1. Radiálny. V tejto schéme je všetka energia sústredená na konci prenosového vedenia, ktoré je určené na napájanie jedného spotrebiteľa.

Pre vedenia s napätím 35 kV a vyšším sa používajú schémy:

1. Radiálny. Napájanie prichádza do rozvodne cez jednookruhové alebo dvojokruhové napájacie vedenie z jednej uzlovej rozvodne. Cenovo najvýhodnejšia schéma je s jedným riadkom, ale je veľmi nespoľahlivá. Vďaka dvojokruhovým elektrickým vedeniam sa vytvára záložné napájanie;
2. Prsteň. Zbernice rozvodní sú napájané najmenej dvoma elektrickými vedeniami z nezávislých zdrojov. Súčasne môžu byť na prívodných vedeniach odbočky (odbočovacie vedenia), ktoré idú do iných rozvodní. Celkový počet odbočovacích staníc by nemal byť väčší ako tri na jedno elektrické vedenie.

Dôležité! Kruhová sieť je napájaná najmenej dvoma uzlovými rozvodňami, ktoré sú spravidla umiestnené v značnej vzdialenosti od seba.

Transformátorové rozvodne

Transformátorové rozvodne spolu s elektrickými vedeniami sú hlavnou súčasťou energetického systému. Delia sa na:

1. Zvyšovanie. Nachádzajú sa v blízkosti elektrární. Hlavným zariadením sú výkonové transformátory, ktoré zvyšujú napätie;
2. Zníženie. Sú umiestnené na iných častiach elektrickej siete, ktoré sú bližšie k spotrebiteľom. Obsahuje znižovacie transformátory.

Existujú aj konvertory, ktoré však nepatria medzi transformátorové. Používajú sa na premenu striedavého prúdu na jednosmerný prúd, ako aj na získanie prúdu inej frekvencie.

Hlavné vybavenie transformátorových staníc:

1. Rozvádzače vysokého a nízkeho napätia. Môže to byť otvorený typ (ORU), uzavretý typ (ZRU) a úplný (KRU);
2. Výkonové transformátory;
3. Ovládací panel, reléová miestnosť, kde sú sústredené ochranné zariadenia a automatické ovládanie spínacích prístrojov, alarmov, meracích prístrojov a elektromerov. V rozvádzači môžu byť prítomné aj posledné dva typy zariadení, ako aj niektoré typy ochrany;

1. Pomocné zariadenia rozvodne, ktoré zahŕňa pomocné transformátory (TSN), ktoré znižujú napätie zo 6-10 na 0,4 kV, zbernice SN 0,4 kV so spínacími zariadeniami, batériovú batériu, dobíjacie zariadenia. Zo SN sú napájané istenie, osvetlenie rozvodní, kúrenie, motory na vyfukovanie transformátorov (chladenie) atď.. Na trakčných železničných staniciach môžu mať pomocné transformátory primárne napätie 27,5 alebo 35 kV;
2. Rozvádzače obsahujú spínacie zariadenia transformátorov, napájacích a vývodových vedení a napájačov 6-10 kV: odpojovače, ističe (vákuum, SF6, olej, vzduch). Napäťové transformátory (VT) a prúdové transformátory (CT) sa používajú na napájanie ochranných a meracích obvodov;
3. Zariadenia na ochranu proti prepätiu: zvodiče, zvodiče prepätia (zvodiče prepätia);
4. Prúdové obmedzovacie a oblúkové tlmivky, kondenzátorové banky a synchrónne kompenzátory.

Posledným článkom znižovacích rozvodní sú transformátorové body (TP, KTP-kompletné, MTP-stožiar). Jedná sa o malé zariadenia obsahujúce 1, 2, menej často 3 transformátory, niekedy znižujúce napätie z 35, častejšie zo 6-10 kV na 0,4 kV. Na strane nízkeho napätia sú nainštalované automatické stroje. Odchádzajú z nich linky, ktoré priamo distribuujú elektrickú energiu skutočným spotrebiteľom.

Kapacita prenosových vedení

Pri prenose elektrickej energie je hlavným ukazovateľom prenosová kapacita prenosového vedenia. Je charakterizovaná hodnotou činného výkonu prenášaného po vedení za normálnych prevádzkových podmienok. Priepustnosť závisí od napätia elektrického vedenia, jeho dĺžky, rozmerov prierezu, typu vedenia (CL alebo VL). Zároveň prirodzený výkon, ktorý nezávisí od dĺžky prenosového vedenia, je činný výkon, ktorý sa prenáša po vedení s plnou kompenzáciou jalovej zložky. V praxi takéto podmienky nie je možné dosiahnuť.

Dôležité! Maximálny prenášaný výkon pre elektrické vedenia s napätím 110 kV a nižším je obmedzený iba zahrievaním vodičov. Na vedeniach vyššieho napätia sa berie do úvahy aj statická stabilita elektrizačnej sústavy.

Niektoré hodnoty priepustnosti nadzemných vedení pri účinnosti = 0,9:

• 110 kV: prirodzený výkon - 30 mW, maximálne - 50 mW;
• 220 kV: prirodzený výkon - 120-135 mW, maximálne - 350 mW pre stabilitu a 280 mW pre vykurovanie;
• 500 kV: prirodzený výkon - 900 mW, maximálny - 1350 mW pre stabilitu a 1740 mW pre vykurovanie.

Strata elektriny

Nie všetka elektrina vyrobená v elektrárni sa dostane k spotrebiteľovi. Straty energie môžu byť:

1. Technická. Spôsobené stratami v drôtoch, transformátoroch a iných zariadeniach na vykurovanie a v dôsledku iných fyzikálnych procesov;
2. nedokonalosť účtovného systému v energetických podnikoch;
3. Komerčný. Vyskytuje sa v dôsledku odberu energie, okrem meracích zariadení, rozdielu medzi skutočne spotrebovaným výkonom a výkonom počítaným elektromerom atď.

Technológie prenosu energie nezostávajú stáť. Vyvíja sa použitie supravodivých káblov, ktoré umožňujú znížiť straty takmer na nulu. Bezdrôtový prenos elektriny už nie je fantáziou pre dobíjanie mobilných zariadení. A v Južnej Kórei pracujú na vytvorení systému bezdrôtového prenosu energie pre elektrifikované vozidlá.

Video

Ministerstvo všeobecného a odborného vzdelávania

GOU NPO Sverdlovská oblasť

Profesionálne lýceum Nižný Tagil "Metallurg"

ESAY

Prenos elektriny na veľké vzdialenosti

Umelec: Bakhter Nikolai a Borisov Yaroslav

Vedúci: učiteľ fyziky Reddikh Lyudmila Vladimirovna

Nižný Tagil 2008

Úvod

Kapitola 1

Kapitola 2. Výroba elektrickej energie

1 alternátor

2 MHD generátor

3 Plazmový generátor - plazmový horák

Kapitola 3. Prenos sily

1 Elektrické vedenie

2 transformátor

Kapitola 4

1 Výroba ocele v elektrických peciach

2 Typické prijímače elektrickej energie

Záver

Bibliografia

Úvod

Komplex elektrickej siete v regióne Sverdlovsk, vrátane energetického centra Nižný Tagil, je na pokraji veľkých transformácií. Aby sa predišlo energetickej kríze na Strednom Urale, vláda regiónu Sverdlovsk vypracovala a prijala hlavné smery rozvoja elektroenergetiky na nasledujúcich desať rokov. V prvom rade hovoríme o výstavbe novej generácie, teda elektrární, ktoré vyrábajú elektrickú energiu, a o ďalšom rozvoji komplexu elektrickej siete - výstavbe a rekonštrukcii rozvodní, transformátorových bodov a elektrických vedení rôznych napätí. . Už v minulom roku sme vypracovali a schválili dlhodobý investičný program do roku 2012 s uvedením konkrétnych elektroenergetických zariadení na rekonštrukciu a výstavbu.

Až do roku 2001 nebol nedostatok energetických kapacít v regióne Tagil. Ale potom, po dlhých rokoch krízy, išli naše priemyselné podniky, ako sa hovorí, do kopca, začali sa aktívne rozvíjať stredné a malé podniky a výrazne sa zvýšila spotreba elektriny. Dnes je deficit energetických kapacít v Nižnom Tagile vyše 51 megawattov. Toto sú ... takmer dve šindelky. Ale porovnanie s Clapboard je podmienené. V skutočnosti je problém nedostatku energetických kapacít v súčasnosti najrelevantnejší pre centrálnu časť Nižného Tagilu. Pred štyridsiatimi rokmi postavená rozvodňa Krásny Kameň, od ktorej v podstate závisí napájanie centra mesta, je morálne aj fyzicky zastaraná a funguje na hranici svojich možností. Novým spotrebiteľom, žiaľ, musí byť odmietnuté pripojenie k sieti.

Nižný Tagil potrebuje novú rozvodňu - rozvodňu "Prirechnaya" s napätím 110/35/6 kV. Podľa predbežných odhadov bude výška kapitálových investícií do výstavby Prirechnaya asi 300 miliónov rubľov. Investičný program Sverdlovenergo v Nižnom Tagile zahŕňa aj rekonštrukciu rozvodne Sojuznaya, výstavbu rozvodne Altajskaja vo Vagónke a rozvodne Demidovskiy v oblasti Galjanka, čím sa radikálne zlepší systém zásobovania energiou mesta ako celok. Hlavnou udalosťou tohto roka je rozvodňa Staratel, do rekonštrukcie ktorej Sverdlovenergo investovalo 60 miliónov rubľov. Ďalšou, tiež významnou udalosťou roku 2007 bolo uvedenie nového, v poradí už druhého transformátora do prevádzky v rozvodni Galyanka.

Začiatok výstavby elektrického vedenia Černoistočinsk - Belogorye s napätím 110 kV a celkovou dĺžkou takmer 18 kilometrov. Tento objekt je tiež zahrnutý v investičnom programe Sverdlovenergo. Uvedenie nového vysokonapäťového elektrického vedenia do prevádzky umožní spoľahlivejšie napájanie nielen lyžiarskeho areálu Belaya Mountain, ale aj celého priľahlého územia - dedín Uralets, Visim, Visimo-Utkinsk a ďalších osád. . Poviem viac: projekt Belogorye tiež zabezpečuje výstavbu novej rozvodne Belogorye v obci Uralets a rekonštrukciu celého sieťového komplexu Uralets, čo je najmenej 20 kilometrov sietí s napätím 0,4-6 kV .

Cieľom našej eseje sme sa rozhodli nastoliť otázku prenosu elektriny nielen na diaľku, ale aj jej využitia ako nevyhnutného komponentu pri výrobe ocele, keďže naša profesia je s týmto elektrooceliarskym procesom neoddeliteľne spojená.

Na dosiahnutie tohto cieľa sme sa rozhodli stanoviť si niekoľko dôležitých úloh: 1) preštudovať si ďalšiu literatúru súvisiacu s prenosom elektriny a elektrometalurgiou; 2) zoznámiť sa s novými typmi generátorov a transformátorov; 3) zvážiť elektrický prúd od jeho prijatia po dodanie spotrebiteľovi; 4) zvážiť fyzikálne a mechanické procesy výroby ocele v elektrických peciach.

Ľudia spočiatku nevedeli oceľovať a na výrobu rôznych nástrojov používali materiály domáceho pôvodu (meď, zlato a meteorické železo). Ľudským potrebám však tieto metódy nestačili. Ľudia často hľadali príležitosť získať kov z rudy nájdenej na povrchu zeme.

A na prelome druhého a prvého tisícročia pred Kristom sa zrodila prvá etapa metalurgie. Ľudstvo prešlo na priamu výrobu železa z rudy jeho redukciou v primitívnych peciach. Keďže sa v tomto procese používal „surový“ výbuch (nie zohriaty vzduch), metóda sa nazývala surový výbuch.

Druhá etapa výroby ocele (XIV-XVIII storočia) bola charakterizovaná zdokonaľovaním pecí, nárastom objemu pecí na vyfukovanie syra. Vzhľad vodného kolesa a jeho využitie na pohon mechov umožnilo zintenzívniť výbuch, zvýšiť teplotu v ohnisku pece a urýchliť priebeh chemických reakcií.

Treťou etapou bola výroba pokročilejšieho a produktívnejšieho spôsobu výroby nízkouhlíkového železa v cestovitom stave - takzvaný pudlovací proces - proces prerozdeľovania liatiny do železa na ohnisku ohnivého reflexného (pudlingu). pec.

Štvrtá etapa (koniec 19. a polovica 20. storočia) je charakteristická zavedením do výroby štyroch spôsobov získavania ocele - Bessemerova, Thomasova, otvorená pec, konvertorová a elektrooceliarstvo, ktoré, mimochodom, by sme chceli v našom abstrakte hovoriť o príklade použitia elektriny oceliarenskými poskokmi.

Kapitola 1

Drôty elektrickej žiarovky spájame s elektrickou batériou. Drôty, vlákno žiarovky tvorili uzavretý okruh - elektrický obvod. V tomto obvode prúdi elektrický prúd, ktorý ohrieva vlákno žiarovky, až kým sa nerozžiari. Čo je elektrický prúd? Toto je riadený pohyb nabitých častíc.

V batérii prebiehajú chemické reakcie, v dôsledku ktorých sa elektróny hromadia na svorke označenej znamienkom „-“ (mínus) - častice hmoty, ktoré majú najmenší náboj. Kov, z ktorého sú vyrobené drôty a vlákno žiarovky, pozostáva z atómov, ktoré tvoria kryštálovú mriežku. Elektróny môžu voľne prechádzať cez túto mriežku. Tok elektrónov cez vodiče (takzvané látky, ktoré prechádzajú elektrickým prúdom) z jednej svorky batérie na druhú - to je elektrický prúd. Čím viac elektrónov prechádza vodičom, tým väčší je elektrický prúd. Odmerajte prúd v ampéroch (A). Ak vodičom preteká prúd 1 A, potom každú sekundu preletí prierezom vodiča 6,24 * 1018 elektrónov. Tento počet elektrónov nesie náboj 1 C (coulomb).

Elektrický prúd v obvode tvorenom drôtmi, vláknom žiarovky a batériou možno prirovnať k toku kvapaliny pohybujúcej sa cez vodovodné potrubie. Spojovacie vodiče sú úseky potrubia s veľkým prierezom, vlákno žiarovky je tenká trubica a batéria je čerpadlo, ktoré vytvára tlak. Čím väčší je tlak, tým väčší je prietok tekutiny. Batéria v elektrickom obvode vytvára napätie (tlak). Čím vyššie napätie, tým väčší prúd v obvode. Napätie sa meria vo voltoch (V). na to, aby cez žiarovku vreckovej baterky prešiel prúd, ktorý by rozžiaril jej závit, je potrebné napätie 3-4 V. Elektrická energia sa dodáva do bytov domov napätím 127 alebo 220 V a prúd je prenášané cez elektrické vedenie (elektrické vedenie) pod napätím stoviek kilovoltov (kV). Elektrická energia, ktorá sa uvoľní za 1 s (výkon), sa rovná súčinu sily prúdu a napätia. Výkon pri prúde 1 A a napätí 1 V sa rovná 1 wattu (W).

Nie všetky látky voľne prechádzajú elektrickým prúdom, napríklad sklo, porcelán, guma takmer neprechádzajú elektrickým prúdom. Takéto látky sa nazývajú izolanty alebo dielektriká. Vodiče sú izolované gumou, izolátory pre vysokonapäťové vedenia sú zo skla a porcelánu. Avšak aj kovy odolávajú elektrickému prúdu. Elektróny pri pohybe „tlačia“ atómy, ktoré tvoria kov, spôsobujú ich rýchlejší pohyb – zahrievajú vodič. Ohrievanie vodičov elektrickým prúdom ako prvé skúmali ruský vedec E. H. Lenz a anglický fyzik D. Joule. Vlastnosť elektrického prúdu na tepelné vodiče je široko používaná v strojárstve. Elektrický prúd rozžeraví vlákna elektrických lámp a elektrických ohrievačov, taví oceľ v elektrických peciach.

V roku 1820 dánsky fyzik G.-H. Oersted zistil, že magnetická ihla sa odchyľuje v blízkosti vodiča s prúdom. Tak bola objavená pozoruhodná vlastnosť elektrického prúdu vytvárať magnetické pole. Tento jav podrobne skúmal francúzsky vedec A. Ampère. Zistil, že dva paralelné drôty, ktorými prechádza prúd v rovnakom smere, sa navzájom priťahujú, a ak sú smery prúdov opačné, drôty sa odpudzujú. Ampére vysvetlil tento jav interakciou magnetických polí, ktoré sú vytvárané prúdmi. Vplyv interakcie vodičov s prúdovými a magnetickými poľami sa využíva v elektromotoroch, v elektrických relé a v mnohých elektrických meracích prístrojoch.

Ďalšiu vlastnosť elektrického prúdu možno zistiť prechodom prúdu cez elektrolyt – roztok soli, kyseliny alebo zásady. V elektrolytoch sú molekuly látky rozdelené na ióny - častice molekúl s kladným alebo záporným nábojom. Prúd v elektrolyte je pohyb iónov. Na prechod prúdu cez elektrolyt sa do neho spustia dve kovové platne pripojené k zdroju prúdu. Kladné ióny sa pohybujú smerom k elektróde pripojenej k zápornému pólu. Na elektródach sa vytvárajú ióny. Tento proces sa nazýva elektrolýza. Pomocou elektrolýzy je možné izolovať čisté kovy zo solí, chrómovaním a niklom rôznych predmetov, vykonávať najzložitejšie spracovanie produktov, ktoré nie je možné vykonať na jednoduchých kovoobrábacích strojoch, a separovať vodu na jej zložky - vodík a kyslík.

V elektrolýznych kúpeľoch, v žiarovke pripojenej k batérii baterky, prúd tečie stále jedným smerom a sila prúdu sa nemení. Tento prúd sa nazýva jednosmerný prúd. V technológii sa však častejšie používa striedavý prúd, ktorého smer a sila sa periodicky menia. Čas úplného cyklu zmeny smeru prúdu sa nazýva perióda a počet periód za 1 s sa nazýva frekvencia striedavého prúdu. Priemyselný prúd, ktorý poháňa stroje, osvetľuje ulice a byty, sa mení s frekvenciou 50 periód za 1 s. Striedavý prúd sa dá jednoducho transformovať – zvýšiť a znížiť jeho napätie pomocou transformátorov.

S vynálezom telegrafu a telefónu sa na prenos informácií používa elektrický prúd. Najprv sa pozdĺž drôtov prenášali dlhé a krátke impulzy jednosmerného prúdu, ktoré zodpovedali bodkám a pomlčkám Morseovej abecedy. Takéto prúdové impulzy alebo pulzujúci prúd, ale so zložitejším systémom kódovania informácií, sa používajú v moderných elektronických počítačoch (počítačoch) na prenos čísel, príkazov a slov z jedného strojového zariadenia do druhého.

Na prenos informácií možno použiť aj striedavý prúd. Informácie sa môžu prenášať striedavým prúdom tak, že sa určitým spôsobom mení amplitúda oscilácií prúdu. Toto kódovanie informácií sa nazýva amplitúdová modulácia (AM). Je tiež možné meniť frekvenciu kmitov striedavého prúdu tak, aby určitá informácia zodpovedala určitej zmene frekvencie. Toto kódovanie sa nazýva frekvenčná modulácia (FM). Rádiové prijímače majú AM a FM kanály, ktoré „dekódujú“ – premieňajú na zvuk – amplitúdovo alebo frekvenčne modulované oscilácie rádiových vĺn prijímaných anténou.

V našej dobe elektrický prúd našiel uplatnenie vo všetkých sférach ľudskej činnosti. Pohon obrábacích strojov a strojov, automatické riadiace a riadiace systémy, početné zariadenia výskumných laboratórií a domáce spotrebiče sú nemysliteľné bez použitia elektrického prúdu. Moderný telefón a telegraf, rádio a televízia, elektronické počítače od vreckových kalkulačiek až po stroje, ktoré riadia lety kozmických lodí – to všetko sú zariadenia založené na najzložitejších obvodoch elektrického prúdu.

Kapitola 2. Výroba elektrickej energie

.1 Alternátor

Elektrická energia má oproti všetkým ostatným formám energie nepopierateľné výhody. Môže byť prenášaný po drôtoch na veľké vzdialenosti s relatívne nízkymi stratami a pohodlne distribuovaný medzi spotrebiteľov. Hlavná vec je, že túto energiu možno ľahko premeniť na akékoľvek iné formy pomocou pomerne jednoduchých zariadení: mechanické, vnútorné (ohrievanie telies), svetelná energia atď.

Striedavý prúd má oproti jednosmernému prúdu tú výhodu, že napätie a silu prúdu možno konvertovať (transformovať) vo veľmi širokom rozsahu takmer bez straty energie. Takéto transformácie sú potrebné v mnohých elektrických a rádiotechnických zariadeniach. Ale obzvlášť veľká potreba transformácie napätia a prúdu vzniká pri prenose elektriny na veľké vzdialenosti.

Elektrický prúd sa generuje v generátoroch - zariadeniach, ktoré premieňajú energiu jednej alebo druhej formy na elektrickú energiu. Medzi generátory patria galvanické články, elektrostatické stroje, termobatérie, solárne panely atď. Skúmajú sa možnosti vytvárania zásadne nových typov generátorov. Vyvíjajú sa napríklad takzvané palivové energie, pri ktorých sa energia uvoľnená v dôsledku reakcie vodíka s kyslíkom priamo premieňa na elektrickú energiu. Prebiehajú úspešné práce na vytvorení magnetohydrodynamických generátorov (MHD generátory). V generátoroch MHD sa mechanická energia prúdu horúceho ionizovaného plynu (plazmy) pohybujúceho sa v magnetickom poli priamo premieňa na elektrickú energiu.

Rozsah každého z uvedených typov generátorov elektrickej energie je určený ich charakteristikami. Elektrostatické stroje teda vytvárajú vysoký potenciálny rozdiel, ale nie sú schopné vytvárať žiadny významný prúd v obvode. Galvanické články môžu poskytnúť veľký prúd, ale trvanie ich pôsobenia nie je veľké.

Prevládajúcu úlohu v našej dobe zohrávajú elektromechanické indukčné alternátory. Tieto generátory premieňajú mechanickú energiu na elektrickú energiu. Ich pôsobenie je založené na fenoméne elektromagnetickej indukcie. Takéto generátory majú pomerne jednoduché zariadenie a umožňujú získať veľké prúdy pri dostatočne vysokom napätí.

V budúcnosti, keď hovoríme o generátoroch, budeme mať na mysli práve indukčné elektromechanické generátory.

V súčasnosti existuje veľa rôznych typov indukčných generátorov. Všetky však pozostávajú z rovnakých základných častí. Ide po prvé o elektromagnet alebo permanentný magnet, ktorý vytvára magnetické pole, a po druhé o vinutie, v ktorom je indukované premenlivé EMF (v uvažovanom modeli generátora ide o rotačný rám). Pretože EMF indukované v sériovo zapojených závitoch sa sčítavajú, amplitúda indukčného EMF v ráme je úmerná počtu závitov v ňom. Je tiež úmerná amplitúde striedavého magnetického toku Фm = BS cez každý závit.

Na získanie veľkého magnetického toku v generátoroch sa používa špeciálny magnetický systém pozostávajúci z dvoch jadier vyrobených z elektroocele. Vinutia, ktoré vytvárajú magnetické pole, sú umiestnené v drážkach jedného z jadier a vinutia, v ktorých je indukované EMF, sú umiestnené v drážkach druhého. Jedno z jadier (zvyčajne vnútorné) sa spolu so svojim vinutím otáča okolo horizontálnej alebo vertikálnej osi. Preto sa nazýva rotor (alebo kotva). Pevné jadro s vinutím sa nazýva stator (alebo induktor). Medzera medzi jadrami statora a rotora je čo najmenšia. To poskytuje najväčšiu hodnotu toku magnetickej indukcie.

V modeli generátora znázornenom na obrázku 19 sa otáča drôtený rám, ktorý je rotorom (hoci bez železného jadra). Magnetické pole vytvára stacionárny permanentný magnet. Samozrejme, bolo by možné urobiť pravý opak - otáčať magnetom a nechať rám bez pohybu.

Vo veľkých priemyselných generátoroch sa otáča elektromagnet, ktorý je rotorom, zatiaľ čo vinutia, v ktorých je indukované EMF, sú uložené v drážkach statora a zostávajú nehybné. Faktom je, že je potrebné dodávať prúd do rotora alebo ho odvádzať z vinutia rotora do vonkajšieho obvodu pomocou posuvných kontaktov. Na tento účel je rotor vybavený zbernými krúžkami pripevnenými na koncoch jeho vinutia. Pevné dosky - kefy - sú pritlačené na krúžky a spájajú vinutie rotora s vonkajším obvodom. Sila prúdu vo vinutí elektromagnetu, ktorý vytvára magnetické pole, je oveľa menšia ako sila prúdu dodávaného generátorom do vonkajšieho obvodu. Preto je vhodnejšie odoberať generovaný prúd z pevných vinutí a privádzať relatívne slabý prúd cez posuvné kontakty do rotujúceho elektromagnetu. Tento prúd je generovaný samostatným DC generátorom (budičom) umiestneným na rovnakom hriadeli.

V generátoroch s nízkym výkonom je magnetické pole vytvárané rotujúcim permanentným magnetom. V tomto prípade nie sú krúžky a kefy vôbec potrebné.

Vzhľad EMF v pevných vinutiach statora sa vysvetľuje výskytom vírivého elektrického poľa v nich, ktoré vzniká zmenou magnetického toku počas otáčania rotora.

Ak sa plochý rám otáča v rovnomernom magnetickom poli, potom sa perióda generovaného EMF rovná perióde otáčania rámu. To nie je vždy výhodné. Napríklad na získanie striedavého prúdu s frekvenciou 50 Hz musí rám urobiť 50 otáčok / s v rovnomernom magnetickom poli, t.j. 3000 ot./min Rovnaká rýchlosť otáčania bude potrebná v prípade otáčania dvojpólového permanentného magnetu alebo dvojpólového elektromagnetu. Perióda zmeny magnetického toku prenikajúceho do závitov vinutia statora by sa mala skutočne rovnať 1/50 s. Aby sa to dosiahlo, každý z pólov rotora musí prejsť otáčkami 50-krát za sekundu. Rýchlosť otáčania je možné znížiť, ak sa ako rotor použije elektromagnet s 2, 3, 4 ... pármi pólov. Potom bude perióda generovaného prúdu zodpovedať času potrebnému na otočenie rotora o 1/2, 1/3, 1/4 ... kruhu. Preto sa rotor môže otáčať 2, 3, 4 ... krát pomalšie. To je dôležité, keď je generátor poháňaný nízkorýchlostnými motormi, ako sú hydraulické turbíny. Takže rotory generátorov Uglich HPP na Volge robia 62,5 ot./min a majú 48 párov pólov.

2,2 MHD generátor

Tepelné elektrárne (TPP) tvoria základ modernej energetiky. Prevádzka TPP je založená na premene tepelnej energie uvoľnenej pri spaľovaní fosílnych palív najprv na mechanickú energiu otáčania hriadeľa parnej alebo plynovej turbíny a následne pomocou elektrického generátora na elektrickú energiu. V dôsledku takejto dvojitej premeny sa veľa energie míňa – uvoľňuje sa vo forme tepla do ovzdušia, míňa sa na vykurovacie zariadenia atď.

Je možné znížiť tieto mimovoľné výdavky energie, skrátiť proces premeny energie, vylúčiť medzistupne premeny energie? Ukazuje sa, že môžete. Jednou z elektrární, ktoré premieňajú energiu pohybujúcej sa elektricky vodivej kvapaliny alebo plynu priamo na elektrickú energiu, je magnetohydrodynamický generátor alebo skrátene MHD generátor.

Rovnako ako v konvenčných elektrických generátoroch je generátor MHD založený na fenoméne elektromagnetickej indukcie: elektrický prúd vzniká vo vodiči, ktorý prechádza cez magnetické siločiary. V generátore MHD je takýmto vodičom takzvaná pracovná tekutina - kvapalina, plyn alebo tekutý kov s vysokou elektrickou vodivosťou. Generátory MHD zvyčajne používajú žeravý ionizovaný plyn alebo plazmu. Keď sa plazma pohybuje cez magnetické pole, objavujú sa v nej opačne smerujúce toky nosičov náboja - voľných elektrónov a kladných iónov.

Generátor MHD pozostáva z kanála, ktorým sa plazma pohybuje, elektromagnetu na vytvorenie magnetického poľa a elektród, ktoré stláčajú nosiče náboja. V dôsledku toho vzniká potenciálny rozdiel medzi opačne umiestnenými elektródami, čo spôsobuje elektrický prúd vo vonkajšom obvode, ktorý je k nim pripojený. V generátore MHD sa teda energia pohybujúcej sa plazmy premieňa priamo na elektrickú energiu, bez akýchkoľvek prechodných transformácií.

Hlavnou výhodou MHD generátora v porovnaní s bežnými elektromagnetickými generátormi je absencia pohyblivých mechanických komponentov a častí v ňom, ako napríklad v turbo alebo hydrogenerátore. Táto okolnosť umožňuje výrazne zvýšiť počiatočnú teplotu pracovnej tekutiny a tým aj účinnosť generátora.

Prvý experimentálny generátor MHD s výkonom iba 11,5 kW bol vyrobený v roku 1959 v USA. V roku 1965 bol v ZSSR skúmaný prvý sovietsky generátor MHD a v roku 1971 bol spustený pilotný závod - akási elektráreň s generátorom MHD s výkonom 25 MW. Takéto elektrárne je možné využiť napríklad ako záložné alebo núdzové zdroje elektrickej energie, ale aj napájacie zdroje pre také zariadenia, ktoré vyžadujú značnú spotrebu elektrickej energie v krátkom čase.

2.3 Plazmový generátor - plazmový horák

Ak sa pevná látka silne zahreje, zmení sa na kvapalinu. Ak zvýšite teplotu ešte vyššie, kvapalina sa vyparí a zmení sa na plyn.

Čo sa však stane, ak budete teplotu naďalej zvyšovať? Atómy hmoty začnú strácať svoje elektróny a premenia sa na kladné ióny. Namiesto plynu sa vytvára plynná zmes pozostávajúca z voľne sa pohybujúcich elektrónov, iónov a neutrálnych atómov. Volá sa to plazma.

V súčasnosti sa plazma široko používa v rôznych oblastiach vedy a techniky: na tepelné spracovanie kovov, nanášanie rôznych povlakov na ne, tavenie a iné metalurgické operácie. V posledných rokoch je plazma široko používaná chemikmi. Zistili, že rýchlosť a účinnosť mnohých chemických reakcií sa v plazmovom prúde výrazne zvyšuje. Napríklad zavedením metánu do prúdu vodíkovej plazmy sa môže premeniť na veľmi cenný acetylén. Alebo olejové pary usporiadať do množstva organických zlúčenín – etylénu, propylénu a ďalších, ktoré neskôr slúžia ako dôležitá surovina na výrobu rôznych polymérnych materiálov.

Schéma plazmového generátora - plazmového horáka

plazmový prúd;

oblúkový výboj;

Plynové "spin" kanály;

Žiaruvzdorná kovová katóda;

plazmový plyn;

Držiak elektród;

vypúšťacia komora;

solenoid;

Medená anóda.

Ako vytvoriť plazmu? Na tento účel slúži plazmový horák alebo plazmový generátor.

Ak umiestnite kovové elektródy do nádoby s plynom a privediete na ne vysoké napätie, dôjde k elektrickému výboju. V plyne sú vždy voľné elektróny. Pôsobením elektrického prúdu sa zrýchľujú a pri zrážke s neutrálnymi atómami plynu z nich vyrážajú elektróny a vytvárajú elektricky nabité častice - ióny, t.j. ionizovať atómy. Uvoľnené elektróny sú tiež urýchľované elektrickým poľom a ionizujú nové atómy, čím sa ďalej zvyšuje počet voľných elektrónov a iónov. Proces sa vyvíja ako lavína, atómy látky sa veľmi rýchlo ionizujú a látka sa mení na plazmu.

Tento proces prebieha v oblúkovom plazmovom horáku. Medzi katódou a anódou v ňom vzniká vysoké napätie, čo môže byť napríklad kov, ktorý je potrebné spracovať pomocou plazmy. V priestore výbojovej komory sa najčastejšie s plynom privádza plazmotvorná látka - vzduch, dusík, argón, vodík, metán, kyslík atď. Pri pôsobení vysokého napätia dochádza v plyne k výboju a medzi katódou a anódou sa vytvára plazmový oblúk. Aby sa zabránilo prehriatiu stien výtlačnej komory, sú chladené vodou. Zariadenia tohto typu sa nazývajú plazmové horáky s vonkajším plazmovým oblúkom. Používajú sa na rezanie, zváranie, tavenie kovov atď.

Plazmový horák na vytvorenie plazmového prúdu je usporiadaný trochu inak. Plyn tvoriaci plazmu je fúkaný vysokou rýchlosťou cez systém špirálových kanálov a „zapaľuje sa“ v priestore medzi katódou a stenami výbojovej komory, ktoré sú anódou. Plazma, ktorá vďaka špirálovým kanálom víri do hustého prúdu, je vyvrhovaná z dýzy a jej rýchlosť môže dosahovať od 1 do 10 000 m/s. Magnetické pole, ktoré vytvára induktor, pomáha „vytláčať“ plazmu zo stien komory a zahusťovať jej prúd. Teplota plazmového prúdu na výstupe z dýzy je od 3000 do 25000 K.

Pozrite sa znova na tento výkres. Pripomína vám to niečo známe?

Samozrejme, je to prúdový motor. Ťahová sila v prúdovom motore je vytváraná prúdom horúcich plynov vystreľovaných vysokou rýchlosťou z trysky. Čím väčšia rýchlosť, tým väčšia ťažná sila. Čo je zlé na plazme? Rýchlosť prúdu je celkom vhodná - až 10 km / s. A pomocou špeciálnych elektrických polí možno plazmu zrýchliť ešte viac – až na 100 km/s. To je asi 100-násobok rýchlosti plynov v existujúcich prúdových motoroch. To znamená, že ťah plazmových alebo elektrických prúdových motorov môže byť väčší a spotreba paliva môže byť výrazne znížená. Prvé vzorky plazmových motorov už boli testované vo vesmíre.

Kapitola 3. Prenos sily

.1 Elektrické vedenia

Elektrická energia je priaznivá v porovnaní so všetkými druhmi energie v tom, že jej silné toky môžu byť prenášané takmer okamžite na tisíce kilometrov. "Kanály" energetických riek sú vedenia na prenos energie (TL) - hlavné spojenia energetických systémov.

V súčasnosti sa budujú dva typy elektrických vedení: nadzemné, ktoré vedú prúd cez drôty nad zemou, a podzemné, ktoré prenášajú prúd cez silové káble, zvyčajne uložené v zákopoch pod zemou.

Prenosové vedenia energie pozostávajú z podpier - betónu alebo kovu, na ramenách ktorých sú pripevnené girlandy z porcelánu alebo sklenených izolátorov. Medzi podperami, ktoré sú zavesené na izolátoroch, sú natiahnuté medené, hliníkové alebo oceľovo-hliníkové drôty. Veže na prenos energie prechádzajú púšťami a tajgou, šplhajú vysoko do hôr, prekonávajú rieky a horské rokliny.

Vzduch slúži ako izolátor medzi drôtmi. Preto čím vyššie je napätie, tým väčšia by mala byť vzdialenosť medzi drôtmi. Elektrické vedenie prechádza aj cez polia, popri osadách. Preto musia byť drôty zavesené vo výške, ktorá je bezpečná pre ľudí. Vlastnosti vzduchu ako izolantu závisia od klimatických a meteorologických podmienok. Stavitelia elektrického vedenia musia brať do úvahy silu prevládajúcich vetrov, rozdiely letných a zimných teplôt a mnohé ďalšie. To je dôvod, prečo výstavba každého nového prenosového vedenia vyžaduje serióznu prácu prospektorov pre najlepšiu trasu, vedecký výskum, modelovanie, najkomplexnejšie inžinierske výpočty a dokonca aj vysokú zručnosť staviteľov.

V pláne GOERLO bola zabezpečená súčasná výstavba výkonných elektrární a elektrických sietí. Keď sa elektrina prenáša cez drôty na diaľku, straty energie sú nevyhnutné, pretože pri prechode cez drôty ich elektrický prúd zahrieva. Preto je nerentabilné prenášať prúd nízkeho napätia 127 - 220 V pri vstupe do našich bytov na vzdialenosť viac ako 2 km. Aby sa znížili straty vo vodičoch, napätie elektrického prúdu pred privedením do vedenia sa v elektrických rozvodniach zvyšuje. S nárastom výkonu elektrární, rozširovaním území pokrytých elektrifikáciou sa striedavé napätie na prenosových vedeniach postupne zvyšuje na 220, 380, 500 a 750 kV. Na prepojenie energetických sústav Sibíri, Severného Kazachstanu a Uralu bolo vybudované elektrické prenosové vedenie s napätím 1150 kV. V žiadnej krajine na svete nie sú takéto vedenia: výška podpier je až 45 m (výška 15-poschodovej budovy), vzdialenosť medzi drôtmi každej z troch fáz je 23 m.

Drôty pod vysokým napätím sú však životu nebezpečné a nie je možné ich zaviesť do domov, tovární a závodov. To je dôvod, prečo sa pred prenosom elektriny spotrebiteľovi zníži vysokonapäťový prúd v znižovacích rozvodniach.

Schéma AC prenosu je nasledovná. Nízkonapäťový prúd generovaný generátorom sa privádza do stupňovitého transformátora rozvodne, v ňom sa mení na vysokonapäťový prúd, potom pozdĺž elektrického vedenia smeruje do miesta spotreby energie, tu sa transformátorom premieňa na nízkonapäťový prúd, po ktorom ide k spotrebiteľom.

Naša krajina je predkom iného typu elektrického vedenia - vedenia jednosmerného prúdu. Je výhodnejšie prenášať jednosmerný prúd cez elektrické vedenia ako striedavý prúd, pretože ak dĺžka vedenia presiahne 1,5 - 2 000 km, strata elektriny pri prenose jednosmerného prúdu bude menšia. Pred zavedením prúdu do spotrebiteľských domov sa opäť premení na striedavý.

Za účelom zavedenia vysokonapäťového prúdu do miest a jeho distribúcie do elektrických znižovacích rozvodní sú káblové elektrické vedenia položené pod zemou. Odborníci sa domnievajú, že v budúcnosti nadzemné elektrické vedenia vo všeobecnosti ustúpia káblovým. Nadzemné vedenia majú nevýhodu: okolo vysokonapäťových drôtov sa vytvára elektrické pole, ktoré presahuje magnetické pole Zeme. A to nepriaznivo ovplyvňuje ľudské telo. To môže predstavovať ešte väčšie nebezpečenstvo v budúcnosti, keď sa napätie a prúd prenášaný elektrickými vedeniami ešte zvýši. Už teraz, aby sa predišlo nežiaducim následkom, je potrebné vytvoriť „pravosť jazdy“ okolo elektrických vedení, kde je zakázané čokoľvek stavať.

Testovalo sa káblové vedenie simulujúce budúce supravodivé elektrické vedenia. Vo vnútri kovovej rúry pokrytej niekoľkými vrstvami najdokonalejšej tepelnej izolácie je položené medené jadro pozostávajúce z mnohých vodičov, z ktorých každý je pokrytý filmom z nióbu. Vo vnútri potrubia sa udržiava skutočný kozmický chlad – teplota 4,2 K. Pri tejto teplote nedochádza k stratám elektriny vplyvom odporu.

Na prenos elektriny vedci vyvinuli plynom plnené linky (GIL). GIL je kovová rúrka plnená plynom - fluoridom sírovým. Tento plyn je výborným izolantom. Výpočty ukazujú, že pri zvýšenom tlaku plynu je možné prenášať elektrický prúd s napätím do 500 kV cez drôty uložené vo vnútri potrubia.

Káblové elektrické vedenia položené pod zemou ušetria najmä vo veľkých mestách státisíce hektárov vzácnej pôdy.

Ako sme už povedali, takýto prenos elektriny je spojený s citeľnými stratami. Faktom je, že elektrický prúd ohrieva vodiče elektrického vedenia. V súlade so zákonom Joule-Lenz je energia vynaložená na ohrev drôtov vedenia určená vzorcom

Q=I 2Rt

kde R je odpor vedenia. Pri veľmi dlhých vedeniach sa prenos výkonu môže stať neekonomickým. Výrazne znížiť odpor vedenia je prakticky veľmi ťažké. Preto je potrebné znížiť prúdovú silu.

Keďže aktuálny výkon je úmerný súčinu sily prúdu a napätia, pre udržanie prenášaného výkonu je potrebné zvýšiť napätie v prenosovom vedení. Navyše, čím dlhšia je prenosová linka, tým výhodnejšie je použiť vyššie napätie. Takže vo vysokonapäťovom prenosovom vedení Volzhskaya HPP - Moskva sa používa napätie 500 kV. Medzitým sú generátory striedavého prúdu postavené pre napätie nepresahujúce 16-20 kV. Vyššie napätie by si vyžadovalo zložité špeciálne opatrenia na izoláciu vinutí a iných častí generátorov.

Preto sa vo veľkých elektrárňach inštalujú stupňovité transformátory. Transformátor zvyšuje napätie vo vedení rovnako ako znižuje prúd.

Pre priame využitie elektriny v motoroch elektromotora obrábacích strojov, v osvetľovacej sieti a na iné účely je potrebné znížiť napätie na koncoch vedenia. To je dosiahnuté pomocou transformátorov na zníženie.

Zvyčajne sa zníženie napätia, a teda zvýšenie sily prúdu, uskutočňuje v niekoľkých fázach. V každej fáze sa napätie zmenšuje a oblasť pokrytá elektrickou sieťou sa zväčšuje (obr. 4).

Pri veľmi vysokom napätí medzi drôtmi začína korónový výboj, ktorý vedie k stratám energie. Prípustná amplitúda striedavého napätia musí byť taká, aby pre danú plochu prierezu drôtu bola strata energie v dôsledku korónového výboja zanedbateľná.

Elektrárne v mnohých regiónoch krajiny sú prepojené vysokonapäťovými prenosovými vedeniami, ktoré tvoria spoločnú elektrickú sieť, ku ktorej sú pripojení spotrebitelia. Takáto kombinácia, nazývaná energetický systém, umožňuje vyhladiť „špičkové“ zaťaženie spotreby energie v ranných a večerných hodinách. Napájací systém zabezpečuje neprerušované napájanie spotrebiteľov bez ohľadu na ich umiestnenie. V súčasnosti je takmer celé územie krajiny zásobované elektrickou energiou integrovanými energetickými systémami.

Strata 1% elektriny za deň pre našu krajinu prináša stratu asi pol milióna rubľov.

3.2 Transformátor

Striedavý prúd sa priaznivo porovnáva s jednosmerným prúdom v tom, že je relatívne ľahké zmeniť jeho silu. Zariadenia, ktoré premieňajú striedavý prúd jedného napätia na striedavý prúd iného napätia, sa nazývajú elektrické transformátory (z latinského slova "transformo" - "budem transformovať"). Transformátor vynašiel ruský elektrotechnik P. N. Yablochkin v roku 1876.

Transformátor pozostáva z niekoľkých cievok (vinutí) navinutých na ráme s izolovaným drôtom, ktoré sú umiestnené na jadre z tenkých plátov zo špeciálnej ocele.

Striedavý elektrický prúd pretekajúci cez jedno z vinutí, nazývané primárne, vytvára okolo seba a v jadre striedavé magnetické pole, ktoré križuje závity druhého sekundárneho vinutia transformátora a budí v ňom striedavú elektromotorickú silu. Na svorky sekundárneho vinutia stačí pripojiť žiarovku, pretože vo výslednom uzavretom okruhu bude prúdiť striedavý prúd. Elektrická energia sa teda prenáša z jedného vinutia transformátora na druhé bez ich priameho spojenia, len vďaka pripájaciemu vinutiu striedavého magnetického poľa.

Ak majú obe vinutia rôzny počet závitov, potom sa v sekundárnom vinutí indukuje rovnaké napätie, aké je privedené do primárneho. Napríklad, ak sa na primárne vinutie transformátora aplikuje striedavý prúd 220 V, potom sa v sekundárnom vinutí objaví prúd 220 V. Ak sú vinutia odlišné, potom napätie v sekundárnom vinutí nebude rovnaké. na napätie privádzané do primárneho vinutia. V stupňovitom transformátore, t.j. v transformátore, ktorý zvyšuje napätie elektrického prúdu, sekundárne vinutie obsahuje viac závitov ako primárne, preto je napätie na ňom väčšie ako na primárnom. Naopak, v znižovacom transformátore sekundárne vinutie obsahuje menej závitov ako primárne, a preto je napätie na ňom menšie.

Transformátory sú široko používané v priemysle a každodennom živote. Výkonové elektrické transformátory umožňujú prenášať striedavý prúd cez elektrické vedenie na veľkú vzdialenosť s nízkymi energetickými stratami. Na tento účel sa napätie striedavého prúdu generovaného generátormi elektrárne zvyšuje pomocou transformátorov na napätie niekoľko stoviek tisíc voltov a posiela sa cez elektrické vedenia v rôznych smeroch. V mieste spotreby energie, vo vzdialenosti mnohých kilometrov od elektrárne, je toto napätie znižované transformátormi.

Výkonové transformátory sa počas prevádzky veľmi zahrievajú. Aby sa znížilo zahrievanie jadra a vinutia, transformátory sú umiestnené v špeciálnych nádržiach s minerálnym olejom. Elektrický transformátor vybavený takýmto chladiacim systémom má veľmi pôsobivé rozmery: jeho výška dosahuje niekoľko metrov a jeho hmotnosť je stovky ton. Okrem takýchto transformátorov existujú aj trpasličí transformátory, ktoré fungujú v rádiách, televízoroch, magnetofónoch a telefónoch. Pomocou takýchto transformátorov sa získa niekoľko napätí, ktoré napájajú rôzne obvody zariadenia, prenášajú signály z jedného elektrického obvodu do druhého, z kaskády do kaskády a oddeľujú elektrické obvody.

Ako sme už povedali, transformátor pozostáva z uzavretého oceľového jadra, na ktorom sú nasadené dve (niekedy aj viac) cievky s drôtovým vinutím (obr. 5). Jedno z vinutí, nazývané primárne, je pripojené k zdroju striedavého napätia. Druhé vinutie, ku ktorému je pripojená "záťaž", t.j. zariadenia a zariadenia, ktoré spotrebúvajú elektrickú energiu, sa nazývajú sekundárne. Schéma zariadenia transformátora s dvoma vinutiami je znázornená na obrázku 6.

Činnosť transformátora je založená na fenoméne elektromagnetickej indukcie. Pri prechode striedavého prúdu cez primárne vinutie sa v jadre objaví striedavý magnetický tok, ktorý vybudí indukčný EMF v každom vinutí. Jadro vyrobené z transformátorovej ocele koncentruje magnetické pole, takže magnetický tok existuje prakticky len vo vnútri jadra a je rovnaký vo všetkých jeho sekciách.

Okamžitá hodnota indukčného emf e v ľubovoľnom závite primárneho alebo sekundárneho vinutia je rovnaká. Podľa Faradayovho zákona sa určuje podľa vzorca

e \u003d - F,

kde Ф je derivácia magnetického indukčného toku vzhľadom na čas. Ak

F=F m čos hm

v dôsledku toho

e = wФ m sin wt,

e = E m sin wt,

kde E m = wФ m - Amplitúda EMF v jednej otáčke.

Ak je na konce sekundárneho vinutia pripojený obvod, ktorý spotrebúva elektrickú energiu, alebo, ako sa hovorí, je zaťažený transformátor, prúd v sekundárnom vinutí už nebude nulový. Výsledný prúd podľa Lenzovho pravidla by mal znížiť zmeny magnetického poľa v jadre.

Ale zníženie amplitúdy kmitov výsledného magnetického toku by malo zase znížiť indukčné EMF v primárnom vinutí. To je však nemožné, pretože podľa u 1~e 1. preto, keď je obvod sekundárneho vinutia uzavretý, prúd v primárnom vinutí sa automaticky zvyšuje. Jeho amplitúda sa zvyšuje tak, aby sa obnovila predchádzajúca hodnota amplitúdy kmitania výsledného magnetického toku.

K zvýšeniu prúdovej sily v obvode primárneho vinutia dochádza v súlade so zákonom zachovania energie: návrat elektriny do obvodu pripojeného k sekundárnemu vinutiu transformátora je sprevádzaný spotrebou rovnakej energie zo siete primárne vinutie. Výkon v primárnom okruhu pri zaťažení transformátora blízkom menovitému sa približne rovná výkonu v sekundárnom okruhu: U 1ja 1~ U 2ja 2.

To znamená, že niekoľkonásobným zvýšením napätia pomocou transformátora znížime prúd o rovnakú hodnotu (a naopak).

V moderných vysokovýkonných transformátoroch celkové straty energie nepresahujú 2-3%.

Aby bol prenos elektrickej energie ekonomicky rentabilný, je potrebné, aby tepelné straty drôtov boli čo najmenšie. Dosahuje sa to tým, že prenos elektriny na veľké vzdialenosti sa uskutočňuje pri vysokom napätí. Faktom je, že so zvýšením napätia môže byť rovnaká energia prenášaná pri nižšej prúdovej sile, čo vedie k zníženiu zahrievania drôtov a následne k zníženiu energetických strát. V praxi sa pri prenose energie používajú napätia 110, 220, 380, 500, 750 a 1150 kV. Čím dlhšia je prenosová linka, tým vyššie napätie sa v nej používa.

Alternátory dávajú napätie niekoľko kilovoltov. Reštrukturalizácia generátorov na vyššie napätia je náročná - v týchto prípadoch by bola potrebná obzvlášť vysoká kvalita izolácie všetkých častí generátora pod prúdom. Preto pri prenose energie na veľké vzdialenosti je potrebné zvýšiť napätie pomocou transformátorov inštalovaných na zvyšovacích rozvodniach.

Schéma prevádzky elektrických rozvodní: stupňovanie, menič (trakčné), znižovanie.

Transformované vysoké napätie sa prenáša cez elektrické vedenie do miesta spotreby. Ale spotrebiteľ nepotrebuje vysoké napätie. Je potrebné ho znížiť. To sa dosiahne v zostupných rozvodniach.

Znižovacie rozvodne sa ďalej delia na okresné, hlavné znižovacie a miestne rozvodne. Obvodné oddelenia prijímajú elektrinu priamo z vysokonapäťových vedení, znižujú napätie a prenášajú ho do hlavných znižovacích rozvodní, kde napätie klesá na 6,10 alebo 35 kV. Z hlavných rozvodní sa elektrina dodáva do miestnych, kde napätie klesá na 500, 380, 220 V a je distribuované do priemyselných podnikov a obytných budov.

Niekedy sa za zvyšovacou stanicou nachádza aj meničová rozvodňa, kde sa striedavý elektrický prúd mení na jednosmerný. Tu dochádza k náprave. Jednosmerný prúd sa prenáša cez elektrické vedenie na veľké vzdialenosti. Na konci vedenia v tej istej rozvodni sa opäť mení (invertuje) na striedavý prúd, ktorý sa privádza do hlavných znižovacích rozvodní. Na napájanie elektrifikovaných vozidiel a priemyselných zariadení jednosmerným prúdom sú vedľa hlavných znižovacích a miestnych rozvodní vybudované meniarne (v doprave sa nazývajú trakčné).

generátor transformátora elektrického prúdu

Kapitola 4

.1 Výroba ocele v elektrických peciach

Elektrická pec je jednotka, v ktorej sa teplo získané premenou elektrickej energie na tepelnú energiu prenáša do roztaveného materiálu. Podľa spôsobu premeny elektrickej energie na tepelnú energiu sú elektrické pece rozdelené do nasledujúcich skupín:

) oblúk, v ktorom sa elektrina premieňa na teplo v oblúku;

) odporové pece, v ktorých sa teplo vytvára v špeciálnych prvkoch alebo surovinách v dôsledku prechodu elektrického prúdu cez ne;

) kombinované, pracujúce súčasne ako oblúkové pece a ako odporové pece (rudo-tepelné pece);

) indukcia, pri ktorej sa kov ohrieva vírivými prúdmi v ňom vybudenými elektromagnetickou indukciou;

) elektrónový lúč, v ktorom sa pomocou elektrického prúdu vo vákuu vytvára prísne usmernený tok elektrónov, ktorý bombarduje a roztaví východiskové materiály;

) plazma, v ktorej sa zahrievanie a tavenie kovu uskutočňuje nízkoteplotnou plazmou.

V elektrickej peci je možné získať legovanú oceľ s nízkym obsahom síry a fosforu, nekovové inklúzie, pričom strata legujúcich prvkov je oveľa menšia. V procese elektrického tavenia je možné presne regulovať teplotu kovu a jeho zloženie, taviť zliatiny takmer akéhokoľvek zloženia.

Elektrické pece majú významné výhody oproti iným jednotkám na tavenie ocele, preto sa vysokolegované nástrojové zliatiny, nehrdzavejúce guľôčkové ložiská, žiaruvzdorné a žiaruvzdorné, ako aj mnohé konštrukčné ocele, tavia iba v týchto peciach. Výkonné elektrické pece sa úspešne používajú na výrobu nízkolegovaných a vysokouhlíkových ocelí s otvoreným ohniskom. Okrem toho sa v elektrických peciach získavajú rôzne ferozliatiny, čo sú zliatiny železa s prvkami, ktoré sa musia z ocele odstrániť kvôli legovaniu a deoxidácii.

Zariadenie elektrických oblúkových pecí.

Prvá elektrická oblúková pec v Rusku bola inštalovaná v roku 1910 v závode Obukhov. Počas rokov päťročných plánov boli postavené stovky rôznych pecí. Kapacita najväčšej pece v ZSSR je 200 ton.Pec pozostáva z valcového železného plášťa s guľovým dnom. Vo vnútri plášťa je žiaruvzdorná výstelka. Taviaci priestor pece je uzavretý odnímateľnou klenbou.

Pec má pracovné okienko a výstup s odtokovým žľabom. Pec je napájaná trojfázovým striedavým prúdom. Ohrev a tavenie kovu sa uskutočňuje elektrickými výkonnými oblúkmi horiacimi medzi koncami troch elektród a kovom v peci. Pec spočíva na dvoch nosných sektoroch valiacich sa cez rám. Sklon pece smerom k výstupu a pracovnému okienku sa vykonáva pomocou ozubeného mechanizmu. Pred naložením pece sa oblúk zavesený na reťaziach zdvihne k portálu, potom sa portál s oblúkom a elektródami otočí smerom k odtokovému žľabu a pec sa zaťaží vedrom.

Mechanické vybavenie oblúkovej pece.

Plášť pece musí odolať zaťaženiu hmotou žiaruvzdorných materiálov a kovu. Vyrába sa zvarený zo železného plechu s hrúbkou 16-50 mm, v závislosti od veľkosti pece. Tvar plášťa určuje profil pracovného priestoru elektrickej oblúkovej pece. Najbežnejším v súčasnosti je kužeľový obal. Spodná časť plášťa má tvar valca, vrchná časť je kužeľovitá s rozšírením smerom nahor. Tento tvar plášťa uľahčuje plnenie pece žiaruvzdorným materiálom, šikmé steny zvyšujú odolnosť muriva, keďže je ďalej od elektrických oblúkov. Používajú sa aj valcové plášte s vodou chladenými panelmi. Pre zachovanie správneho valcového tvaru je plášť vystužený výstuhami a krúžkami. Dno pažnice je zvyčajne guľovité, čo zaisťuje najväčšiu pevnosť pažnice a minimálnu hmotnosť muriva. Dno je vyrobené z nemagnetickej ocele pre inštaláciu pod pec elektromagnetického miešacieho zariadenia.

Zhora je pec uzavretá klenbou. Klenba je murovaná zo žiaruvzdorných tehál v kovovom vodou chladenom klenbovom prstenci, ktorý odoláva silám roztrhnutia oblúkovej guľovej klenby. V murive klenby sú ponechané tri otvory pre elektródy. Priemer otvorov je väčší ako priemer elektródy, preto počas tavenia do medzery prúdia horúce plyny, ktoré ničia elektródu a odvádzajú teplo z pece. Aby sa tomu zabránilo, sú na klenbe inštalované chladničky alebo ekonomizéry, ktoré slúžia na utesnenie otvorov elektród a chladenie muriva klenby. Plynové dynamické ekonomizéry zabezpečujú tesnenie vzduchovou clonou okolo elektródy. Strecha má tiež otvor na nasávanie prašných plynov a otvor pre kyslíkovú dýzu.

Je tu nakladacie okienko orámované odlievaným rámom na nakladanie vsádzky do malokapacitnej pece a nakladanie legovania a taviva do veľkých pecí na sťahovanie trosky, kontrolu, plnenie a opravu pece. Vodidlá sú pripevnené k rámu, po ktorom sa tlmič posúva. Klapka je obložená žiaruvzdornými tehlami. Na zdvíhanie klapky sa používa pneumatický, hydraulický alebo elektromechanický pohon.

Na opačnej strane plášťa je okienko na uvoľnenie ocele z pece. K oknu je privarený odtokový žľab. Otvor na uvoľnenie ocele môže byť okrúhly s priemerom 120-150 mm alebo štvorcový 150 x 250 mm. Odtokový žľab má žľabový profil a je privarený k plášťu pod uhlom 10-12° k horizontále. Z vnútornej strany je žľab vymurovaný šamotovými tehlami, jeho dĺžka je 1-2 m.

Držiaky elektród sa používajú na privádzanie prúdu do elektród a na upnutie elektród. Hlavy držiakov elektród sú vyrobené z bronzu alebo ocele a chladené vodou, pretože sú silne zahrievané ako teplom z pece, tak aj kontaktnými prúdmi. Držiak elektródy by mal pevne zvierať elektródu a mal by mať malý prechodový odpor. Najbežnejší je v súčasnosti pružinovo-pneumatický držiak elektród. Upínanie elektródy sa vykonáva pomocou pevného krúžku a upínacej dosky, ktorá je pritlačená k elektróde pružinou. Stlačenie dosky od elektródy a stlačenie pružiny nastáva pomocou stlačeného vzduchu. Držiak elektródy je namontovaný na kovovej objímke - konzole, ktorá je upevnená pohyblivým stojanom v tvare L do jednej tuhej konštrukcie. Regál sa môže pohybovať nahor alebo nadol vo vnútri pevného boxového regálu. Tri pevné stojany sú pevne spojené do jednej spoločnej konštrukcie, ktorá spočíva na plošine podpernej kolísky pece.

Pohyb pojazdných teleskopických regálov prebieha buď pomocou sústavy káblov a protizávaží poháňaných elektromotormi, alebo pomocou hydraulických zariadení. Mechanizmy na pohyb elektród musia zabezpečiť rýchly vzostup elektród v prípade kolapsu vsádzky počas procesu tavenia, ako aj plynulé spúšťanie elektród, aby sa zabránilo ich ponoreniu do kovu alebo nárazu na neroztavené kusy poplatok. Rýchlosť zdvíhania elektródy je 2,5-6,0 m/min, rýchlosť spúšťania je 1,0-2,0 m/min.

Naklápací mechanizmus pece by mal plynulo nakláňať pec smerom k výstupu pod uhlom 40-45° pre uvoľnenie ocele a pod uhlom 10-15 stupňov smerom k pracovnému okienku pre zostup trosky. Lôžko pece alebo kolíska, na ktorej je teleso inštalované, spočíva na dvoch až štyroch nosných sektoroch, ktoré sa odvaľujú po horizontálnych vodidlách. V sektoroch sú otvory a vo vodidlách zuby, pomocou ktorých je zabránené skĺznutiu sektorov pri naklonení rúry. Sklon pece sa vykonáva pomocou hrebeňového a prevodového mechanizmu alebo hydraulicky. Dva valce sú upevnené na pevných podperách základu a tyče sú otočne spojené s nosnými sektormi kolísky pece.

Existujú dva typy systému nakladania do pece: cez plniace okienko s vareným plniacim strojom a cez vrch pomocou vedra. Nakladanie cez okno sa používa len na malých peciach. Pri zaťažení pece zhora v jednom alebo dvoch krokoch v priebehu 5 minút sa výmurovka ochladí menej, skráti sa čas tavenia; spotreba elektriny sa zníži; efektívnejšie využitie objemu pece. Na naloženie pece sa strecha zdvihne o 150-200 mm nad plášť pece a spolu s elektródami sa otočí nabok, čím sa úplne otvorí pracovný priestor pece na vloženie vedra s náplňou. Oblúk pece je zavesený na ráme. Je spojená s pevnými stojanmi držiakov elektród do jednej tuhej konštrukcie spočívajúcej na otočnej konzole, ktorá je uložená na nosnom ložisku. Veľké pece majú rotačnú vežu, v ktorej sú sústredené všetky mechanizmy klenby. Veža sa otáča okolo závesu na valčekoch pozdĺž oblúkovej koľajnice.

Vedro je oceľový valec, ktorého priemer je menší ako priemer pracovného priestoru pece. Zo spodnej časti valca sú pohyblivé flexibilné sektory, ktorých konce sú stiahnuté k sebe cez krúžky lankom. Váženie a nakladanie vsádzky sa vykonáva na vsádzkovom dvore elektrohutiarne. Vedro na vozíku sa privádza do dielne, zdvihne sa pomocou žeriavu a spustí sa do pece.

Pomocou pomocného zdvíhania žeriavu sa kábel vytiahne z očí sektorov a pri zdvíhaní vedier sektora sa tieto otvoria a vsádzka padá do pece v poradí, v akom bola umiestnená. vo vedre. Pri použití metalizovaných peliet ako vsádzky je možné nakladanie vykonávať kontinuálne cez potrubie, ktoré prechádza do otvoru v streche pece. Elektródy pri tavení vyrežú v náboji tri jamky, na dne ktorých sa hromadí tekutý kov. Na urýchlenie tavenia sú pece vybavené rotačným zariadením, ktoré otáča telo v jednom smere a v druhom o uhol 80 °. Súčasne je v zmesi už prerezaných deväť jamiek cez elektródy. Na otáčanie puzdra sa oblúk zdvihne, elektródy sa zdvihnú nad úroveň náboja a puzdro sa otáča pomocou prstencového kolesa pripevneného k puzdru a ozubených kolies. Teleso pece spočíva na valčekoch.

Čistenie výfukových plynov.

Moderné veľké oblúkové pece na tavenie ocele počas prevádzky vypúšťajú do atmosféry veľké množstvo prašných plynov. Ďalej k tomu prispieva použitie kyslíka a práškových materiálov.

Obsah prachu v plynoch elektrických oblúkových pecí dosahuje 10 g/m^3 a výrazne prekračuje normu. Na zachytávanie prachu sú plyny odsávané z pracovného priestoru pecí výkonným ventilátorom. Na tento účel sa v streche pece vytvorí štvrtý otvor s potrubím na odvod plynu. Odbočka cez medzeru, ktorá umožňuje naklonenie alebo otočenie pece, sa blíži k stacionárnemu potrubiu. Počas cesty sa plyny riedia vzduchom potrebným na dodatočné spaľovanie CO. Plyny sa potom ochladzujú vodnými prúdmi vo výmenníku tepla a posielajú sa do systému Venturiho rúrok, kde sa prach zadržiava v dôsledku zvlhčovania. Používajú sa aj látkové filtre, dezintegrátory a elektrostatické odlučovače. Používajú sa systémy čistenia plynov, vrátane celej elektrooceliarne, s inštaláciou odsávačov dymu pod strechou haly nad elektrickými pecami.

Obloženie pece.

Väčšina oblúkových pecí má hlavnú výstelku vyrobenú z materiálov na báze MgO. Obloženie pece vytvára kúpeľ pre kov a zohráva úlohu tepelne izolačnej vrstvy, ktorá znižuje tepelné straty. Hlavnými časťami obloženia sú ohnisko pece, steny, oblúk. Teplota v zóne elektrických oblúkov dosahuje niekoľko tisíc stupňov. Hoci je výmurovka elektrickej pece oddelená od oblúkov, musí stále odolávať teplotám do 1700°C. V tomto ohľade musia mať materiály použité na obloženie vysokú žiaruvzdornosť, mechanickú pevnosť, tepelnú a chemickú odolnosť. Ohnisko pece na tavenie ocele sa prijíma v nasledujúcom poradí. Na oceľový plášť je položený azbestový plech, na azbestovú vrstvu práškový šamot, dve vrstvy šamotových tehál a hlavnú vrstvu z magnezitových tehál. Na ohnisku z magnezitových tehál je pracovná vrstva magnezitového prášku naplnená živicou a smolou - produktom rafinácie ropy. Hrúbka potlačenej vrstvy je 200 mm. Celková hrúbka ohniska sa približne rovná hĺbke vane a pri veľkých peciach môže dosiahnuť 1 m. Steny pece sa vyskladajú po príslušnom uložení azbestových a šamotových tehál z veľkorozmerných nepálených magnezit-chromitových tehál dĺžky do 430 mm. Stenové murivo môže byť murované z tehál v železných kazetách, ktoré zabezpečujú zváranie tehál do jedného monolitického bloku. Odolnosť stien dosahuje 100-150 tavenín. Trvanlivosť ohniska je jeden až dva roky. Obloženie strechy pece pracuje v náročných podmienkach. Odoláva vysokému tepelnému zaťaženiu horiacimi oblúkmi a teplu odrážanému troskou. Klenby veľkých pecí sú z magnezit-chromitových tehál. Pri typovaní klenby sa používajú normálne a tvarované tehly. V priereze má klenba tvar oblúka, ktorý zabezpečuje tesné priľnutie tehál k sebe. Pevnosť klenby je 50 - 100 teplov. Závisí od elektrického režimu tavenia, od dĺžky pobytu tekutého kovu v peci, od zloženia tavenej ocele a trosky. V súčasnosti sa široko používajú vodou chladené klenby a stenové panely. Tieto prvky uľahčujú obsluhu obloženia.

Prúd je privádzaný do taviaceho priestoru pece cez elektródy zostavené zo sekcií, z ktorých každá je kruhový predvalok s priemerom 100 až 610 mm a dĺžkou do 1500 mm. V malých elektrických peciach sa používajú uhlíkové elektródy, vo veľkých grafitizované. Grafitové elektródy sú vyrobené z uhlíkových materiálov s nízkym obsahom popola: ropný koks, decht, smola. Elektródová hmota sa zmieša a lisuje, potom sa surový obrobok vypáli v plynových peciach pri 1300 stupňoch a podrobí sa dodatočnému grafitizačnému vypaľovaniu pri teplote 2600 - 2800 stupňov v elektrických odporových peciach. Počas prevádzky v dôsledku oxidácie plynmi z pece a rozprašovania pri oblúku elektródy vyhoria.

Keď sa elektróda skráti, spustí sa do pece. V tomto prípade sa držiak elektródy približuje k oblúku. Príde bod, keď sa elektróda tak skráti, že nedokáže udržať oblúk a je potrebné ju predĺžiť. Na zostavenie elektród sú na koncoch sekcií vytvorené závitové otvory, do ktorých je zaskrutkovaný adaptér-vsuvka, pomocou ktorej sú jednotlivé sekcie spojené. Spotreba elektród je 5-9 kg na tonu tavenej ocele.

Elektrický oblúk je jedným z typov elektrického výboja, pri ktorom prúd prechádza cez ionizované plyny, pary kovov. Keď sa elektródy na krátky čas priblížia k sebe, dôjde ku skratu.

Tečie tam veľký prúd. Konce elektród sú horúce na bielo. Keď sú elektródy od seba vzdialené, vzniká medzi nimi elektrický oblúk. Z horúcej katódy dochádza k termionickej emisii elektrónov, ktoré sa smerom k anóde zrážajú s neutrálnymi molekulami plynu a ionizujú ich. Záporné ióny idú na anódu, kladné na katódu. Priestor medzi anódou a katódou sa stáva ionizovaným a vodivým. Bombardovanie anódy elektrónmi a iónmi spôsobuje jej silné zahrievanie. Teplota anódy môže dosiahnuť 4000 stupňov. Oblúk môže horieť na jednosmerný a striedavý prúd. Elektrické oblúkové pece fungujú na striedavý prúd. Nedávno bola v Nemecku postavená jednosmerná elektrická oblúková pec.

V prvej polovici obdobia, keď je elektródou katóda, oblúk horí. Pri obrátenej polarite, keď sa náboj - kov stane katódou, oblúk zhasne, pretože v počiatočnom období tavenia kov ešte nie je zahriaty a jeho teplota je nedostatočná na emisiu elektrónov. Preto v počiatočnom období tavenia oblúk horí nepokojne, prerušovane. Po pokrytí kúpeľa vrstvou trosky sa oblúk stabilizuje a horí rovnomernejšie.

Elektrické zariadenia.

Elektródy slúžia na dodávanie prúdu do pracovného priestoru pece a vytváranie elektrického oblúka. Elektródy môžu byť uhlíkové a grafitové. Pri výrobe elektrickej ocele sa používajú hlavne grafitové elektródy. Uhlíkové elektródy sa bežne používajú na malých peciach.

Elektrické vybavenie oblúkových pecí zahŕňa zariadenia hlavného prúdového obvodu, riadiace a meracie, ochranné a signalizačné zariadenia, ako aj automatický regulátor mechanizmu pohybu elektród, elektrické pohony mechanizmov pece a elektromagnetickú miešačku kovov.

Prevádzkové napätie elektrických oblúkových pecí je 100 - 800 V a sila prúdu sa meria v desiatkach tisíc ampérov. Výkon samostatnej inštalácie môže dosiahnuť 50 - 140 MVA*A. Rozvodňa elektrickej oblúkovej pece je napájaná napätím do 110 kV. Primárne vinutia pecných transformátorov sú napájané vysokým napätím. Elektrické vybavenie oblúkovej pece zahŕňa nasledujúce zariadenia:

Vzduchový odpojovač určený na odpojenie celej inštalácie elektrickej pece od vedenia vysokého napätia počas tavenia. Odpojovač nie je určený na zapínanie a vypínanie prúdu, preto ho možno použiť len so zdvihnutými elektródami a bez oblúkov. Konštrukčne je odpojovač trojfázový spínač typu sekania.

Hlavný istič slúži na odpojenie elektrického obvodu pod záťažou, cez ktorý preteká vysokonapäťový prúd. Keď nie je vsádzka na začiatku tavenia pevne zabalená v peci, keď je vsádzka ešte studená, oblúky horia nestabilne, vsádzka kolabuje a dochádza ku skratom medzi elektródami. V tomto prípade sa súčasná sila prudko zvyšuje. To vedie k veľkému preťaženiu transformátora, ktorý môže zlyhať. Keď prúd prekročí nastavenú hranicu, spínač automaticky vypne inštaláciu, pre ktorú existuje maximálne prúdové relé.

Transformátor pece je potrebný na premenu vysokého napätia na nízke napätie (od 6-10 kV do 100-800 V). Vinutia vysokého a nízkeho napätia a magnetické obvody, na ktorých sú umiestnené, sú umiestnené v nádrži s olejom, ktorý slúži na chladenie vinutí. Chladenie vzniká núteným čerpaním oleja z plášťa transformátora do nádrže výmenníka tepla, v ktorej je olej chladený vodou. Transformátor je inštalovaný vedľa elektrickej pece v špeciálnej miestnosti. Má zariadenie, ktoré umožňuje prepínať vinutia v krokoch a tak postupne regulovať napätie dodávané do pece. Napríklad transformátor pre 200-tonovú domácu pec s kapacitou 65 MVA * A má 23 napäťových stupňov, ktoré sa spínajú pod záťažou, bez vypnutia pece.

Úsek elektrickej siete od transformátora po elektródy sa nazýva krátka sieť. Napájače vychádzajúce zo steny trafostanice pomocou flexibilných, vodou chladených káblov privádzajú napätie do držiaka elektródy. Dĺžka ohybnej časti by mala umožniť požadovaný sklon pece a vypnúť strechu na nakladanie. Ohybné káble sú pripojené k vodou chladeným medeným prípojniciam namontovaným na objímkach držiakov elektród. Rúry sú priamo spojené s hlavou držiaka elektródy, ktorá elektródu upína. Okrem uvedených hlavných uzlov elektrickej siete zahŕňa rôzne meracie zariadenia pripojené k prúdovým vedeniam cez prúdové alebo napäťové transformátory, ako aj automatické riadiace zariadenia pre proces tavenia.

Automatická regulácia.

V priebehu tavenia je potrebné dodať do elektrickej oblúkovej pece rôzne množstvá energie. Napájanie môžete zmeniť zmenou napätia alebo prúdu oblúka. Regulácia napätia sa vykonáva prepínaním vinutí transformátora. Intenzita prúdu sa riadi zmenou vzdialenosti medzi elektródou a nábojom zdvíhaním alebo spúšťaním elektród. V tomto prípade sa napätie oblúka nemení. Spúšťanie alebo zdvíhanie elektród sa vykonáva automaticky pomocou automatických regulátorov inštalovaných na každej fáze pece. V moderných peciach je možné nastaviť vopred určený program elektrického režimu na celú dobu tavenia.

Zariadenie na elektromagnetické miešanie kovu.

Na miešanie kovu vo veľkých oblúkových peciach, na urýchlenie a uľahčenie technologických operácií sťahovania trosky je v boxe pod dnom pece inštalované elektrické vinutie, ktoré je chladené vodou alebo stlačeným vzduchom. Vinutia statora sú napájané z dvojfázového generátora s nízkofrekvenčným prúdom, ktorý vytvára putujúce magnetické pole, ktoré zachytáva bazén tekutého kovu a spôsobuje pohyb spodných vrstiev kovu pozdĺž dna pece v smere lúka. Horné vrstvy kovu sa spolu s priľahlou troskou pohybujú v opačnom smere. Takto je možné nasmerovať pohyb buď smerom k pracovnému okienku, čo uľahčí výstup trosky z pece, alebo smerom k odtokovému otvoru, čo prispeje k rovnomernej distribúcii legujúcich a deoxidačných činidiel a spriemerovaniu kovu. zloženie a jeho teplota. Táto metóda má v poslednej dobe obmedzené použitie, pretože kov sa aktívne mieša s oblúkmi v peciach s vysokým výkonom. Tavenie ocele v hlavnej elektrickej oblúkovej peci.

Suroviny.

Hlavným materiálom pre elektrické tavenie je oceľový šrot. Odpad by nemal byť vysoko oxidovaný, pretože prítomnosť veľkého množstva hrdze vnáša do ocele značné množstvo vodíka. V závislosti od chemického zloženia je potrebné šrot triediť do príslušných skupín. Hlavné množstvo šrotu určeného na tavenie v elektrických peciach by malo byť kompaktné a ťažké. Pri malej objemovej hmotnosti šrotu sa celá časť na tavenie neumiestňuje do pece. Musíme prerušiť proces tavenia a naložiť vsádzku. To zvyšuje trvanie tavenia, vedie k zvýšenej spotrebe energie a znižuje produktivitu elektrických pecí. V poslednej dobe sa metalizované pelety získané metódou priamej redukcie používajú v elektrických peciach. Výhodou tohto typu suroviny s obsahom 85-93% železa je, že nie je kontaminovaná meďou a inými nečistotami. Je vhodné použiť pelety na tavenie vysokopevnostných konštrukčných legovaných ocelí, elektrotechnických ocelí, ocelí na guličkové ložiská.

V elektrohutiarni vznikajú legované odpady vo forme neplnených ingotov, vtokov; v oddelení odlupovania vo forme hoblín, v valcovniach vo forme odrezkov a šrotu atď.; okrem toho veľa legovaného šrotu pochádza zo strojárskych závodov. Použitie legovaného kovového odpadu umožňuje ušetriť cenné legovanie, zvyšuje ekonomickú účinnosť elektrického tavenia. Mäkké železo sa špeciálne taví v otvorených peciach a konvertoroch a používa sa na kontrolu obsahu uhlíka v procese elektrického tavenia.

4.2 Typické prijímače elektrickej energie

Spotrebitelia posudzovanej skupiny vytvárajú rovnomerné a symetrické zaťaženie vo všetkých troch fázach. Záťažové rázy sa vyskytujú iba pri štartovaní. Účiník je pomerne stabilný a zvyčajne má hodnotu 0,8-0,85. Pre elektrický pohon veľkých čerpadiel, kompresorov a ventilátorov sa najčastejšie používajú synchrónne motory pracujúce s vedúcim účinníkom.

Zdvíhacie a prepravné zariadenia pracujú v prerušovanom režime. Tieto zariadenia sa vyznačujú častými nárazmi pri zaťažení. vplyvom náhlych zmien záťaže sa výrazne mení aj účinník, v priemere od 0,3 do 0,8. Z hľadiska nepretržitého napájania by tieto zariadenia mali byť klasifikované (v závislosti od miesta práce a inštalácie) ako spotrebitelia 1. a 2. kategórie. V zdvíhacích a prepravných zariadeniach sa používa striedavý (50 Hz) aj jednosmerný prúd. Vo väčšine prípadov by sa malo zaťaženie z manipulačných zariadení na strane AC považovať za symetrické vo všetkých troch fázach.

Elektrické osvetľovacie zariadenia

Elektrické svietidlá sú jednofázové zaťaženie, avšak v dôsledku nízkeho výkonu prijímača (zvyčajne nie viac ako 2 kW) v elektrickej sieti pri správnom zoskupení osvetľovacích zariadení je možné dosiahnuť pomerne rovnomerné zaťaženie. vo fázach (s asymetriou nie viac ako 5-10%).

Charakter zaťaženia je rovnomerný, bez otrasov, no jeho hodnota sa mení v závislosti od dennej doby, roku a geografickej polohy. Aktuálna frekvencia je bežná priemyselná, rovná sa 50 Hz. Účiník pre žiarovky je 1, pre plynové výbojky 0,6. Treba mať na pamäti, že pri použití plynových výbojok sa v drôtoch, najmä nulových, vyskytujú vyššie harmonické prúdy.

Krátkodobé (niekoľko sekúnd) núdzové prerušenia napájania osvetľovacích zariadení sú prípustné. Dlhé prestávky (minúty a hodiny) v jedle sú pri niektorých typoch výroby neprijateľné. V takýchto prípadoch sa používa redundantné napájanie z druhého zdroja prúdu (v niektorých prípadoch aj z nezávislého zdroja jednosmerného prúdu). V tých odvetviach, kde vypnutie osvetlenia ohrozuje bezpečnosť ľudí, sa používajú špeciálne systémy núdzového osvetlenia. Pre osvetľovacie inštalácie priemyselných podnikov sa používajú napätia od 6 do 220 V.

Inštalácie konvertorov

Na premenu trojfázového prúdu na jednosmerný alebo trojfázový prúd priemyselnej frekvencie 50 Hz na trojfázový alebo jednofázový prúd nízkej, vysokej alebo vysokej frekvencie sú na území priemyselného závodu vybudované meničové zarážky. podnik.

V závislosti od typu prúdových meničov sa zarážky meničov delia na:

) inštalácie polovodičových meničov;

) konvertorové jednotky s ortuťovými usmerňovačmi;

) meničové jednotky s motorgenerátormi,

) dorazy meniča s mechanickými usmerňovačmi.

Inštalácie konvertorov budú podľa účelu zložené na napájanie

) motory mnohých strojov a mechanizmov;

) elektrolytické kúpele;

) vnútropodniková elektrická doprava;

) elektrostatické odlučovače;

) Zváracie zariadenia na jednosmerný prúd atď.

Konvertorové zariadenia na elektrolýzu sa široko používajú v metalurgii neželezných kovov na výrobu elektrolytického hliníka, olova, medi atď. prúdu napätia požadovaného technologickými podmienkami (do 825 V).

Prerušenie napájania elektrolýznych zariadení nevedie k ťažkým haváriám s poškodením hlavného zariadenia a je možné ho tolerovať niekoľko minút, v niektorých prípadoch aj niekoľko hodín, pričom prerušenie napájania je spojené najmä s podprodukciou. Avšak vzhľadom na zadnú emf. elektrolýznych kúpeľov, v niektorých prípadoch môže dôjsť k pohybu uvoľnených kovov späť do roztoku kúpeľa a následne k dodatočným nákladom na elektrickú energiu na novú izoláciu toho istého kovu. Elektrolýzne zariadenia musia byť zásobované elektrickou energiou, ako je kategória 1, ale umožňujúce krátkodobé prerušenie napájania elektrolýznych zariadení poskytuje pomerne rovnomerný a fázovo symetrický graf zaťaženia.Účinník elektrolýznych zariadení je približne 0,85-0,9.

Konvertorové zariadenia pre vnútropriemyselnú elektrickú dopravu (preprava, zdvíhanie, rôzne druhy pohybu nákladu atď.) majú relatívne malý výkon (od stoviek do 2000-3000 kW). Faktor výkonu takýchto inštalácií sa pohybuje od 0,7-0,8. Zaťaženie na strane striedavého prúdu je fázovo symetrické, ale prudko sa mení v dôsledku prúdových špičiek počas prevádzky trakčných motorov.Prerušenie napájania prijímačov tejto skupiny môže viesť k poškodeniu výrobkov a dokonca aj zariadení (najmä v hutníckom priemysle). rastliny). Zastavenie prevádzky dopravy vo všeobecnosti spôsobuje vážne komplikácie v prevádzke podniku, a preto musí byť táto skupina odberateľov zásobovaná elektrickou energiou, ako sú prijímače 1. alebo 2. kategórie, umožňujúce krátkodobé prerušenie dodávky elektrickej energie. napájaný striedavým prúdom priemyselnej frekvencie s napätím 0,4-35 kV.

Na čistenie plynu sú široko používané konvertorové inštalácie na napájanie elektrostatických odlučovačov (s mechanickými usmerňovačmi) do 100-200 kW.Tieto inštalácie sú napájané striedavým prúdom priemyselnej frekvencie zo špeciálnych transformátorov s napätím 6-10 kV na primárnom vinutí, a do 110 kV na sekundáru.Účiník týchto nastavení je 0,7-0,8. Zaťaženie na strane vysokého napätia je symetrické a rovnomerné Prerušenia napájania sú prijateľné, ich trvanie závisí od technologického procesu výroby V priemyselných odvetviach, ako sú chemické závody, možno tieto inštalácie zaradiť do kategórie prijímačov 1 a 2.

Elektromotory výrobných mechanizmov

Tento typ prijímača sa nachádza vo všetkých priemyselných podnikoch.Na pohon moderných obrábacích strojov sa používajú všetky typy motorov. Výkon motorov je mimoriadne rôznorodý a pohybuje sa od zlomkov až po stovky kilowattov a viac.V obrábacích strojoch, kde sú potrebné vysoké otáčky a ich regulácia, sa používajú jednosmerné motory poháňané usmerňovačmi. Sieťové napätie 660-380/220 V s frekvenciou 50 Hz Účiník sa značne líši v závislosti od podmienok procesnej bezpečnosti (možné zranenie obsluhujúceho personálu) a z dôvodu možného poškodenia výrobkov, najmä pri spracovaní veľkých drahých dielov.

Elektrické pece a elektrotepelné inštalácie

Podľa spôsobu premeny elektrickej energie na tepelnú energiu ju možno rozdeliť na:

) odporové pece;

) indukčné pece a zariadenia;

) elektrické oblúkové pece;

) pece so zmiešaným ohrevom.

Podľa spôsobu ohrevu sa odporové pece delia na nepriame pece a priame pece. K ohrevu materiálu v nepriamych peciach dochádza v dôsledku tepla generovaného vykurovacími prvkami, keď nimi prechádza elektrický prúd. Pece nepriameho ohrevu sú inštalácie s napätím do 1000 V a sú napájané vo väčšine prípadov zo sietí 380 V s priemyselnou frekvenciou 50 Hz. Pece sa vyrábajú s jedno- a trojfázovým výkonom od jednotiek až po niekoľko tisíc kilowattov. Faktor výkonu je vo väčšine prípadov 1.

V peciach s priamym pôsobením sa ohrev uskutočňuje teplom uvoľneným v ohrievanom produkte, keď ním prechádza elektrický prúd. Pece sú vyrábané jedno- a trojfázové s výkonom do 3000 kW; Napájanie je dodávané priemyselným frekvenčným prúdom 50 Hz zo sietí 380/220 V alebo cez znižovacie transformátory zo sietí vyššieho napätia. Účiník leží v rozmedzí od 0,7 do 0,9 Väčšina odporových pecí z hľadiska neprerušovaného napájania patrí do 2. kategórie prijímačov elektrickej energie.

Pece a zariadenia na indukčný a dielektrický ohrev sa delia na taviace pece a zariadenia na kalenie a ohrev dielektrika.

Tavenie kovu v inerciálnych peciach sa uskutočňuje teplom, ktoré sa v ňom vyskytuje pri prechode indukčného prúdu.

Taviace pece sa vyrábajú s oceľovým jadrom a bez neho. Jadrové pece sa používajú na tavenie neželezných kovov a ich zliatin. Pece sú napájané priemyselným frekvenčným prúdom 50 Hz, napätím 380 V a vyšším v závislosti od výkonu. Jadrové pece sú dostupné v jedno-, dvoj- a trojfázových výkonoch do 2000 kVA. Účiník sa pohybuje od 0,2-0,8 (pece na tavenie hliníka majú cos (?) = 0,2 - 0,4, na tavenie medi 0,6-0,8). Bezjadrové pece sa používajú na tavenie nehrdzavejúcej ocele a menej často aj neželezných kovov. Napájanie priemyselných pecí bez jadra je možné realizovať priemyselným frekvenčným prúdom 50 Hz zo sietí s napätím 380 V a vyšším a zvýšeným frekvenčným prúdom 500-10 000 Hz z tyristorových alebo elektrických strojových meničov. Hnacie motory meničov sú napájané priemyselným frekvenčným prúdom.

Pece sa vyrábajú s výkonom do 4500 kVA, ich účinník je veľmi nízky: od 0,05 do 0,25. Všetky taviace pece patria do kategórie 2 prijímačov elektrickej energie. Zariadenia na kalenie a ohrev, v závislosti od účelu, sú napájané frekvenciami od 50 Hz do stoviek kilohertzov.

Napájanie vysokofrekvenčných a vysokofrekvenčných inštalácií sa vyrába z tyristorových alebo strojových meničov induktorového typu a generátorov lámp. Tieto inštalácie patria medzi prijímače elektrickej energie 2. kategórie.

V zariadeniach na ohrev dielektrika je materiál, ktorý sa má ohrievať, umiestnený v elektrickom poli kondenzátora a k zahrievaniu dochádza v dôsledku posuvných prúdov. Táto skupina zariadení je široko používaná na lepenie a sušenie dreva, zahrievanie lisovacích práškov, spájkovanie a zváranie plastov, sterilizáciu produktov atď. Napájanie je dodávané prúdom s frekvenciou 20-40 MHz a vyššou. Z hľadiska nepretržitého napájania patria zariadenia na ohrev dielektrika medzi prijímače elektrickej energie 2. kategórie.

Elektrické oblúkové pece podľa spôsobu ohrevu sa delia na pece priameho a nepriameho pôsobenia. V priamočinných peciach sa ohrev a tavenie kovu uskutočňuje teplom generovaným elektrickým oblúkom horiacim medzi elektródou a roztaveným kovom. Oblúkové pece s priamym pôsobením sú rozdelené do niekoľkých typov, pre ktoré sú charakteristické oceliarske a vákuové.

Oceľové taviace pece sú napájané priemyselným frekvenčným prúdom 6-110 V cez znižovacie transformátory. Pece sa vyrábajú s trojfázovým výkonom do 45000 kVA na jednotku. Účiník 0,85-0,9. V procese prevádzky pri tavení vsádzky v oblúkových peciach na tavenie ocele dochádza k častým prevádzkovým skratom (SC). presahuje nominálnu hodnotu 2,5-3,5 krát. Skraty spôsobujú pokles napätia na zberniciach rozvodne, čo nepriaznivo ovplyvňuje činnosť iných prijímačov elektrickej energie. V tomto ohľade je spoločná prevádzka oblúkových pecí a iných spotrebičov zo spoločnej rozvodne prípustná, ak pri napájaní z výkonného energetického systému celkový výkon pecí nepresahuje 40 % výkonu znižovacej rozvodne, a pri napájaní zo systému s nízkou spotrebou energie 15-20 %

Vákuové oblúkové pece sa vyrábajú s výkonom do 2000 kW. Napájanie je dodávané jednosmerným prúdom s napätím 30-40 V. Ako zdroje elektrickej energie sa používajú meniče elektrických strojov a polovodičové usmerňovače zapojené do siete striedavého prúdu 50 Hz.

Ohrev kovu v nepriamych peciach sa vykonáva teplom generovaným elektrickým oblúkom horiacim medzi nimi uhlíkové elektródy Nepriamo vyhrievané oblúkové pece používané na tavenie medi a jej zliatin. Výkon pecí je relatívne malý (do 500 kVA); napájanie je dodávané prúdom priemyselnej frekvencie 50 Hz zo špeciálnych pecných transformátorov. Z hľadiska nepretržitého napájania patria tieto pece do kategórie 1 prijímačov elektrickej energie, ktoré umožňujú krátkodobé prerušenia napájania.

Elektrické pece so zmiešaným ohrevom možno rozdeliť na rudno-termické a elektrotroskové pretavovacie pece.

V rudotermálnych peciach sa materiál ohrieva teplom, ktoré sa uvoľňuje pri prechode elektrického prúdu cez vsádzku a pri horení oblúka. Pece sa používajú na výrobu ferozliatin, korundu, tavby železa, olova, sublimáciu fosforu, tavenie medi a medeno-niklového kamienku. Napájanie je dodávané priemyselným frekvenčným prúdom cez znižovacie transformátory. Výkon niektorých pecí je veľmi vysoký, až 100 MVA (sublimačná pec na žltý fosfor). Účiník 0,85-0,92. Vzhľadom na neprerušované napájanie sú pece pre rudné tepelné procesy klasifikované ako prijímače elektrickej energie kategórie 2.

V elektrotroskových pretavovacích peciach sa ohrev uskutočňuje v dôsledku tepla uvoľneného v troske, keď ňou prechádza prúd. Troska sa taví teplom elektrického oblúka. Elektrotroskové pretavovanie sa používa na získanie vysokokvalitných ocelí a špeciálnych zliatin. Pece sú napájané priemyselným frekvenčným prúdom 50 Hz cez znižovacie transformátory, zvyčajne zo sietí 6-10 kV so sekundárnym napätím 45-60 V. Pece sú zvyčajne jednofázové, ale môžu byť aj trojfázové. Účiník 0,85-0,95. Elektrotroskové pretavovacie pece patria z hľadiska spoľahlivosti napájania do kategórie 1 prijímačov elektrickej energie.

Pri dodávaní energie do dielní, ktoré majú vákuové elektrické pece všetkých typov, je potrebné vziať do úvahy, že prerušenie napájania vákuových čerpadiel vedie k nehode a odmietnutiu drahých výrobkov. Tieto pece by sa mali pripísať prijímačom elektrickej energie 1. kategórie.

Elektrické zváracie inštalácie

Ako sa prijímače delia na inštalácie pracujúce na striedavý a jednosmerný prúd. Technologicky sa zváranie delí na oblúkové a kontaktné, podľa spôsobu práce - na ručné a automatické.

Jednosmerné elektrické zváracie jednotky pozostávajú zo striedavého motora a jednosmerného zváracieho generátora. Pri takomto systéme je zváracie zaťaženie rozdelené rovnomerne na tri fázy v AC napájacej sieti, ale jeho rozvrh zostáva variabilný. Faktor výkonu takýchto zariadení v nominálnom režime prevádzky je 0,7-0,8; pri voľnobehu klesne účinník na 0,4. Medzi jednosmernými zváracími jednotkami sú aj inštalácie usmerňovačov.

Striedavé elektrické zváracie stroje pracujú na priemyselnej striedavej frekvencii 50 Hz a sú jednofázovou záťažou v podobe zváracích transformátorov pre oblúkové a odporové zváracie stroje. Striedavé zváranie poskytuje jednofázové zaťaženie s prerušovanou prevádzkou, nerovnomerným fázovým zaťažením a spravidla nízkym účinníkom (0,3-0,35 pre oblúkové a 0,4-0,7 pre odporové zváranie). Zváracie inštalácie sú napájané zo siete 380-220 V. Zváracie transformátory na stavbách a montážnych miestach sa vyznačujú častými pohybmi v napájacej sieti. Túto okolnosť je potrebné zohľadniť pri návrhu napájacej siete. Z hľadiska spoľahlivosti napájania patria zváracie zariadenia medzi prijímače elektrickej energie 2. kategórie.

Záver

Pokroky v automatizácii umožnili vytvoriť projekt kontinuálneho hutníckeho závodu, kde by boli nesúrodé procesy spojené do jedného toku systému. Ukazuje sa, že ústredné miesto v celom procese stále zaujíma vysoká pec. Dá sa to zaobísť bez domény?

Problém výroby bez domova, alebo, ako sa tomu hovorí, priamej výroby železa, sa rieši už dlhé desaťročia. V tomto smere sa dosiahol významný pokrok. Existuje dôvod domnievať sa, že v 70. rokoch 20. storočia budú uvedené do prevádzky pomerne veľké zariadenia na priamu redukciu železa s denným výkonom 500 ton, ale aj tak si vysokopecná výroba udrží svoje pozície na viac ako desaťročie.

Bezdoménový proces si možno predstaviť napríklad takto. V rotačných rúrových peciach sa železná ruda premieňa na železo. Pomocou magnetov sa oddelia zrnká železa od zvyšku hmoty – a čistý produkt je pripravený na ďalšie spracovanie. Hotové výrobky môžu byť vyrazené zo železného prášku. Z neho môžete variť oceľ rôznych tried pridaním potrebných prísad (legujúcich prvkov).

So spustením gigantických elektrární dostane sovietska metalurgia veľa lacnej elektriny. Tým sa vytvoria priaznivé podmienky pre rozvoj elektrometalurgickej výroby a pre ešte širšie uplatnenie elektriny vo všetkých nasledujúcich stupňoch spracovania zliatin železa.

Úspechy atómovej fyziky podnietili myšlienku takzvanej radiačnej metalurgie. Akademik IP Bardin (1883-1960) vyslovil odvážnu, takmer fantastickú myšlienku budúceho rozvoja hutníctva. „Myslím si,“ povedal, „že človek najskôr „navrhne“ legované ocele požadovaného zloženia pomocou rádioaktívneho vplyvu bez toho, aby do nich vložil vzácne a drahé legujúce prísady, ale vytvoril ich priamo v panve roztavenej ocele. atómy železa, možno síry, fosforu, vplyvom prúdu lúčov v roztavenom kove dôjde k cieľavedomým jadrovým premenám.

Budúce generácie výskumníkov budú musieť pracovať na riešení tohto a ďalších fascinujúcich problémov. Hutníctvo železa čaká na nových objaviteľov.

V tejto eseji sme podľa nášho názoru dosiahli svoj cieľ a uvažovali sme o prenose elektrickej energie na veľké vzdialenosti a jej využití ako nevyhnutnej súčasti v procese výroby elektrickej ocele. A zdá sa nám, že aj my sme splnili všetky nami stanovené úlohy, a to: naštudovali sme si ďalšiu literatúru, ktorá nám pomohla pri písaní tejto práce; zoznámil sa s novými typmi generátorov a transformátorov; zvážiť cestu elektrického prúdu od jeho prijatia po dodanie spotrebiteľovi; a nakoniec študoval fyzikálne a mechanické procesy prebiehajúce v elektrickej peci.

Bibliografia

1. Babich V. K., Lukashkin N. D., Morozov A. S. a kol. / Základy hutníckej výroby (metalurgia železa). Učebnica pre stredné odborné školy - M.: Hutníctvo, 1988. 272 ​​​​s.

Barg I. G., Valk H. Ya., Komarov D. T.; Ed. Barga I. G. / Zlepšenie údržby elektrických sietí 0,4-20 kV vo vidieckej oblasti - M .: Energia, 1980. - 240 s., ill.

Bornatsky I. I., Blashchuk N. M., Yargin S. A., Strok V. I. / Pomocný oceliar širokého profilu: Učebnica pre stredné odborné školy - M .: Hutníctvo, 1986. 456 s.

Zubkov B.V., Chumakov S.V. / Encyklopedický slovník mladého technika - M .: Pedagogika, 1980. - 512 s., ill.

Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B. / Physics: Proc. pre 10 buniek. priem. školy - M.: Osveta, 1990. - 223 s.: chor.

Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B. / Physics: Proc. pre 10 buniek. priem. školy - 9. vyd., prepracované. - M.: Osveta, 1987. - 319 s., 4 listy. chorý.: chorý.

Chigray I.D. Asistent konvertora oceliarov. M.: Metalurgia, 1977. 304 s.

Najdôležitejšou úlohou, ktorú musí energetický komplex neustále riešiť, je prenos elektriny na diaľku. Preto sú na ceste medzi elektrárňou a spotrebitelia nevyhnutne prítomní. Vo väčšine prípadov sa používajú vzdušné vedenia, ktorými prechádza striedavý prúd. Energia sa vyrába pomocou výkonných jednotiek a využívajú ju najmä slabí spotrebitelia. Aby boli všetky pokryté elektrickou energiou, bola vytvorená výkonná a rozvetvená štruktúra elektrických sietí.

Charakteristiky prenosu výkonu

Hlavným ukazovateľom charakterizujúcim prenos výkonu je hodnota jeho priepustnosti. Predstavuje maximálny výkon, ktorý je možné prenášať po vedeniach za rôznych obmedzujúcich podmienok.

V prvom rade sú to straty pri zahrievaní drôtov, korónové straty, podmienky stability a ďalšie faktory. Navyše prenášaný striedavý výkon závisí od napätia a dĺžky. V tomto ohľade môže zvýšenie napätia výrazne zvýšiť priepustnosť prenosových vedení.

Pre prenosové vedenia existujú limity týkajúce sa prepätia a izolačných schopností. Na zvýšenie ich produktivity sa vykonávajú konštruktívne vylepšenia, používajú sa všetky druhy kompenzačných zariadení.

Účel a činnosť kompenzačných zariadení

Jalové parametre a jalový výkon v elektrických vedeniach a u spotrebiteľov sú kompenzované pomocou špeciálnych zariadení. Všetky tieto zariadenia sú inštalované na medziľahlých a konečných rozvodniach. Pri prenose elektriny na diaľku sa pomocou kompenzačných zariadení zvyšuje priepustnosť vedení a zlepšuje sa ich celkový výkon.

Napríklad jalový výkon je kompenzovaný elektrickými bankami kondenzátorov zapojených priečne. Tiež sa praktizuje použitie synchrónnych motorov a kompenzátorov pracujúcich v režime prebudenia. Takto je zabezpečený jalový výkon spotrebiteľov pri zachovaní požadovanej hodnoty napätia. Súčasne sa znížia straty aktívneho výkonu v určitých úsekoch elektrických sietí. Pomocou kompenzačných zariadení je možné automaticky nastaviť napätie v elektrických systémoch. Miesta inštalácie a výkon týchto zariadení sa určujú výpočtom na základe technických a ekonomických ukazovateľov.

Splnenie všetkých nevyhnutných podmienok umožňuje prenos elektriny k spotrebiteľom s minimálnou, v požadovanom množstve a s projektovanou kapacitou.

Prenos elektriny. Cesta od elektrárne k spotrebiteľovi. Zníženie strát pri prenose elektriny.

Uvažujme stručne o systéme napájania, čo je skupina elektrických zariadení na prenos, premenu, rozvod a spotrebu elektrickej energie. Kapitola rozšíri obzory tým, ktorí sa chcú naučiť správne používať domácu elektrickú sieť.

Zásobovanie elektrickou energiou vykonávané podľa štandardných schém. Napríklad na obr. 1.4 je znázornený radiálny jednoriadkový napájací obvod na prenos elektriny zo znižovacej rozvodne elektrárne k spotrebiteľovi elektriny s napätím 380 V.

Z elektrárne sa elektrina s napätím 110-750 kV prenáša cez elektrické vedenia (TL) do hlavných alebo regionálnych znižovacích rozvodní, v ktorých sa napätie zníži na 6-35 kV. Z rozvádzačov sa toto napätie prenáša cez nadzemné alebo káblové prenosové vedenia do transformátorových rozvodní umiestnených v tesnej blízkosti spotrebiteľov elektrickej energie. V rozvodni sa napätie zníži na 380 V a elektrina sa dodáva priamo spotrebiteľovi v dome cez nadzemné alebo káblové vedenie. Zároveň majú vedenia štvrtý (neutrálny) vodič 0, ktorý umožňuje získať fázové napätie 220 V, ako aj zabezpečiť ochranu elektrických inštalácií.
Táto schéma vám umožňuje preniesť elektrickú energiu k spotrebiteľovi s najmenšou stratou. Preto sa na ceste z elektrárne k spotrebiteľom elektrina transformuje z jedného napätia na druhé. Zjednodušený príklad transformácie pre malý úsek elektrizačnej sústavy je znázornený na obr. 1.5. Prečo používať vysoké napätie? Výpočet je zložitý, ale odpoveď je jednoduchá. Na zníženie tepelných strát vodičov pri prenose na veľké vzdialenosti.

Straty závisia od množstva pretekajúceho prúdu a priemeru vodiča a nie od použitého napätia.

Napríklad:
Predpokladajme, že z elektrárne do mesta, ktoré sa nachádza vo vzdialenosti 100 km od nej, je potrebné preniesť 30 MW jednou linkou. Tým, že vodiče vedenia majú elektrický odpor, prúd ich ohrieva. Toto teplo sa rozptýli a nedá sa použiť. Energia vynaložená na vykurovanie je strata.

Znížiť straty na nulu je nemožné. Ale treba ich obmedziť. Preto sa prípustné straty normalizujú, t.j. pri výpočte vodičov vedenia a výbere jeho napätia sa predpokladá, že straty nepresiahnu napríklad 10 % užitočného výkonu prenášaného vedením. V našom príklade je to 0,1-30 MW = 3 MW.

Napríklad:
Ak sa neuplatní transformácia, t.j. elektrina sa prenáša pri napätí 220 V, potom by sa na zníženie strát na danú hodnotu musel zväčšiť prierez vodičov na približne 10 m2. Priemer takéhoto „drôtu“ presahuje 3 ma hmotnosť v rozpätí je stovky ton.
Aplikovaním transformácie, to znamená zvýšením napätia vo vedení a jeho následným znížením v blízkosti miesta spotrebiteľov, používajú iný spôsob zníženia strát: znižujú prúd vo vedení. Táto metóda je veľmi efektívna, pretože straty sú úmerné druhej mocnine prúdu. Keď sa napätie zdvojnásobí, prúd sa zníži na polovicu a straty sa znížia 4-krát. Ak sa napätie zvýši o faktor 100, straty sa znížia o faktor 100 na druhý výkon, teda o faktor 10 000.

Napríklad:
Na ilustráciu účinnosti zosilnenia napätia uvediem, že trojfázové striedavé vedenie 500 kV prenáša 1000 MW na 1000 km.

Elektrické vedenie

Elektrické siete sú určené na prenos a rozvod elektrickej energie. Pozostávajú zo súboru rozvodní a vedení rôznych napätí. V elektrárňach sú vybudované transformátorové rozvodne a elektrina sa prenáša na veľké vzdialenosti cez vysokonapäťové elektrické vedenia. V miestach spotreby sa budujú znižovacie trafostanice.

Základom elektrickej siete je zvyčajne podzemné alebo nadzemné vedenie vysokého napätia. Vedenia vedúce z trafostanice k vstupným distribučným zariadeniam a z nich k energetickým distribučným bodom a k skupinovým štítom sa nazývajú napájacia sieť. Napájacia sieť sa spravidla skladá z podzemných káblových vedení nízkeho napätia.

Podľa princípu konštrukcie sú siete rozdelené na otvorené a uzavreté. Otvorená sieť zahŕňa linky, ktoré idú do elektrických prijímačov alebo ich skupín a prijímajú energiu z jednej strany. Otvorená sieť má určité nevýhody, a to, že v prípade havárie v ktoromkoľvek bode siete sa zastaví napájanie všetkých spotrebiteľov mimo núdzového úseku.

Uzavretý okruh môže mať jeden, dva alebo viac napájacích zdrojov. Napriek mnohým výhodám uzavreté siete ešte neboli široko distribuované. Na mieste, kde je sieť položená, sú vonkajšie a vnútorné.

Spôsoby výroby elektrického vedenia

Každé napätie zodpovedá určitým spôsobom zapojenia. Je to spôsobené tým, že čím vyššie je napätie, tým ťažšie je izolovať vodiče. Napríklad v bytoch, kde je napätie 220 V, sa elektroinštalácia vykonáva pomocou drôtov v gumovej alebo plastovej izolácii. Tieto drôty sú jednoduché a lacné.

Podzemný kábel navrhnutý na niekoľko kilovoltov a položený pod zemou medzi transformátormi je neporovnateľne komplikovanejší. Okrem zvýšených požiadaviek na izoláciu musí mať aj zvýšenú mechanickú pevnosť a odolnosť proti korózii.

Na priame napájanie spotrebiteľov sa používajú:

♦ nadzemné alebo káblové prenosové vedenia s napätím 6 (10) kV na napájanie rozvodní a vysokonapäťových spotrebičov;
♦ káblové prenosové vedenia s napätím 380/220 V pre priame napájanie nízkonapäťových energetických prijímačov. Na prenos napätia desiatok a stoviek kilovoltov na diaľku sa vytvárajú nadzemné elektrické vedenia. Drôty stúpajú vysoko nad zemou, ako izolácia sa používa vzduch. Vzdialenosti medzi drôtmi sa vypočítavajú v závislosti od napätia, ktoré sa plánuje prenášať. Na obr. 1.6 znázorňuje v rovnakej mierke podpery pre vzdušné elektrické vedenia s napätím 500, 220, 110, 35 a 10 kV. Všimnite si, ako sa s rastúcim prevádzkovým napätím zväčšujú rozmery a dizajn sa skomplikuje!

Ryža. 1.6.

Napríklad:
Stĺp vedenia 500 kV má výšku sedemposchodovej budovy. Výška závesu drôtu je 27 m, vzdialenosť medzi drôtmi je 10,5 m, dĺžka girlandy izolátorov je viac ako 5 m. Výška podpier pre prechody riek dosahuje 70 m. Uvažujme možnosti vedenia prenosu energie podrobnejšie.

Nadzemné elektrické vedenie
Definícia.
Nadzemné elektrické vedenie je zariadenie na prenos alebo distribúciu elektriny cez drôty umiestnené vonku a pripevnené pomocou traverz (konzol), izolátorov a armatúr k podperám alebo inžinierskym konštrukciám.

V súlade s "Pravidlami elektroinštalácie" sú vzdušné vedenia rozdelené do dvoch skupín podľa napätia: napätie do 1000 V a napätie nad 1000 V. Pre každú skupinu vedení sú stanovené technické požiadavky na ich zariadenie.

Nadzemné elektrické vedenie 10 (6) kV sa najčastejšie používajú vo vidieckych oblastiach av malých mestách. Je to spôsobené ich nižšou cenou v porovnaní s káblovými vedeniami, nižšou hustotou zástavby atď.

Na elektroinštaláciu nadzemné vedenia a siete používajú rôzne drôty a káble. Hlavnou požiadavkou na materiál drôtov nadzemných elektrických vedení je nízky elektrický odpor. Okrem toho materiál použitý na výrobu drôtov musí mať dostatočnú mechanickú pevnosť, musí byť odolný voči vlhkosti a chemikáliám prenášaným vzduchom.

V súčasnosti najčastejšie používané hliníkové a oceľové drôty, čo umožňuje úsporu vzácnych neželezných kovov (meď) a zníženie nákladov na drôty. Na špeciálnych tratiach sa používajú medené drôty. Hliník má nízku mechanickú pevnosť, čo vedie k zvýšeniu priehybu, a teda k zvýšeniu výšky podpier alebo zníženiu dĺžky rozpätia. Pri prenose malého množstva elektriny na krátke vzdialenosti sa používajú oceľové drôty.

Na izoláciu slúžia drôty a ich upevnenie na stĺpy elektrického vedenia izolátory vedenia, ktorý musí mať spolu s elektrickou pevnosťou aj dostatočnú mechanickú pevnosť. V závislosti od spôsobu upevnenia na podperu sa rozlišujú kolíkové izolátory (sú namontované na hákoch alebo kolíkoch) a zavesené (sú zostavené do girlandy a pripevnené k podpere špeciálnymi kovaniami).

Pinové izolátory používa sa na elektrických vedeniach s napätím do 35 kV. Sú označené písmenami označujúcimi konštrukciu a účel izolátora a číslami označujúcimi prevádzkové napätie. Na nadzemných vedeniach 400 V sa používajú kolíkové izolátory TF, ShS, ShF. Písmená v symboloch izolátorov označujú nasledovné: T- telegraf; F- porcelán; OD- sklo; ShS- špendlíkové sklo; CHF- špendlíkový porcelán.

Čapové izolátory sa používajú na zavesenie relatívne ľahkých drôtov, pričom v závislosti od podmienok trasy sa používajú rôzne druhy upevnenia drôtu. Drôt na medziľahlých podperách je zvyčajne upevnený na hlave kolíkových izolátorov a na rohových a kotevných podperách - na krku izolátorov. Na rohových podperách je drôt umiestnený na vonkajšej strane izolátora vzhľadom na uhol natočenia vedenia.

Závesné izolátory používa sa na nadzemných vedeniach 35 kV a viac. Pozostávajú z porcelánovej alebo sklenenej dosky (izolačný kus), uzáveru z tvárnej liatiny a tyče. Konštrukcia objímky uzáveru a hlavy tyče poskytuje guľové kĺbové spojenie izolátorov pri dokončovaní girlandy. Girlandy sú zostavené a zavesené na podperách a poskytujú tak potrebnú izoláciu pre drôty. Počet izolátorov v reťazci závisí od sieťového napätia a typu izolátorov.

Materiálom na pletenie hliníkového drôtu na izolátor je hliníkový drôt a na oceľové drôty mäkká oceľ. Pri pletení drôtov sa zvyčajne vykonáva jednoduché upevnenie, zatiaľ čo v obývaných oblastiach a pri zvýšenom zaťažení sa používa dvojité upevnenie. Pred pletením sa pripraví drôt požadovanej dĺžky (najmenej 300 mm).

hlavový úplet vykonávané dvoma pletacími drôtmi rôznych dĺžok. Tieto drôty sú pripevnené na hrdle izolátora a krútia sa dohromady. Konce kratšieho drôtu sa omotajú okolo drôtu a štyri až päťkrát sa okolo drôtu pevne pritiahnu. Konce ďalšieho drôtu, dlhšieho, sa umiestnia na hlavu izolátora krížom cez drôt štyri až päťkrát.

Na vykonanie bočného pletenia vezmú jeden drôt, dajú ho na krk izolátora a omotajú ho okolo krku a drôtu tak, aby jeden koniec prechádzal cez drôt a ohýbal sa zhora nadol a druhý zdola nahor. Oba konce drôtu sú posunuté dopredu a opäť ovinuté okolo hrdla izolátora s drôtom, pričom sa vymieňajú vzhľadom na drôt.

Potom sa drôt pevne pritiahne ku hrdlu izolátora a konce pletacieho drôtu sa omotajú okolo drôtu z protiľahlých strán izolátora šesť až osemkrát. Aby sa predišlo poškodeniu hliníkových drôtov, pletací bod je niekedy obalený hliníkovou páskou. Nie je dovolené ohýbať drôt na izolátore silným ťahom viazacieho drôtu.

Viazanie drôtom vykonávané ručne pomocou klieští. Osobitná pozornosť sa zároveň venuje tesnosti viazacieho drôtu k drôtu a polohe koncov viazacieho drôtu (nemali by vyčnievať). Čapové izolátory sú pripevnené k podperám na oceľových hákoch alebo kolíkoch. Háčiky sú zaskrutkované priamo do drevených podpier a kolíky sú inštalované na kovových, železobetónových alebo drevených traverzách. Na upevnenie izolátorov na háčiky a kolíky sa používajú prechodové polyetylénové uzávery. Vyhrievaný uzáver sa pevne zatlačí na kolík, kým sa nezastaví, a potom sa naň naskrutkuje izolátor.

Drôty sú zavesené na železobetónových alebo drevených podperách pomocou závesných alebo kolíkových izolátorov. Pre nadzemné elektrické vedenia sa používajú holé vodiče. Výnimkou sú vstupy do budov - izolované vodiče ťahané z podpery elektrického vedenia k izolátorom upevneným na hákoch priamo na budove.

Pozor!
Najnižšia prípustná výška spodného háku na podpere (od úrovne zeme) je: v elektrických vedeniach s napätím do 1000 V pre medziľahlé podpery od 7 m, pre prechodové podpery - 8,5 m; v elektrických vedeniach s napätím vyšším ako 1000 V je výška spodného háku pre medziľahlé podpery 8,5 m, pre rohové (kotvové) podpery - 8,35 m.

Tabuľka 1.1.

Minimálne prípustné hodnoty drôtov nadzemných elektrických vedení s napätím vyšším ako 1000 V
Tabuľka 1.1

Nadzemné elektrické vedenia s napätím do 1000 V a do 10 kV a ich podpery k objektom sú uvedené v tabuľke. 1.2.

Tabuľka 1.2

Vedci už dlhé roky zápasia s otázkou minimalizácie nákladov na elektrickú energiu. Existujú rôzne spôsoby a návrhy, no najznámejšou teóriou je bezdrôtový prenos elektriny. Navrhujeme zvážiť, ako sa vykonáva, kto je jeho vynálezcom a prečo ešte nebol uvedený do života.

teória

Bezdrôtová elektrina je doslova prenos elektrickej energie bez drôtov. Ľudia často porovnávajú bezdrôtový prenos elektrickej energie s prenosom informácií, ako sú rádiá, mobilné telefóny alebo Wi-Fi pripojenie na internet. Hlavný rozdiel je v tom, že rádiový alebo mikrovlnný prenos je technológia zameraná na obnovu a prenos presnej informácie, a nie energie, ktorá bola pôvodne vynaložená na prenos.

Bezdrôtová elektrina je relatívne nová oblasť technológie, ktorá však rýchlo rastie. V súčasnosti sa vyvíjajú metódy na efektívny a bezpečný prenos energie na diaľku bez prerušenia.

Ako funguje bezdrôtová elektrina

Hlavná práca je založená práve na magnetizme a elektromagnetizme, ako je to v prípade rozhlasového vysielania. Bezdrôtové nabíjanie, tiež známe ako indukčné nabíjanie, je založené na niekoľkých jednoduchých princípoch fungovania, najmä technológia vyžaduje dve cievky. Vysielač a prijímač, ktoré spolu vytvárajú striedavé magnetické pole s nekonštantným prúdom. Toto pole zase spôsobuje napätie v cievke prijímača; možno ho použiť na napájanie mobilného zariadenia alebo nabíjanie batérie.

Ak nasmerujete elektrický prúd cez drôt, potom sa okolo kábla vytvorí kruhové magnetické pole. Napriek tomu, že magnetické pole pôsobí na slučku aj na cievku, najsilnejšie sa prejavuje na kábli. Keď vezmete druhú cievku drôtu, cez ktorú neprechádza elektrický prúd, a umiestnite cievku do magnetického poľa prvej cievky, elektrický prúd z prvej cievky sa prenesie cez magnetické pole a cez druhé cievka, čím vzniká indukčná väzba.

Vezmime si ako príklad elektrickú zubnú kefku. V ňom je nabíjačka pripojená k zásuvke, ktorá posiela elektrický prúd do stočeného drôtu vo vnútri nabíjačky, ktorý vytvára magnetické pole. Vo vnútri zubnej kefky je druhá cievka, kedy začne pretekať prúd a vďaka vytvorenému magnetickému poľu sa kefka začne nabíjať bez toho, aby bola priamo pripojená k napájaniu 220 V.

Príbeh

Bezdrôtový prenos energie ako alternatívu k prenosu a distribúcii elektrického vedenia prvýkrát navrhol a predviedol Nikola Tesla. V roku 1899 Tesla predstavila bezdrôtový prenos na napájanie poľa žiariviek umiestnených dvadsaťpäť míľ od zdroja energie bez použitia drôtov. Ale v tom čase bolo lacnejšie pripojiť 25 míľ medeného drôtu, než postaviť vlastné elektrické generátory, ktoré si vyžadujú skúsenosti Tesly. Nikdy mu nebol udelený patent a vynález zostal v koši vedy.

Zatiaľ čo Tesla bola prvou osobou, ktorá v roku 1899 demonštrovala praktické možnosti bezdrôtovej komunikácie, dnes je v predaji veľmi málo zariadení, sú to bezdrôtové kefy, slúchadlá, nabíjačky telefónov a ďalšie.

Bezdrôtová technológia

Bezdrôtový prenos energie zahŕňa prenos elektrickej energie alebo energie na diaľku bez káblov. Základná technológia teda spočíva na konceptoch elektriny, magnetizmu a elektromagnetizmu.

Magnetizmus

Je to základná sila prírody, ktorá spôsobuje, že sa určité druhy materiálov navzájom priťahujú alebo odpudzujú. Zemské póly sú považované za jediné permanentné magnety. Prúdový tok v slučke vytvára magnetické polia, ktoré sa líšia od oscilujúcich magnetických polí rýchlosťou a časom potrebným na generovanie striedavého prúdu (AC). Sily, ktoré sa v tomto prípade objavia, sú znázornené na obrázku nižšie.

Takto sa javí magnetizmus

Elektromagnetizmus je vzájomná závislosť striedavých elektrických a magnetických polí.

Magnetická indukcia

Ak je vodivá slučka pripojená k zdroju striedavého prúdu, bude generovať oscilujúce magnetické pole v slučke a okolo nej. Ak je druhá vodivá slučka dostatočne blízko, zachytí časť tohto oscilujúceho magnetického poľa, ktoré zase generuje alebo indukuje elektrický prúd v druhej cievke.

Video: ako prebieha bezdrôtový prenos elektriny

Existuje teda elektrický prenos energie z jedného cyklu alebo cievky do druhého, čo je známe ako magnetická indukcia. Príklady takéhoto javu sa používajú v elektrických transformátoroch a generátoroch. Tento koncept je založený na Faradayových zákonoch elektromagnetickej indukcie. Tam uvádza, že keď dôjde k zmene magnetického toku pripojeného k cievke, EMF indukovaný v cievke sa rovná súčinu počtu závitov cievky a rýchlosti zmeny toku.

výkonová spojka

Táto časť je potrebná, keď jedno zariadenie nemôže prenášať energiu do iného zariadenia.

Magnetické spojenie sa generuje, keď je magnetické pole objektu schopné indukovať elektrický prúd s inými zariadeniami v jeho dosahu.

O dvoch zariadeniach sa hovorí, že sú navzájom indukčne alebo magneticky spojené, keď sú navrhnuté tak, že k zmene prúdu dochádza, keď jeden vodič indukuje napätie na koncoch druhého vodiča prostredníctvom elektromagnetickej indukcie. Je to spôsobené vzájomnou indukčnosťou

Technológia

Princíp indukčnej väzby

Tieto dve zariadenia, vzájomne indukčne alebo magneticky spojené, sú navrhnuté tak, že zmena prúdu, keď jeden vodič indukuje napätie na koncoch druhého vodiča, je vyvolaná elektromagnetickou indukciou. Je to spôsobené vzájomnou indukčnosťou.
Indukčná väzba je preferovaná kvôli jej schopnosti pracovať bezdrôtovo, ako aj odolnosti voči nárazom.

Rezonančná indukčná väzba je kombináciou indukčnej väzby a rezonancie. Pomocou konceptu rezonancie môžete dosiahnuť, aby dva objekty fungovali v závislosti od signálov toho druhého.

Ako môžete vidieť z vyššie uvedeného diagramu, rezonancia poskytuje indukčnosť cievky. Kondenzátor je pripojený paralelne k vinutiu. Energia sa bude pohybovať tam a späť medzi magnetickým poľom obklopujúcim cievku a elektrickým poľom okolo kondenzátora. Tu budú straty žiarenia minimálne.

Existuje aj koncept bezdrôtovej ionizovanej komunikácie.

Je to tiež možné, ale tu musíte vynaložiť trochu viac úsilia. Táto technika už v prírode existuje, ale nie je takmer žiadny dôvod ju implementovať, pretože potrebuje vysoké magnetické pole od 2,11 M/m. Vyvinul ho geniálny vedec Richard Volras, vývojár vírového generátora, ktorý vysiela a prenáša tepelnú energiu na veľké vzdialenosti, najmä pomocou špeciálnych kolektorov. Najjednoduchším príkladom takéhoto spojenia je blesk.

Klady a zápory

Samozrejme, tento vynález má svoje výhody oproti drôtovým metódam a nevýhody. Pozývame vás, aby ste ich zvážili.

Medzi výhody patrí:

1. Úplná absencia drôtov;
2. Nie sú potrebné žiadne napájacie zdroje;
3. Potreba batérie je eliminovaná;
4. Energia sa prenáša efektívnejšie;
5. Výrazne menšia potreba údržby.

Nevýhody zahŕňajú nasledovné:

• Vzdialenosť je obmedzená;
• magnetické polia nie sú pre ľudí také bezpečné;
• bezdrôtový prenos elektriny pomocou mikrovĺn alebo iných teórií je doma a vlastnými rukami prakticky nemožný;
• vysoké náklady na inštaláciu.