Переменный ток и его получение - shikardos.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Переменный ток и его получение - страница №1/1

Переменный ток и его получение.

Электричество не является изобретением человека. Оно было открыто древними греками около 2000 лет тому назад. Но производить электричество и пользоваться им люди научились не более 150 лет назад. Электричество – особая форма энергии. Оно может превращаться в тепловую, световую и звуковую энергию. Оно может также преобразовываться в кинетическую энергию, применяемую для работы механизмов.



Что такое электричество? Электроны в атомах несут электрический заряд. Когда электроны движутся вместе в одном направлении, они создают электрический ток. Текущее электричество называется электрическим током. Материалы, которые проводят электричество, например металлы, содержат свободно движущиеся электроны. Это объясняется тем, что электроны не слишком сильно связаны со своими атомами. Эти электроны способны переносить электрический заряд. Количество электронов, протекающих за каждую секунда по проводам, называется силой тока. Она измеряется в амперах (А). Электроны движутся под действием электрического поля. Поле характеризуется величиной – напряжением, которое измеряется в вольтах (В). Если направление действия электрического поля неизменно, то ток создаваемый им называется постоянным. И наоборот, переменное электрическое поле создает переменный электрический ток. Поток электронов здесь периодически меняет направление своего движения. Частота с которой происходит этот процесс называют частотой переменного тока. Частота измеряется в герцах (Гц).

Для работы многих вещей необходимо электричество. Некоторые устройства, например фонарики, используют электроэнергию, хранящуюся в батарейках. Другие, например лампы и телевизоры, работают от сети. Они получают электроэнергию по проводам, идущим от электростанции.



Электростанция. Электроэнергию вырабатывают на электростанциях. Большинство из них работает на угле, нефти и газе. Другие работают на ядерной (атомной) энергии или используют энергию воды и ветра. Электростанции строят обычно по соседству с источником используемой энергии или вблизи хороших транспортных магистралей – железнодорожных линий или портов. Кроме того, этим станциям необходимо большое количество воды для охлаждения, так что их приходится строить рядом с большими реками или морем.

Нефть или уголь сжигают в огромных бойлерах. Протекая по трубам бойлеров, вода превращается в пар. Пар под высоким давлением поступает на громадные турбины, заставляя их вращаться с огромной скоростью. Турбины связаны с генераторами, называемыми турбогенераторами. Вращаясь генераторы вырабатывают электроэнергию напряжением около 25 000 вольт.



ГЕНЕРАТОР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА. Генератором переменного тока называют устройство, преоб­разующее механическую энергию вращения а электрическую энергию переменного тока. Генератор переменного тока состоит из неподвижной ча­сти—статора (якоря) {Л на рис.) и вращающейся части— ротора (индуктора) {В на рис.). На внутренней поверхности статора в осевых впадинах (пазах) расположены проводники (обмотка переменного тока). Статор генератора изготовляют из тонких (до 0,35 мм толщиной) спрессованных листов специаль­ной стали, изолированных лаковой пленкой или бумагой. Сталь­ные листы статора укрепляются в станине машины. Ротор рас­полагается внутри статора. Для специальных целей применяют роторы различной конструкции. В турбогенераторах, которые вращаются с большой скоростью, ротор представляет собой весьма массивный стальной цилиндр с осевыми пазами, в кото­рых размещаются обмотки возбуждения постоянного тока (1, 2, 3 на рис.). В тихоходных машинах (гидрогенераторах) ротор имеет форму звезды, на внешней поверхности которой укрепля­ются электромагниты чередующейся полярности, возбуждаемые постоянным током. В генераторах малой мощности применяют иногда конструкции, и которых обмотка переменного тока рас­полагается на роторе, а обмотка возбуждения — на статоре. Ротор генератора переменного тока вращается двигателем (паровой турбиной, гидротурбиной и т. д.). Обмотки ротора питаются постоянным током от генератора постоянного тока (так называемого возбудителя), который обычно размещается на общем валу с генератором, а иногда от выпрямительного устройства, которое само читается от зажи­мов этого же генератора переменного тока. Следует подчеркнуть, что преимущества использования пе­ременного тока для передачи и распределения электроэнергии связаны с удобством трансформации напряжения переменного тока. По сравнению с машинами постоянного тока генераторы и двигатели переменного тока при равной мощности надежнее в эксплуатации, меньше по габаритам и дешевле. Важно и то, что переменный ток может быть выпрямлен, а затем с помощью специальных устройств (инверторов) преобразован в перемен­ный ток другой частоты. По принципу действия генераторы переменного тока разделяют на синхронные и асинхронные. В синхронных машинах магнитное поле создается постоянным током, а ротор вращается синхронно с частотой переменного тока. Наоборот, в асинхронных машинах переменного тока в общем случае частота вращения ротора не совпадает с частотой тока в обмотке статора. Достоинством асинхронных машин является простота их конструкции и высокая надеж­ность в работе, однако их трудно (а часто и невозможно) использовать в тех случаях, ко­гда требуется большой пусковой момент или плавная регулировка числа оборотов в боль­ших пределах. И синхронные и асинхронные машины обладают свойством обратимости, т. е. они могут работать как в режиме гене­ратора, так и в режиме двигателя. Генераторы переменного тока выпускают­ся самой различной мощности: от долей ватта до 500 МВт (генераторы такой мощности установлены на Крас­ноярской ГЭС). Столь мощные генераторы весьма совершенны, их КПД близок к 100%.

Приборы и компьютеры в зале управления сообщают операторам, сколько электроэнергии необходимо произвести. Электрический ток по кабелям поступает на трансформаторную станцию, где его напряжение повышается до 400 000 вольт.

Электростанция соединяется с потребителями электрического тока с помощью длинных проводов, представляющих собой сеть электропередачи. Так как при движении электрического тока часть его теряется, переходя в теплоту, то электроэнергию передают по высоковольтным линиям, что значительно уменьшает потери. На высоковольтных линиях используются очень длинные и толстые кабели, изготовленные из меди или алюминия, которые обладают низким сопротивлением и вызывают минимальные потери электроэнергии. Кабели располагаются высоко на опорах (мачтах), так как высокое напряжение представляет большую опасность. Кабели опираются на керамические изоляторы, и поэтому ток не поступает опоры. После опор кобели подключаются к трансформаторам, которые понижают напряжение с 400000 до 220 или 110 вольт для питания наших квартир. Напряжение питания в одних странах составляет 220 вольт, в других – 110 вольт.

От трансформаторов провода, проходящие под землей или под полом, подают ток во все помещения дома и во все квартиры. Эти провода называют электрически или силовым кабелем. Внутри этого кабеля находятся металлические провода, проводящие электричество. Так как большинство пластмасс — изоляторы, то кабели заключают в пластмассовые оболочки, защищающие нас от удара тока.