ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2019
Просмотров: 18858
Скачиваний: 11
.
18
.19
У 1889-1891 рр.
М. О. Доліво-Доброволь-
струму поширилась в усьому світі
створити ]
в роботі і прості за будовою електродвигуни, генератори і
Після виходу в світ праць Доліво-Добровольського
ЕРС в обмотці
:2 ІЗ)
На рис. 18.19 схематично зображено будову і
трифазного струму. Генератор має три обмотки,
одної на 2 / З я . При обертанні ротора із сталою
індукуються змінні ЕРС тієї самої частоти, які
але відрізняються за фазами на 1/3 періоду. Якщо ]
І визначаються формулою § = ^
§
іп
со/,
то для ЕРС <
&2
= ^ 8ІП (со/ - 2
і
Зя), % = зіп (со/ - 3
і
4тс)
.
Зміну в часі ЕРС у трьох обмотках графічно зображено на рис. 18.19,
б.
Кожна з обмоток трифазного генератора є самостійним джерелом елект-
Отже, генератор трифазного струму є сукупністю трьох
мінного струму. Якщо ці однофазні генератори
, то для передавання енергії до споживача потрібно
буде шість проводів (рис. 18.20). Така системі
Кількість проводів, які з'єднують генератор із
обмотки генератора з'єднати зіркою (рис. 18.21) або
(рис. 18.22).
у®
18.22
§ 172. З'єднання обмоток
трифазного генератора зіркою і трикутником
З'єднання зіркою
Для електричних явищ важливі тільки різниці потенціалів,
тому один провід кожного кола можна зробити спільним. Для цього при
з'єднанні
зіркою
початки всіх обмоток з'єднують в одну точку, яку нази-
вають
нульовою
(рис. 18.21). Провід, приєднаний до нульової точки, нази-
вають
нульовим.
Проводи, приєднані до кінців обмоток, називають
ліній-
ними.
Як видно з рис. 18.21, струм генератора, обмотки якого з'єднано
зіркою, підведено до приймачів енергії чотирма проводами.
Напругу між початками і кінцями фаз або між
кожним з лінійних проводів і нульовим проводом
називають
фазною напругою.
Напругу між кінцями обмоток або між лінійними
проводами називають
лінійною напругою
. Якщо між
кульовим і кожним з лінійних проводів увімкнено
однакові навантажувальні опори, наприклад двигуни,
електролампи і т. д., то струм у нейтральному прово-
ді, який дорівнює геометричній сумі фазних струмів
(рис. 18.23), дорівнює нулю. У розглядуваному випадку по нульовому про-
воду йтимуть три струми і}, /
2
, /
3
, які зсунуті за фазою на 2/Зя і тому
дають сумарну силу струму / ~ 0 . Отже, у цьому разі нульовий провід не
потрібний, і чотнрипровідну лінію можна замінити трипровідною.
З'єднання трикутником
Якщо обмотки генератора з'єднані трикушиком (див. рис. 18.22),
то
фазні напруги дорівнюють лінійним
і три фази генератора утворюють зам-
кнений контур» Таке з'єднання можливе тільки тоді, коли сума ЕРС, які ді-
ють у цьому контурі, дорівнює нулю. У цьому разі, якщо генератор навіть не
навантажений, не тільки не виникає короткого замикання; але й струму в
обмотках немає. Якщо обмотки генератора з'єднані трикутником, то лінія
електропередачі
трипровідна.
Потужність трифазного струму
Потужність у колі трифазного струму, якщо всі фази наван-
тажені однаково, дорівнює
Р
= Л
/з<У
0л
/
0л
со8ф, (1,8.60)
426
де
£/
0
л
, /
0 л
- амплітуди лінійних напруг і сили струму; ф - зсув фаз між
фазним струмом і фазною напругою, тобто силою струму і напругою в
одній з обмоток генератора,
При з'єднанні зіркою
1/
0л
(при /7
0ф
-127 В,
£/
0
л
=220 В, /
0л
=/
оф
).
При з'єднанні трикутником
1/
0п
-Ц
0
ф
,
а
/
0л
=>/з/
0ф
.
Обертове магнітне поле
Таке поле виникає як результуюче поле від накладання двох
(і більше) змінних магнітних полів, що мають однакову частоту, але зсу-
путі одно відносно одного за фазою і в просторі, Це явище застосовують
в електродвигунах, вимірювальних приладах і різній апаратурі регулю-
вання та керування на змінному струмі.
§ 173. Добування, передавання і розподіл
електроенергії в галузях промисловості
та сільського господарства
Добування електроенергії
Перші генератори постійного струму були створені в 50-х
роках XIX ст., а вже в 70-х роках почалося їх промислове виробництво.
Тепер рівень виробництва і споживання енергії - найважливіший по-
казник розвитку продуктивних сил суспільства. Головне значення при
цьому має електроенергія - найуніверсальніша і найзручніша для викори-
стання форма енергії.
Електроенергію виробляють на трьох типах електростанцій: теплових
(ТЕС і ТЕЦ), гідро (ГЕС) і атомних (АЕС).
Джерелом енергії на ТЕС і ТЕЦ (теплоелектроцентраль) є вугілля, газ,
і орф, мазут та ін.
Джерелом енергії на ГЕС є потенціальна енергія води, піднятої греблею.
Джерелом енергії АЕС є ядерне паливо, розміщене в тепловидільних
елементах (ТВЕЛ) ядерного реактора.
Передавання і розподіл електроенергії
Передавати струм низької напруги (100-200 В) на відстань
понад 2 км через великі втрати в проводах невигідно. Для зменшення
втрат треба збільшувати напругу. Але струм високої напруги не можна
427
Геиератор
«З
са.
І І
І |
11
I I
Є: &
110 кВ
лінія
передавання
35x8
ї ї
И
З ^
§ «
55 КВ
Лінія
передавання
бкв
з ^
« і
# !
Ї Ї
55кВ
6кВ
ЛІНІЯ
передавання
БкВ
220В
I I
2208 |
=
1
2208_ «а
Ж
220В
Рис. 18.24
підводити в будинки, на фабрики і заводи, оскільки доторкання до проводу,
який буде під високою напругою, небезпечне для життя людини. Цю про-
блему можна розв'язати, якщо мати пристрій, який міг би струм високої
напруги перетворювати в струм низької напруги. Для постійного струму
такі перетворення пов'язані з багатьма труднощами. Напругу змінного
струму можна легко змінювати за допомогою пристрою, який назвали
трансформатором.
Схему передавання змінного струму на великі відстані зображено на
рис. 18.24. Струм низької напруги, який виробляє електрогенератор, пода-
ється на трансформатор. Трансформатор перетворює струм низької напруги
в струм високої напруги, потім по лінії електропередачі струм надходить
до місця споживання електроенергії. У місці споживання електроенергії
трансформатор перетворює струм високої напруги в струм низької напруги.
Після перетворення електроенергія надходить до споживача.
Із споживачами електроенергії електростанції пов'язані або повітря-
ними, або кабельними лініями електропередачі (ЛЕП). Повітряні лінії
електропередачі - це проводи, підвішені на ізоляторах до стальних або
залізобетонних опор.
За законом Джоуля - Ленца, втрати, які виникають у процесі переда-
вання електроенергії, залежать від сили струму. Із збільшенням напруги,
при тій самій потужності, сила струму в лінії зменшується; отже, змен-
шуються і втрати. Необхідність передавання електроенергії на великі від-
стані під високою напругою і при великих передаваних потужностях при-
зводить до того, що устаткування ЛЕП стає дорогим, але це доводиться
робити, бо потужні гідравлічні і теплові електростанції не завжди розміщені
поблизу великих промислових районів.
У містах струм високої напруги передається по кабельних лініях елект-
ропередачі, потім його розподіляють між знижувальними трансформатор-
ними підстанціями.
Перспективні кабельні лінії передавання великих потужностей розміщені
в трубах, заповнених для зменшення втрат рідким воднем (при темпера-
428
турі 20 К) або гелієм (4 К). За таких високих температур огіір алюмінієвих
або мідних кабельних проводів зменшується в тисячі разів, пропорційно
опору зменшуються втрати в процесі передавання електроенергії.
§ 174. Електрифікація країни
Електрифікація - єдиний у часі процес виробництва, розподілу і спожи-
вання електроенергії.
Після 2-ї світової війни в електроенергетику країн світу було інвестовано
десятки міліардів доларів. Це було зумовлено швидким зростанням попиту
па електроенергію. Основну увагу приділяли тепловим електростанціям
( ГЕС), а також гідроелектростанціям (ГЕС).
Гідроенергія -- один з найдешевших і найчистіших енергоресурсів. Рівень
розвитку гідроенергетики у різних країнах на різних континентах неоднако-
вий. Більше всього гідроенергії виробляють Сполучені Штати, Російська Фе-
дерація, Україна, Канада, Японія, Бразилія, Китай і Норвегія. На гідро-
електростанціях і гідроакумулюючих електростанціях (ГАЕС) використову-
ють потенціальну енергію води, що накопичується за допомогою греблі.
Енергетична система - це об'єднання окремих електростанцій лініями ви-
сокої напруги. В енергетичній системі краще за все вирішуються питання
рівномірного завантаження окремих станцій і безперебійного постачання
електроенергією споживачів.
Розвиток галузей промисловості та сільського господарства тісно
пов'язаний з розвитком паливно-енергетичного комплексу. Головним дже-
релом енергії є електростанції.
Перше місце щодо виробництва електроенергії займають теплові елек-
тричні станції, які працюють на вугіллі, нафтопродуктах та іншому паливі.
ККД теплових електростанцій порядку 40 %, і близько 70 % станцій з
теплоелектроцентраллю (ТЕЦ). На другому місці з виробництва електро-
енергії - гідравлічні електростанції (ГЕС), які використовують енергію
падаючої води. ККД цих станцій досягає 80-90 %.
У зв'язку з вичерпанням світових запасів органічного палива з'явились
атомні електростанції, які мають важливе значення у тих районах, де немає
гідроресурсів, мало палива, а також в освоєнні необжитих територій.
У наступні 2-3 десятиріччя можливі серйозні труднощі, якщо не з'являть-
ся альтернативні джерела енергії або не буде обмежене зростання її спожи-
вання. Необхідність більш раціонального використання енергії є очевидною.
Неперервне зростання споживання енергії спричинює вичерпання енерго-
ресурсів і забруднення навколишнього середовища, але і може нарешті
призвести до значних змін температури і клімату на Землі.
429