Генерисање и пренос наизменичне електричне струје
Наизменична струја је струја чија се величина и смер периодично мењају. Захваљујући наизменичној струји, данас у нашим домовима има светлости и топлоте. Сва индустријска предузећа и производње нашег времена раде само захваљујући наизменичној струји. Без наизменичне струје, технолошки напредак модерне цивилизације једноставно би био немогућ.
За добијање наизменичне струје користе се електромеханички уређаји, тзв индукциони генератори… У њима се механичка енергија добијена на овај или онај начин преноси на ротор, ротор се ротира, услед чега се механичка енергија ротације ротора претвара у електричну енергију електромагнетном индукцијом.
Подсетите се да ако ротирате магнет унутар проводног оквира, онда ће доћи до индукције у оквиру наизменична струја… Генератор ради на овом принципу. Само у индустријском генератору статор игра улогу оквира, а улогу магнета је ротор са намотајем за магнетизирање, заправо ротирајући електромагнет.
У индустријском генератору, статор је огромна челична конструкција у облику прстена са жљебовима изнутра. У ове прорезе је положен бакарни трофазни намотај. Магнетно поље, као што смо већ рекли, ствара ротор, који је челично језгро са паром (или неколико парова, у зависности од називне брзине ротора) полова формираних струјом у намотају ротора. Једносмерна струја се доводи до намотаја ротора из побудника.
Према шематском дијаграму двополног индукционог алтернатора, лако је разумети да линије силе магнетног поља ротора прелазе завоје намотаја статора, док једном по обртају магнетни флукс ротора мења свој смер са поштовање истих обртаја статора.
Тако се у намотају статора производи наизменична струја, а не пулсирајућа једносмерна струја. Ако говоримо о нуклеарној електрани, онда ротор генератора добија механичку ротацију од паре, која се под огромним притиском доводи на лопатице турбине повезане са ротором. Стеам у нуклеарној електрани се производи од воде која се загрева топлотом из нуклеарне реакције која се доводи у воду кроз измењивач топлоте.
У Русији је фреквенција наизменичне струје у мрежи 50 Хз, што значи да ротор двополног генератора мора да направи 50 обртаја у секунди. Дакле, у нуклеарној електрани ротор прави 3000 обртаја у минути, што једноставно даје фреквенцију генерисане струје као 50 Хз. Смер генерисане струје се мења по синусоидном (хармонском) закону.
Намотај генератора је подељен на три дела, тако да је наизменична струја трофазна.То значи да је у сваком од три дела намотаја статора, резултујућа ЕМФ померена једна у односу на другу за 120 степени. Ефективна вредност генерисаног напона у електрани може бити од 6,3 до 36,75 кВ у зависности од типа генератора.
За пренос електричне енергије на велике удаљености, високонапонски далеководи (ПТЛ)… Али ако се струја преноси без конверзије, на истом напону који долази из генератора, онда ће губици енергије током преноса бити колосални и практично ништа неће стићи до крајњег корисника.
Чињеница је да су губици енергије у жицама за пренос пропорционални квадрату тренутне вредности и директно пропорционални отпору жица (види Јоуле-Ленцов закон). То значи да се за ефикаснији пренос и дистрибуцију електричне енергије напон прво мора повећати неколико пута како би се струја смањила за исти износ и самим тим значајно смањили губици у транспорту. И само повећан напон има смисла пренети на далеководе.
Дакле, струја се прво напаја из електране до трафо-станице... Овде се напон повећава на 110-750 кВ и тек онда се доводи до далековода. Али кориснику је потребно 220 или 380 волти, па се на крају линије високи напон спушта уз помоћ трансформаторских подстаница на 6-35 кВ.
Трансформатор се поставља на трафостаници у близини наше куће или се уграђује у кућу. Овде напон поново пада — са 6-35 кВ на 220 (380) волти, који су већ дистрибуирани потрошачима.Кроз улазни дистрибутивни уређај, мрежа жица и каблова се разилази у различите просторије.