23. Striedavý prúd v energetike

23. Striedavý prúd v energetike

• jednofázový alternátor – otáčaním závitu v homogénnom magnetickom poli sa v ňom indukuje napätie a prúd => tieto sú odvádzané dvomi vodičmi
• trojfázový alternátor – z pohyblivej časti rotor – tvorí ho magnet, prípadne elektromagnet ktorý sa otáča uprostred alternátora

– z nepohyblivej časti stator – 3 cievky, ktorých osi zvierajú navzájom 120 ° uhly

• otáčajúci sa magnet vytvorí nestacionárne magnetické pole v okolí cievok => v cievkach sa v dôsledku elektromagnetickej indukcie vytvára prúd a napätie => tieto majú rovnaké amplitúdy, ale sú fázovo posunuté o 1/3 periódy (lebo cievky zvierajú 120 ° uhly)

u₁ + u₂ + u₃ = 0 u₁ = U _m . sin (ω . t)

u₂ = U _m . sin (ω . t + 2/3 π)

u₃ = U _m . sin (ω . t + 4/3 π) 

• trojfázová sústava striedavého napätia – využíva súčet všetkých troch napätí indukovaných na cievkach trojfázového alternátora, ktorý je vždy nulový

– na základe tohto sú vodiče, ktorými sa odvádza prúd a napätie vhodne pospájané => na rozvod trojfázového prúdu a napätia používame namiesto 6 len 4 vodiče – jeden koniec každej cievky spojíme do spoločného bodu – uzla, ku ktorému je pripojený nuloví vodič, druhé konce z každej cievky sú pripojené k fázovým vodičom

• medzi ktorýmikoľvek 2 fázovými vodičmi je združené napätie a medzi ktorýmkoľvek fázovým a nulovým vodičom je fázové napätie

• združené napätie je vždy √3 krát väčšie ako fázové napätie – 220V x √3

• asynchrónny elektromotor – premieňa elektrickú energiu na mechanickú, má podobnú konštrukciu ako trojfázový alternátor => skladá sa zo statora (3cievky) a rotora (kotva,klietkové vinutie)

– cievky sú pripojené k trojfázovému napätiu zo zdroja => prúd v nich vytvorí magnetické pole, magnetické polia jednotlivých cievok sa skladajú => vzniká výsledné točivé magnetické pole

– točí sa s frekvenciou striedavého prúdu a napätia

• kotva – vodivá klietka tvaru valca zo silných hliníkových tyčí, ktoré sú na podstavách spojené hliníkovými prstencami a nevedú k nej žiadne prívodné vodiče

– točivé magnetické pole spôsobí indukovanie prúdu v kotve => kotva sa roztočí, vždy menšou frekvenciou ako je frekvencia pola, ak by boli frekvencie rovnaké rotor a točivé pole by boli vzájomne v pokoj => prúd v kotve by sa neindukoval a rotor by sa netočil

• fyzikálna veličina ktorá charakterizuje asynchrónny elektromotor – sklz – udáva o koľko sa líši frekvencia rotora od frekvencie točivého magnetického pola

s = ( f_p - f _r ) / f_p – udáva sa v %

• je najväčší pri plnom zaťažení elektromotora (2-5%) lebo vtedy je najväčší odpor, ktorý motor prekonáva

• jednofázový transformátor – je to zariadenie na zmenu elektrického napätia

– je založený na elektromagnetickej indukcii a skladá sa z dvoch cievok navinutých na spoločnom feromagnetickom jadre – primárnej a sekundárnej

– primárna cievka je pripojená na zdroj napätia => v jadre sa vytvorí premenlivé magnetické pole => keďže obe cievky sú na spoločnom jadre aj v sekundárnej cievke sa mení magnetické pole teda sa mení magnetický indukčný tok => v sekundárnej cievke sa indukuje napätie

U₂ / U₁ = N₂ / N₁ => rovnica transformátora 

N₂ / N₁ = k => transformačný pomer

• ak k > 1 – znamená to, že sekundárna cievka má viac závitov => napätie na sekundárnej cievke sa zväčšuje – transformácia nahor
• ak k < 1 – sekundárna cievka má menej závitov ako primárna => na sekundárnej cievke sa napätie zmenšuje – transformácia nadol

• zo zákona zachovania energie vyplýva vzťah pre transformáciu prúdov :

I₂ / I₁ = U ₁ / U₂

=> pri transformácii nahor sa prúd zmenšuje a pri transformácii nadol sa zväčšuje

• využíva sa v rádiách, televízoroch a meracích prístrojoch

• trojfázový transformátor – má podobnú konštrukciu ako jednofázový len jadro je rozvetvené do 3 paralelných častí – každá časť pre 1 fázu => 3 primárne a 3 sekundárne cievky

– jadro sa oveľa rýchlejšie zohrieva ako pri jednofázovom transformátore => chladíme ho pomocou oleja

– rovnica transformátora, transformačný pomer, a transformácia nadol a nahor platia rovnako ako pri jednofázovom transformátore

• účinnosť transformátora – udáva aká časť práce dodanej transformátoru sa po pretransformovaní odoberá zo sekundárnej cievky

η = P₂ / P₁ - udáva sa v %