Tuotettua sähköä ei voi varastoida, vaan se on siirrettävä välittömästi kuluttajille. Kun optimaalinen kuljetustapa keksittiin, alkoi sähkövoimateollisuuden nopea kehitys.

Tarina

Ensimmäiset generaattorit rakennettiin energiankuluttajien viereen. Ne olivat vähätehoisia ja ne oli tarkoitettu toimittamaan sähköä vain yhteen rakennukseen tai kortteliin. Mutta sitten he tulivat siihen tulokseen, että on paljon kannattavampaa rakentaa suuria asemia alueille, joissa resurssit ovat keskittyneet. Nämä ovat tehokkaita vesivoimaloita jokien varrella, suuria lämpövoimaloita hiilikaivosten vieressä. Tämä edellyttää sähkön siirtoa kaukaa.

Alkuvaiheessa siirtolinjojen rakentamisyritykset kohtasivat sen tosiasian, että kun generaattori liitettiin tehovastaanottimiin pitkällä kaapelilla, siirtolinjan päässä oleva teho väheni huomattavasti valtavien lämpöhäviöiden vuoksi. Oli tarpeen käyttää poikkipinta-alaltaan suurempia kaapeleita, mikä teki niistä huomattavasti kalliimpia, tai nostamalla jännitettä virran pienentämiseksi.

Tasa- ja yksivaiheisen vaihtovirran siirtokokeiden jälkeen suurjännitelinjoilla häviöt pysyivät liian korkeina - 75 prosentin tasolla. Ja vasta kun Dolivo-Dobrovolsky kehitti kolmivaiheisen virtajärjestelmän, sähkönsiirrossa tehtiin läpimurto: he saavuttivat häviöiden vähenemisen jopa 20%.

Tärkeä! Nykyään valtaosa voimalinjoista käyttää kolmivaiheista vaihtovirtaa, vaikka myös tasavirtajohtoja kehitetään.

Sähkön siirtosuunnitelma

Ketjussa on useita lenkkejä energiantuotannosta sen vastaanottamiseen kuluttajille:

• voimalaitoksen generaattori, joka tuottaa sähköä 6,3-24 kV jännitteellä (on erilliset yksiköt korkeammalla nimellisjännitteellä);
• tehostussähköasemat (PS);
• erittäin pitkän matkan ja päävoimansiirtolinjat, joiden jännite on 220-1150 kV;
• suuret liitossähköasemat, jotka vähentävät jännitteen 110 kV:iin;
• 35-110 kV voimajohdot sähköenergian siirtämiseksi syöttökeskuksiin;
• lisäsähköasemia - syöttökeskukset, joissa ne saavat 6-10 kV jännitteen;
• jakeluvoimajohdot 6-10 kV;
• muuntajapisteet (TP), keskusjakelupisteet, jotka sijaitsevat lähellä kuluttajia, jännitteen alentamiseksi 0,4 kV:iin;
• pienjännitejohdot talojen ja muiden kohteiden syöttämiseen.

Jakelujärjestelmät

Voimajohdot ovat ilma-, kaapeli- ja kaapeli-ilmajohdot. Luotettavuuden lisäämiseksi sähkötehoa siirretään useimmissa tapauksissa useilla tavoilla. Eli kaksi tai useampia johtoja on kytketty sähköaseman väyliin.

6-10 kV:lle on olemassa kaksi tehonjakojärjestelmää:

1. Runko, kun 6-10 kV johto on yhteinen syöttää useita muuntaja-asemia, jotka voivat sijaita koko pituudeltaan. Jos päävoimalinja saa virtaa kahdelta eri syöttöjohdolta molemmilta puolilta, tätä piiriä kutsutaan rengaspiiriksi. Lisäksi normaalikäytössä se saa virran yhdestä syöttölaitteesta ja irrotetaan toisesta kytkinlaitteilla (kytkimet, erottimet);

1. Säteittäinen. Tässä järjestelmässä kaikki teho on keskitetty voimalinjan päähän, joka on tarkoitettu syöttämään virtaa yhdelle kuluttajalle.

Linjoille, joiden jännite on vähintään 35 kV, käytetään seuraavia kaavioita:

1. Säteittäinen. Sähköasemalle tulee virta yksi- tai kaksipiiristä syöttölinjaa pitkin yhdeltä solmuasemalta. Kustannustehokkain järjestelmä on yksirivinen, mutta se on erittäin epäluotettava. Kaksipiiristen voimalinjojen ansiosta syntyy varatehoa;
2. Rengas. Sähköasemaväylät saavat virran vähintään kahdesta riippumattomista lähteistä peräisin olevasta voimalinjasta. Tässä tapauksessa syöttölinjoissa voi olla haaroja (hanajohtoja), jotka menevät muille sähköasemille. Väliottoasemien kokonaismäärä ei saa olla enempää kuin kolme yhtä voimalinjaa kohden.

Tärkeä! Rengasverkkoa syöttää vähintään kaksi solmuala-asemaa, jotka sijaitsevat pääsääntöisesti huomattavan etäisyyden päässä toisistaan.

Muuntaja-asemat

Muuntaja-asemat sähkölinjojen ohella ovat energiajärjestelmän pääkomponentti. Ne on jaettu:

1. Nostaminen. Ne sijaitsevat voimalaitosten lähellä. Päälaitteet ovat tehomuuntajat, jotka lisäävät jännitettä;
2. Alennetaan. Ne sijaitsevat muissa sähköverkon osissa, jotka ovat lähempänä kuluttajia. Sisältää alennusmuuntajia.

Myös muuntajasähköasemia on, mutta ne eivät ole muuntajia. Niitä käytetään muuntamaan vaihtovirta tasavirraksi sekä hankkimaan eri taajuutta.

Muuntaja-asemien päävarusteet:

1. Korkea- ja matalajännitekojeistot. Se voi olla avoin tyyppi (ORU), suljettu tyyppi (CLD) ja täydellinen (KRU);
2. Tehomuuntajat;
3. Ohjauspaneeli, relehuone, johon on keskitetty suoja- ja automaattiohjauslaitteet kytkentälaitteille, hälytyksille, mittauslaitteille ja sähkömittareille. Kaksi viimeistä laitteistotyyppiä sekä tietyt suojatyypit voivat myös olla kojeistoissa;

1. Sähköaseman apulaitteet, joihin kuuluvat apumuuntajat (TSN), jännitteen alentaminen 6-10:stä 0,4 kV:iin, 0,4 kV MV kiskot kytkinlaitteineen, akku, latauslaitteet. Suojaus, sähköasemavalaistus, lämmitys, muuntajan puhallusmoottorit (jäähdytys) jne. Vetovoiman sähköasemilla apumuuntajien ensiöjännite voi olla 27,5 tai 35 kV.
2. Kojeistot sisältävät kytkinlaitteita muuntajille, syöttö- ja lähtölinjoille sekä 6-10 kV syöttöjohdoille: erottimet, kytkimet (tyhjiö, SF6, öljy, ilma). Jännitemuuntajia (VT) ja virtamuuntajia (CT) käytetään suojaus- ja mittauspiireissä;
3. Ylijännitesuojalaitteet: ylijännitesuojat, ylijännitesuojat (ylijänniterajoittimet);
4. Virtaa rajoittavat ja valokaaren sammuttavat reaktorit, kondensaattoriparket ja synkroniset kompensaattorit.

Ala-asemien viimeinen linkki on muuntajapisteet (TP, KTP-complete, MTP-masto). Nämä ovat pieniä laitteita, jotka sisältävät 1, 2, harvoin 3 muuntajaa, joskus alentavat jännitettä 35:stä, useammin 6-10 kV:sta 0,4 kV:iin. Katkaisijat asennetaan pienjännitepuolelle. Niistä ulottuvat linjat, jotka jakavat sähköenergiaa suoraan todellisille kuluttajille.

Voimalinjojen kapasiteetti

Sähköenergiaa siirrettäessä tärkein indikaattori on voimalinjojen läpimenokyky. Sille on tunnusomaista linjaa pitkin siirretyn pätötehon arvo normaaleissa käyttöolosuhteissa. Suorituskyky riippuu voimajohdon jännitteestä, sen pituudesta, poikkileikkauksen mitoista ja linjan tyypistä (CL tai OHL). Tässä tapauksessa luonnollinen teho, riippumaton voimalinjan pituudesta, on pätöteho, joka siirretään linjaa pitkin loiskomponentin täyden kompensoinnin kanssa. Käytännössä tällaisia ​​ehtoja on mahdoton saavuttaa.

Tärkeä! Sähkölinjojen, joiden jännite on 110 kV ja alle, suurinta lähetystehoa rajoittaa vain johtojen lämmitys. Korkeamman jännitteen linjoilla huomioidaan myös sähköjärjestelmän staattinen vakaus.

Jotkut ilmajohdon kapasiteetin arvot hyötysuhteella = 0,9:

• 110 kV: luonnollinen teho – 30 mW, maksimi – 50 mW;
• 220 kV: luonnollinen teho – 120-135 mW, maksimi – 350 mW vakautta ja 280 mW lämmitystä varten;
• 500 kV: luonnollinen teho – 900 mW, maksimi – 1350 mW vakautta ja 1740 mW lämmitystä varten.

Sähköhäviöt

Kaikki voimalaitoksella tuotettu sähkö ei pääse kuluttajalle. Sähköhäviöt voivat olla:

1. Tekninen. Johtuu johtojen, muuntajien ja muiden laitteiden häviöistä lämmityksestä ja muista fysikaalisista prosesseista;
2. Energiayritysten kirjanpitojärjestelmän epätäydellisyys;
3. kaupallinen. Voimanotosta johtuu mittauslaitteiden lisäksi todellisen kulutetun tehon ja mittarin rekisteröimän tehon ero jne.

Sähkönsiirtoteknologiat eivät pysy paikallaan. Suprajohtavien kaapelien käyttöä kehitetään, mikä mahdollistaa häviöiden pienentämisen lähes nollaan. Langaton tehonsiirto ei ole enää fantasia mobiililaitteiden lataamiseen. Ja Etelä-Koreassa he työskentelevät langattoman energiansiirtojärjestelmän luomiseksi sähköistettyyn liikenteeseen.

Video

Yleis- ja ammatillinen koulutusministeriö

Sverdlovskin alueen tiede- ja tuotantoyhdistyksen valtiollinen oppilaitos

Nizhny Tagil ammattilyseum "Metallurg"

ABSTRAKTI

Sähkön siirto etäisyyksille

Esiintyjä: Bakhter Nikolay ja Borisov Yaroslav

Johtaja: fysiikan opettaja Ljudmila Vladimirovna Reddikh

Nižni Tagil 2008

Johdanto

Luku 1. Sähkövirta

Luku 2. Sähköenergian tuotanto

1 Laturi

2 MHD generaattori

3 Plasmageneraattori - plasmatron

Luku 3. Sähkönsiirto

1 sähköjohtoa

2 Muuntaja

Luku 4. Energiaa teräksenvalmistajalle

1 Teräksen tuotanto sähköuuneissa

2 Tyypilliset sähköenergian vastaanottimet

Johtopäätös

Bibliografia

Johdanto

Sverdlovskin alueen sähköverkkokompleksi, Nižni Tagilin energiakeskus mukaan lukien, on suurten muutosten partaalla. Välttääkseen energiakriisin Keski-Uralissa Sverdlovskin alueen hallitus kehitti ja hyväksyi sähkövoimateollisuuden kehittämisen pääsuunnat seuraavan kymmenen vuoden ajaksi. Puhumme ensisijaisesti uuden sukupolven eli sähköä tuottavien voimalaitosten rakentamisesta ja sähköverkkokompleksin edelleen kehittämisestä - sähköasemien, muuntajapisteiden ja eri jännitteiden voimalinjojen rakentamisesta ja rekonstruoinnista. Viime vuonna laadimme ja hyväksyimme pitkän tähtäimen investointiohjelman vuoteen 2012 saakka, josta käyvät ilmi tietyt kunnostettavat ja rakennettavat sähkövoimalaitokset.

Vuoteen 2001 asti Tagilin alueella ei ollut pulaa energiakapasiteetista. Mutta sitten monien vuosien kriisin jälkeen teollisuusyrityksemme menivät ylämäkeen, kuten sanotaan, keskisuuret ja pienet yritykset alkoivat kehittyä aktiivisesti, ja sähkönkulutus kasvoi merkittävästi. Nykyään Nižni Tagilin energiakapasiteettivaje on yli 51 megawattia. Tämä on... melkein kaksi vuorausta. Mutta vertailu Liningiin on ehdollinen. Itse asiassa energiakapasiteetin puuteongelma on tällä hetkellä olennaisin Nižni Tagilin keskusosassa. Neljäkymmentä vuotta sitten rakennettu Krasny Kamenin sähköasema, josta keskustan energiahuolto itse asiassa riippuu, on ollut pitkään moraalisesti ja fyysisesti vanhentunut ja toimii kykyjensä rajoilla. Uusilta kuluttajilta on valitettavasti evättävä verkkoyhteys.

Nizhny Tagil tarvitsee uuden sähköaseman - Prirechnaya-sähköaseman, jonka jännite on 110/35/6 kV. Alustavien arvioiden mukaan pääomasijoitusten määrä Prirechnayan rakentamiseen on noin 300 miljoonaa ruplaa. Nižni Tagilin Sverdlovenergo-investointiohjelma sisältää myös Sojuznajan sähköaseman saneerauksen, Altaiskajan sähköaseman rakentamisen Vagonkaan ja Demidovskin kytkentäpisteen Galjankin alueelle, mikä parantaa radikaalisti koko kaupungin energiahuoltojärjestelmää. Tämän vuoden päätapahtuma on Staratelin sähköasema, jonka jälleenrakentamiseen Sverdlovenergo investoi 60 miljoonaa ruplaa. Toinen, myös merkittävä tapahtuma vuonna 2007 oli Galjankan sähköaseman uuden, toisen muuntajan käyttöönotto.

Tšernoistotšinsk - Belogorye voimansiirtolinjan rakentaminen, jonka jännite on 110 kV ja jonka kokonaispituus on lähes 18 kilometriä, on aloitettu. Tämä laitos sisältyy myös Sverdlovenergon investointiohjelmaan. Uuden suurjännitteisen voimansiirtolinjan käyttöönotto mahdollistaa virransyötön luotettavuuden paitsi Belaya Mountain -hiihtokompleksille, myös koko viereiselle alueelle - Uraletsin, Visimin, Visimo-Utkinskin ja muut asutukset. Sanon lisää: Belogorye-projekti sisältää myös uuden Belogoryen sähköaseman rakentamisen Uraletsin kylään ja koko Uraletsin verkkokompleksin jälleenrakentamisen, joka on vähintään 20 kilometriä verkkoja, joiden jännite on 0,4-6 kV. .

Esseen tarkoitusta varten päätimme nostaa esiin kysymyksen sähkön siirtämisestä ei vain kaukaa, vaan myös sen käyttämisestä välttämättömänä komponenttina teräksen valmistuksessa, koska ammattimme liittyy erottamattomasti tähän sähköteräksen valmistusprosessiin.

Tämän tavoitteen saavuttamiseksi päätimme asettaa itsellemme useita tärkeitä tehtäviä: 1) tutkia sähkönsiirtoon ja sähkömetallurgiaan liittyvää lisäkirjallisuutta; 2) tutustua uusiin generaattoreihin ja muuntajiin; 3) ottaa huomioon sähkövirta sen vastaanottamisesta kuluttajalle toimitukseen; 4) tarkastelee teräksen valmistuksen fyysisiä ja mekaanisia prosesseja sähköuuneissa.

Aluksi ihmiset eivät osanneet käyttää terästä ja käyttivät kotoperäisiä materiaaleja (kupari, kulta ja meteoriittirauta) erilaisten työkalujen valmistukseen. Nämä menetelmät eivät kuitenkaan riittäneet ihmisten tarpeisiin. Ihmiset etsivät usein mahdollisuutta saada metallia maan pinnalta löydetystä malmista.

Ja niin toisen ja ensimmäisen vuosituhannen vaihteessa eKr. syntyi metallurgian ensimmäinen vaihe. Ihmiskunta on siirtynyt suoraan saamaan rautaa malmista pelkistämällä sitä primitiivisissä takoissa. Koska tässä prosessissa käytettiin raakapuhallusta (ei lämmitettyä ilmaa), menetelmää kutsuttiin raakapuhallukseksi.

Terästuotannon toiselle vaiheelle (XIV-XVIII vuosisadat) oli tunnusomaista takomoiden parantaminen ja juustonpuhaltimen tilavuuden kasvu. Vesipyörän ulkonäkö ja sen käyttö takopalkeiden ajamiseen mahdollisti räjähdyksen tehostamisen, tulipesän lämpötilan nostamisen ja kemiallisten reaktioiden nopeuttamisen.

Kolmas vaihe oli kehittyneemmän ja tuottavamman menetelmän kehittäminen vähähiilisen raudan valmistamiseksi taikinamaisessa tilassa - ns. puddling -prosessi - prosessi, jossa valurauta muunnetaan raudaksi tulisen kaiun (vanukka) pohjalla. ) uuniin.

Neljännelle vaiheelle (1800-luvun lopulla ja 1900-luvun puolivälissä) on ominaista neljän teräksen valmistusmenetelmän - Bessemer, Thomas, avouuni, konvertteri ja sähköteräksen valmistus - tuominen tuotantoon, joista muuten haluaisimme puhua. noin abstraktissamme esimerkkinä teräsvalmistajan apulaisen sähkön käytöstä .

Luku 1. Sähkövirta

Yhdistetään hehkulamppu sähköakkuun johdoilla. Hehkulampun johdot ja hehkulanka muodostivat suljetun silmukan - sähköpiirin. Tässä piirissä kulkee sähkövirta, joka lämmittää lampun hehkulangan, kunnes se hehkuu. Mikä on sähkövirta? Tämä on varautuneiden hiukkasten suunnattua liikettä.

Akussa tapahtuu kemiallisia reaktioita, joiden seurauksena elektroneja - pienimmän varauksen omaavia ainehiukkasia - kerääntyy "-" (miinus) -merkillä merkittyyn napaan. Metalli, josta hehkulampun johdot ja hehkulanka on valmistettu, koostuu atomeista, jotka muodostavat kidehilan. Elektronit voivat kulkea vapaasti tämän hilan läpi. Elektronien virtaus johtimien (ns. sähkövirtaa välittävien aineiden) läpi akun yhdestä navasta toiseen on sähkövirtaa. Mitä enemmän elektroneja kulkee johtimen läpi, sitä suurempi on sähkövirran voimakkuus. Virta mitataan ampeereina (A). Jos johtimen läpi kulkee 1 A:n virta, niin johtimen poikkileikkauksen läpi lentää 6,24 * 1018 elektronia joka sekunti. Tämä määrä elektroneja kantaa 1 C:n (coulomb) varausta.

Johtojen, lampun hehkulangan ja akun muodostaman piirin sähkövirtaa voidaan verrata vesiputkien läpi liikkuvaan nestevirtaukseen. Liitosjohdot ovat poikkileikkaukseltaan suuria putkiosia, hehkulampun hehkulanka on ohut putki ja akku on pumppu, joka luo painetta. Mitä suurempi paine, sitä suurempi nestevirtaus. Sähköpiirissä oleva akku luo jännitteen (painetta). Mitä suurempi jännite, sitä suurempi virtapiirissä on. Jännite mitataan voltteina (V). Jotta taskulampun hehkulampun läpi kuljetetaan virta, tarvitaan 3-4 V jännitettä asuntoihin 127 tai 220 V jännitteellä sekä voimalinjojen (voimalinjojen) kautta. virta siirretään satojen kilovolttien (kV) jännitteellä. 1 sekunnissa (teho) vapautuva sähköenergia on yhtä suuri kuin virran ja jännitteen tulo. Teho 1 A virralla ja 1 V jännitteellä on yhtä suuri kuin 1 watti (W).

Kaikki aineet eivät kulje vapaasti sähkövirtaa, esimerkiksi lasi, posliini, kumi eivät melkein päästä sähkövirtaa läpi. Tällaisia ​​aineita kutsutaan eristeiksi tai eristeiksi. Johtimet on eristetty kumilla, korkeajännitelinjojen eristeet on valmistettu lasista ja posliinista. Kuitenkin jopa metallit kestävät sähkövirtaa. Kun elektronit liikkuvat, ne "työntävät erilleen" metallin muodostavia atomeja, jolloin ne liikkuvat nopeammin - lämmittävät johtimen. Johtimien lämmitystä sähkövirralla tutkivat ensin venäläinen tiedemies E. H. Lenz ja englantilainen fyysikko D. Joule. Sähkövirran ominaisuutta lämmönjohtimiin käytetään laajalti tekniikassa. Sähkövirta lämmittää sähkölamppujen ja sähkölämmityslaitteiden filamentteja ja sulattaa terästä sähköuuneissa.

Vuonna 1820 tanskalainen fyysikko G.-H. Oersted havaitsi, että virtaa kuljettavan johtimen lähellä magneettinen neula poikkeaa. Siten löydettiin sähkövirran merkittävä ominaisuus luoda magneettikenttä. Ranskalainen tiedemies A. Ampere tutki tätä ilmiötä yksityiskohtaisesti. Hän havaitsi, että kaksi rinnakkaista johtoa, joiden läpi virta kulkee samaan suuntaan, vetävät toisiaan puoleensa, ja jos virtojen suunnat ovat vastakkaiset, johdot hylkivät. Ampere selitti tämän ilmiön virtojen luomien magneettikenttien vuorovaikutuksella. Johtojen vuorovaikutuksen vaikutusta virran ja magneettikenttien kanssa käytetään sähkömoottoreissa, sähköreleissä ja monissa sähkömittauslaitteissa.

Toinen sähkövirran ominaisuus voidaan havaita johtamalla virtaa elektrolyytin - suola-, happo- tai alkaliliuoksen - läpi. Elektrolyyteissä aineen molekyylit jaetaan ioneiksi - molekyylien hiukkasiksi, joilla on positiivinen tai negatiivinen varaus. Elektrolyytissä oleva virta on ionien liikettä. Virran kuljettamiseksi elektrolyytin läpi lasketaan kaksi virtalähteeseen kytkettyä metallilevyä siihen. Positiiviset ionit liikkuvat kohti negatiiviseen napaan kytkettyä elektrodia. Ioneja syntyy elektrodeissa. Tätä prosessia kutsutaan elektrolyysiksi. Elektrolyysin avulla on mahdollista eristää puhtaita metalleja suoloista, erilaisten esineiden kromi- ja nikkelöinnistä, suorittaa monimutkaisin tuotteiden käsittely, jota ei voida tehdä yksinkertaisilla metallinleikkauskoneilla, ja erottaa vesi sen komponentteihin - vety ja happi.

Elektrolyysikylvyissä taskulampun akkuun kytketyssä hehkulampussa virta kulkee koko ajan yhteen suuntaan eikä virran voimakkuus muutu. Tätä virtaa kutsutaan tasavirraksi. Tekniikassa käytetään kuitenkin useammin vaihtovirtaa, jonka suunta ja voimakkuus muuttuvat ajoittain. Täydellisen virran suunnan muutossyklin aikaa kutsutaan jaksoksi, ja jaksojen lukumäärä 1 sekunnissa on vaihtovirran taajuus. Teollisuusvirta, joka käyttää koneita, valaisee katuja ja asuntoja, muuttuu 50 jaksoa 1 sekunnissa. Vaihtovirta on helposti muunnettavissa - sen jännitettä voidaan lisätä ja laskea muuntajien avulla.

Lennättimen ja puhelimen keksimisen myötä tiedon välittämiseen käytettiin sähkövirtaa. Aluksi johtojen kautta välitettiin pitkiä ja lyhyitä tasavirtapulsseja, jotka vastaavat morsekoodin pisteitä ja viivoja. Tällaisia ​​virtapulsseja tai sykkivää virtaa, mutta monimutkaisemmalla tiedon koodausjärjestelmällä, käytetään nykyaikaisissa elektronisissa tietokoneissa (tietokoneissa) numeroiden, komentojen ja sanojen siirtämiseen koneelta toiselle.

Vaihtovirtaa voidaan käyttää myös tiedon välittämiseen. Tietoa voidaan välittää vaihtovirralla muuttamalla virran värähtelyjen amplitudia tietyllä tavalla. Tätä tiedon koodausta kutsutaan amplitudimodulaatioksi (AM). Vaihtovirtavärähtelyjen taajuutta voidaan myös muuttaa siten, että tietty tieto vastaa tiettyä taajuuden muutosta. Tätä koodausta kutsutaan taajuusmodulaatioksi (FM). Radiovastaanottimissa on AM- ja FM-kanavat, jotka "salaavat" - muuttavat ääneksi - antennin vastaanottamien radioaaltojen amplitudi- tai taajuusmoduloidut värähtelyt.

Nykyään sähkövirtaa käytetään kaikilla ihmisen toiminnan aloilla. Työstökoneiden ja koneiden käyttö, automaattiset valvonta- ja ohjausjärjestelmät, lukuisat tutkimuslaboratorioiden laitteet ja kodinkoneet ovat mahdottomia ajatella ilman sähkövirran käyttöä. Nykyaikainen puhelin ja lennätin, radio ja televisio, elektroniset tietokoneet taskulaskimista koneisiin, jotka ohjaavat avaruusalusten lentoja - nämä ovat kaikki laitteita, jotka perustuvat monimutkaisimpiin sähkövirtapiireihin.

Luku 2. Sähköenergian tuotanto

.1 Laturi

Sähköenergialla on kiistattomia etuja kaikkiin muihin energiatyyppeihin verrattuna. Se voidaan lähettää langoin pitkiä etäisyyksiä suhteellisen pienin häviöin ja jakaa kätevästi kuluttajien kesken. Tärkeintä on, että tämä energia voidaan melko yksinkertaisten laitteiden avulla muuntaa helposti mihin tahansa muuhun muotoon: mekaaniseen, sisäiseen (runkojen lämmitys), valoenergiaan jne.

Vaihtovirralla on se etu tasavirtaan verrattuna, että jännite ja virta voidaan muuntaa (muuntaa) erittäin laajalla alueella lähes ilman energiahäviötä. Tällaisia ​​muutoksia tarvitaan monissa sähkö- ja radiotekniikan laitteissa. Mutta erityisen suuri tarve jännitteen ja virran muuntamiseen syntyy siirrettäessä sähköä pitkiä matkoja.

Sähkövirtaa tuotetaan generaattoreissa - laitteissa, jotka muuttavat jonkinlaista energiaa sähköenergiaksi. Generaattorit sisältävät galvaaniset kennot, sähköstaattiset koneet, lämpöpaalut, aurinkopaneelit jne. Mahdollisuuksia luoda täysin uudenlaisia ​​generaattoreita tutkitaan. Esimerkiksi kehitetään niin sanottuja polttoaineenergioita, joissa vedyn ja hapen reaktiossa vapautuva energia muunnetaan suoraan sähköksi. Meneillään on menestyksekäs työ magnetohydrodynaamisten generaattorien (MHD-generaattorien) luomiseksi. MHD-generaattoreissa magneettikentässä liikkuvan kuuman ionisoidun kaasun (plasman) suihkun mekaaninen energia muunnetaan suoraan sähköenergiaksi.

Kunkin lueteltujen sähköntuottajatyyppien soveltamisala määräytyy niiden ominaisuuksien mukaan. Siten sähköstaattiset koneet luovat suuren potentiaalieron, mutta eivät pysty luomaan merkittävää virtaa piiriin. Galvaaniset kennot voivat tuottaa suuren virran, mutta niiden vaikutusaika ei ole pitkä.

Aikamme hallitseva rooli on sähkömekaanisillalla. Näissä generaattoreissa mekaaninen energia muunnetaan sähköenergiaksi. Niiden toiminta perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiöön. Tällaisilla generaattoreilla on suhteellisen yksinkertainen rakenne ja ne mahdollistavat suurien virtojen saamisen riittävän korkealla jännitteellä.

Jatkossa generaattoreista puhuttaessa tarkoitamme induktioelektromekaanisia generaattoreita.

Nykyään on saatavilla monia erilaisia ​​induktiogeneraattoreita. Mutta ne kaikki koostuvat samoista perusosista. Tämä on ensinnäkin sähkömagneetti tai kestomagneetti, joka luo magneettikentän, ja toiseksi käämi, jossa indusoituu vaihtuva EMF (tarkastetussa generaattorimallissa tämä on pyörivä kehys). Koska sarjaan kytketyissä käännöksissä indusoituneet EMF summautuvat, kehyksen indusoidun EMF:n amplitudi on verrannollinen siinä olevien kierrosten määrään. Se on myös verrannollinen vaihtelevan magneettivuon Фm = BS amplitudiin jokaisen kierroksen läpi.

Suuren magneettivuon saamiseksi generaattorit käyttävät erityistä magneettijärjestelmää, joka koostuu kahdesta sähköteräksestä valmistetusta sydämestä. Magneettikentän luovat käämit sijoitetaan toisen sydämen rakoihin ja käämit, joissa EMF indusoituu, ovat toisen uriin. Yksi ytimistä (yleensä sisäinen) pyörii käämityksensä kanssa vaaka- tai pystyakselin ympäri. Siksi sitä kutsutaan roottoriksi (tai ankkuriksi). Kiinteää sydäntä käämeineen kutsutaan staattoriksi (tai kelaksi). Staattorin ja roottorin ytimien välinen rako tehdään mahdollisimman pieneksi. Tämä varmistaa magneettisen induktiovuon suurimman arvon.

Kuvan 19 generaattorimallissa pyörii lankarunko, joka on roottori (vaikka ilman rautasydämeä). Magneettikentän muodostaa kiinteä kestomagneetti. Tietysti voisi tehdä päinvastoin - pyörittää magneettia ja jättää kehyksen liikkumatta.

Suurissa teollisuusgeneraattoreissa sähkömagneetti, joka on roottori, pyörii, kun taas käämit, joissa EMF indusoituu, sijoitetaan staattorin rakoihin ja pysyvät paikallaan. Tosiasia on, että virta on syötettävä roottoriin tai poistettava roottorin käämityksestä ulkoiseen piiriin liukukoskettimilla. Tätä varten roottori on varustettu liukurenkailla, jotka on kiinnitetty sen käämityksen päihin. Kiinteät levyt - harjat - painetaan renkaita vasten ja yhdistävät roottorin käämityksen ulkoiseen piiriin. Magneettikentän luovan sähkömagneetin käämien virranvoimakkuus on huomattavasti pienempi kuin generaattorin ulkoiseen piiriin syöttämä virta. Siksi on kätevämpää poistaa syntyvä virta kiinteistä käämeistä ja syöttää suhteellisen heikkoa virtaa liukukoskettimien kautta pyörivään sähkömagneettiin. Tämän virran tuottaa erillinen tasavirtageneraattori (herätin), joka sijaitsee samalla akselilla.

Pienitehoisissa generaattoreissa magneettikentän muodostaa pyörivä kestomagneetti. Tässä tapauksessa renkaita ja harjoja ei tarvita ollenkaan.

EMF:n esiintyminen kiinteissä staattorikäämeissä selittyy niissä olevan pyörteen sähkökentän esiintymisellä, joka syntyy magneettivuon muutoksesta roottorin pyöriessä.

Jos litteä kehys pyörii tasaisessa magneettikentässä, generoidun emf:n jakso on yhtä suuri kuin kehyksen pyörimisjakso. Tämä ei ole aina kätevää. Esimerkiksi 50 Hz:n taajuuden vaihtovirran saamiseksi rungon tulee tehdä 50 rp/s tasaisessa magneettikentässä, ts. 3000 rpm Sama pyörimisnopeus vaaditaan kaksinapaisen kestomagneetin tai kaksinapaisen sähkömagneetin pyöriessä. Itse asiassa staattorikäämin kierroksiin läpäisevän magneettivuon muutosjakson tulisi olla 1/50 s. Tätä varten jokaisen roottorin navan on ohitettava kierrokset 50 kertaa sekunnissa. Pyörimisnopeutta voidaan pienentää, jos käytät roottorina sähkömagneettia, jossa on 2, 3, 4... napaparia. Tällöin generoidun virran jakso vastaa aikaa, joka tarvitaan roottorin pyörittämiseen 1/2, 1/3, 1/4 ... ympyrän murto-osalla. Näin ollen roottoria voidaan pyörittää 2, 3, 4... kertaa hitaammin. Tämä on tärkeää, kun generaattoria käyttävät hidaskäyntiset moottorit, kuten hydrauliturbiinit. Siten Volgan Uglichin vesivoimalan generaattorien roottorit tekevät 62,5 rpm ja niissä on 48 napaparia.

2,2 MHD generaattori

Nykyaikaisen energian perustana ovat lämpövoimalaitokset (CHP). Lämpövoimalaitosten toiminta perustuu orgaanisen polttoaineen palamisen aikana vapautuvan lämpöenergian muuntamiseen ensin höyry- tai kaasuturbiinin akselin mekaaniseksi pyörimisenergiaksi ja sitten sähkögeneraattorin avulla sähköenergiaksi. . Tämän kaksinkertaisen muuntamisen seurauksena paljon energiaa menee hukkaan - vapautuu lämpönä ilmaan, kuluu lämmityslaitteisiin jne.

Onko mahdollista vähentää näitä tahattomia energiankulutuksia, lyhentää energian muunnosprosessia ja poistaa energian muuntamisen välivaiheita? Osoittautuu, että se on mahdollista. Yksi voimalaitoksista, joka muuntaa liikkuvan sähköä johtavan nesteen tai kaasun energian suoraan sähköenergiaksi, on magnetohydrodynaaminen generaattori tai lyhyesti MHD-generaattori.

Perinteisten sähkögeneraattoreiden tapaan MHD-generaattori perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiöön: magneettikenttälinjojen ylittävässä johtimessa syntyy sähkövirtaa. MHD-generaattorissa tällainen johdin on niin kutsuttu työneste - neste, kaasu tai nestemäinen metalli, jolla on korkea sähkönjohtavuus. Tyypillisesti MHD-generaattorit käyttävät kuumaa ionisoitua kaasua tai plasmaa. Kun plasma liikkuu magneettikentän poikki, siinä syntyy vastakkaisiin suuntautuneita varauksenkuljettajien virtoja - vapaita elektroneja ja positiivisia ioneja.

MHD-generaattori koostuu kanavasta, jonka kautta plasma liikkuu, sähkömagneetista magneettikentän luomiseksi ja elektrodeista, jotka tukahduttavat varauksen kantajia. Tämän seurauksena vastakkaisten elektrodien välille syntyy potentiaaliero, joka aiheuttaa sähkövirran niihin kytkettyyn ulkoiseen piiriin. Näin ollen MHD-generaattori muuntaa liikkuvan plasman energian suoraan sähköksi ilman välimuunnoksia.

MHD-generaattorin tärkein etu verrattuna perinteisiin sähkömagneettisiin generaattoreihin on liikkuvien mekaanisten komponenttien ja osien puuttuminen, kuten esimerkiksi turbo- tai vetygeneraattorissa. Tämä seikka mahdollistaa työnesteen alkulämpötilan ja siten generaattorin tehokkuuden huomattavan nostamisen.

Ensimmäinen kokeellinen MHD-generaattori, jonka teho oli vain 11,5 kW, valmistettiin vuonna 1959 Yhdysvalloissa. Vuonna 1965 tutkittiin ensimmäistä Neuvostoliiton MHD-generaattoria Neuvostoliitossa, ja vuonna 1971 käynnistettiin pilottilaitos - eräänlainen voimalaitos, jossa oli 25 MW MHD-generaattori. Tällaisia ​​voimalaitoksia voidaan käyttää esimerkiksi vara- tai hätäsähkönlähteinä sekä voimanlähteinä laitteille, jotka vaativat merkittävää sähkönkulutusta lyhyessä ajassa.

2.3 Plasmageneraattori - plasmatron

Jos kiinteää ainetta kuumennetaan liikaa, se muuttuu nesteeksi. Jos nostat lämpötilaa vielä korkeammalle, neste haihtuu ja muuttuu kaasuksi.

Mutta mitä tapahtuu, jos jatkat lämpötilan nostamista? Aineen atomit alkavat menettää elektronejaan ja muuttuvat positiivisiksi ioneiksi. Kaasun sijasta muodostuu kaasuseos, joka koostuu vapaasti liikkuvista elektroneista, ioneista ja neutraaleista atomeista. Sitä kutsutaan plasmaksi.

Nykyään plasmaa käytetään laajasti useilla tieteen ja teknologian aloilla: metallien lämpökäsittelyssä, erilaisten pinnoitteiden levittämisessä, sulatuksessa ja muissa metallurgisissa operaatioissa. Kemistit ovat viime aikoina käyttäneet laajasti plasmaa. He havaitsivat, että plasmasuihkussa monien kemiallisten reaktioiden nopeus ja tehokkuus lisääntyvät suuresti. Esimerkiksi lisäämällä metaania vetyplasmavirtaan se voidaan muuttaa erittäin arvokkaaksi asetyleeniksi. Tai aseta öljyhöyryjä useisiin orgaanisiin yhdisteisiin - eteeniin, propeeniin ja muihin, jotka myöhemmin toimivat tärkeinä raaka-aineina erilaisten polymeerimateriaalien valmistuksessa.

Plasmageneraattorin kaavio - plasmatron

Plasmasuihku;

Valokaari vastuuvapaus;

Kaasun pyörrekanavat;

Tulenkestävät metalli katodi;

Plasmaa muodostava kaasu;

Elektrodi haltija;

Purkauskammio;

Solenoidi;

Kupari anodi.

Kuinka luoda plasmaa? Tähän tarkoitukseen käytetään plasmapoltinta tai plasmageneraattoria.

Jos asetat metallielektrodit kaasua sisältävään astiaan ja asetat niihin korkean jännitteen, tapahtuu sähköpurkaus. Kaasussa on aina vapaita elektroneja. Sähkövirran vaikutuksesta ne kiihtyvät ja törmääessään neutraaleihin kaasuatomeihin lyövät niistä elektroneja ja muodostavat sähköisesti varautuneita hiukkasia - ioneja, ts. ionisoida atomeja. Vapautuneita elektroneja kiihdyttää myös sähkökenttä ja ne ionisoivat uusia atomeja, mikä lisää edelleen vapaiden elektronien ja ionien määrää. Prosessi kehittyy kuin lumivyöry, aineen atomit ionisoituvat hyvin nopeasti ja aine muuttuu plasmaksi.

Tämä prosessi tapahtuu kaariplasmatronissa. Siinä muodostuu katodin ja anodin väliin korkea jännite, joka voi olla esimerkiksi metallia, jota on käsiteltävä plasmalla. Plasmaa muodostavaa ainetta, useimmiten kaasua - ilmaa, typpeä, argonia, vetyä, metaania, happea jne., syötetään poistokammion tilaan. Korkean jännitteen vaikutuksesta kaasussa tapahtuu purkaus, ja katodin ja anodin väliin muodostuu plasmakaari. Purkauskammion seinien ylikuumenemisen välttämiseksi ne jäähdytetään vedellä. Tämän tyyppisiä laitteita kutsutaan plasmapolttimiksi, joissa on ulkoinen plasmakaari. Niitä käytetään metallien leikkaamiseen, hitsaukseen, sulattamiseen jne.

Plasmapoltin on suunniteltu hieman eri tavalla plasmasuihkun luomiseksi. Plasmaa muodostavaa kaasua puhalletaan suurella nopeudella spiraalikanavajärjestelmän läpi ja "sytytetään" katodin ja purkauskammion seinien välisessä tilassa, jotka ovat anodi. Plasma, joka on kierretty spiraalikanavien ansiosta tiheäksi suihkuksi, tulee ulos suuttimesta, ja sen nopeus voi olla 1-10 000 m/s. Induktorin luoma magneettikenttä auttaa "puristamaan" plasmaa kammion seinistä ja tekemään sen suihkusta tiheämmän. Plasmasuihkun lämpötila suuttimen ulostulossa on 3000 - 25000 K.

Katso tarkemmin tätä piirrosta. Muistuttaako se jotain tuttua?

Tietenkin tämä on suihkumoottori. Suihkumoottorin työntövoima syntyy suuttimesta suurella nopeudella ruiskutetusta kuumista kaasuista. Mitä suurempi nopeus, sitä suurempi vetovoima. Mikä plasmassa on pahempaa? Suihkun nopeus on varsin sopiva - jopa 10 km/s. Ja erityisten sähkökenttien avulla plasmaa voidaan kiihdyttää vielä enemmän - jopa 100 km/s. Tämä on noin 100 kertaa nykyisten suihkumoottoreiden kaasujen nopeus. Tämä tarkoittaa, että plasma- tai sähkösuihkumoottoreiden työntövoima voi olla suurempi ja polttoaineen kulutusta voidaan vähentää merkittävästi. Ensimmäiset näytteet plasmamoottoreista on jo testattu avaruudessa.

Luku 3. Sähkönsiirto

.1 Voimajohdot

Sähköenergia eroaa suotuisasti kaikista energiatyypeistä siinä, että sen voimakkaat virtaukset voidaan siirtää lähes välittömästi tuhansien kilometrien päähän. Energiajokien "kanavat" ovat voimansiirtolinjoja (PTL) - energiajärjestelmien päälinkkejä.

Tällä hetkellä rakennetaan kahden tyyppisiä voimalinjoja: yläpuolella, jotka kuljettavat virtaa maanpinnan yläpuolella olevien johtojen kautta, ja maanalaisia, jotka välittävät virtaa sähkökaapeleiden kautta, jotka on asetettu pääsääntöisesti maan alle.

Voimajohdot koostuvat tukista - betonista tai metallista, joiden hartioihin on kiinnitetty posliini- tai lasieristeseppeleitä. Kupari-, alumiini- tai teräs-alumiinilangat venytetään tukien väliin ja ripustetaan eristimiin. Voimansiirtolinja tukee askelta aavikoiden ja taigan läpi, kiipeä korkealle vuorille, ylittää jokia ja vuoristorotkoja.

Ilma toimii eristeenä johtojen välillä. Siksi mitä suurempi jännitys on, sitä suurempi on johtojen välinen etäisyys. Sähköjohdot kulkevat myös peltojen läpi, lähellä asuttuja alueita. Siksi johdot on ripustettava ihmisille turvalliselle korkeudelle. Ilman ominaisuudet eristeenä riippuvat ilmasto- ja sääolosuhteista. Voimajohtojen rakentajien tulee ottaa huomioon vallitsevien tuulien voimakkuus, kesä- ja talvilämpötilojen erot ja paljon muuta. Siksi jokaisen uuden voimajohdon rakentaminen vaatii vakavaa työtä parhaan reitin katsastajilta, tieteellistä tutkimusta, mallintamista, monimutkaisia ​​teknisiä laskelmia ja jopa rakentajien korkeaa taitoa.

Voimakkaiden voimalaitosten ja sähköverkkojen samanaikainen luominen oli GOERLO-suunnitelmassa. Kun sähköä siirretään johtojen kautta kaukaa, energiahäviöt ovat väistämättömiä, koska sähkövirran kulkiessa johtojen läpi se lämmittää ne. Siksi pienjännitevirran, 127 - 220 V, siirtäminen asuntoihinsa yli 2 km:n etäisyydellä on kannattamatonta. Johtohäviöiden vähentämiseksi nostetaan sähkövirran jännitettä sähköasemilla ennen sen syöttämistä linjalle. Voimalaitosten tehon kasvaessa ja sähköistyksen kattamien alueiden laajentuessa voimajohtojen vaihtovirtajännite nousee jatkuvasti 220, 380, 500 ja 750 kV:iin. Siperian, Pohjois-Kazakstanin ja Uralin voimajärjestelmien yhdistämiseksi rakennettiin 1150 kV voimansiirtojohto. Tällaisia ​​linjoja ei ole missään maailman maassa: tukien korkeus on jopa 45 m (15-kerroksisen rakennuksen korkeus), kunkin kolmen vaiheen johtojen välinen etäisyys on 23 m.

Korkeajännitejohdot ovat kuitenkin hengenvaarallisia, ja niitä on mahdotonta johtaa taloihin, tehtaisiin ja tehtaisiin. Tästä syystä ennen sähkön siirtämistä kuluttajalle suurjännitevirtaa pienennetään alas-asemilla.

AC-siirtopiiri on seuraava. Generaattorin tuottama pienjännitevirta syötetään tehoaseman muuntajaan, muunnetaan korkeajännitevirraksi, sitten virtajohtoa pitkin se menee energiankulutuspaikkaan, jossa muuntaja muuntaa sen matalajännitteeksi ja menee sitten kuluttajille.

Maamme on toisen tyyppisten voimansiirtolinjojen - tasavirtalinjojen - perustaja. Tasavirtaa on kannattavampaa siirtää voimalinjojen yli kuin vaihtovirtaa, koska jos linjan pituus ylittää 1,5-2 tuhatta km, sähköhäviöt tasavirtaa siirrettäessä ovat pienemmät. Ennen kuin virta viedään kuluttajakoteihin, se muunnetaan takaisin vaihtovirraksi.

Suurjännitevirran tuomiseksi kaupunkeihin ja sen jakamiseksi sähköasemille kaapelivoimalinjat on sijoitettu maan alle. Asiantuntijat uskovat, että tulevaisuudessa ilmajohdot väistyvät yleensä kaapelilinjoille. Ilmajohdoilla on haittapuoli: suurjännitejohtojen ympärille syntyy sähkökenttä, joka ylittää Maan magneettikentän. Ja tällä on haitallinen vaikutus ihmiskehoon. Tämä voi olla vieläkin suurempi vaara tulevaisuudessa, kun voimalinjoja pitkin siirtyvä jännite ja virta kasvavat entisestään. Ei-toivottujen seurausten välttämiseksi on jo nyt luotava "etuoikeus" voimalinjojen ympärille, jonne minkään rakentaminen on kiellettyä.

Testattiin tulevaisuuden suprajohtavia voimalinjoja simuloivaa kaapelilinjaa. Metalliputken sisällä, joka on päällystetty useilla edistyneimmällä lämmöneristyskerroksilla, on kupariydin, joka koostuu useista johtimista, joista jokainen on peitetty niobiumkalvolla. Putken sisällä ylläpidetään aitoa kosmista kylmää - lämpötilaa 4,2 K. Tässä lämpötilassa ei ole sähköhäviötä vastuksen vuoksi.

Sähkön siirtämiseksi tiedemiehet ovat kehittäneet kaasulla täytettyjä linjoja (GIL). GIL on metalliputki, joka on täytetty kaasulla - rikkiheksafluoridilla. Tämä kaasu on erinomainen eriste. Laskelmat osoittavat, että kohonneella kaasunpaineella on mahdollista siirtää sähkövirtaa, jonka jännite on jopa 500 kV, putken sisälle asetettujen johtojen kautta.

Maan alle asennettavat kaapelilinjat säästävät satoja tuhansia hehtaareja arvokasta maata erityisesti suurissa kaupungeissa.

Kuten olemme jo sanoneet, tällaiseen sähkön siirtoon liittyy huomattavia häviöitä. Tosiasia on, että sähkövirta lämmittää voimalinjojen johtoja. Joule-Lenzin lain mukaan linjan johtojen lämmittämiseen käytetty energia määräytyy kaavalla

Q = I 2Rt

missä R on linjavastus. Jos linjan pituus on hyvin pitkä, energian siirrosta voi tulla taloudellisesti kannattamatonta. On käytännössä erittäin vaikeaa vähentää merkittävästi linjavastusta. Siksi virtaa on vähennettävä.

Koska virtateho on verrannollinen virran ja jännitteen tuloon, siirretyn tehon ylläpitämiseksi on välttämätöntä nostaa siirtojohdon jännitettä. Lisäksi mitä pidempi siirtojohto on, sitä kannattavampaa on käyttää korkeampaa jännitettä. Siten Volzhskaya HPP - Moskova suurjännitesiirtolinjassa käytetään 500 kV jännitettä. Samaan aikaan vaihtovirtageneraattoreita rakennetaan jännitteille, jotka eivät ylitä 16-20 kV. Suuremmat jännitteet vaatisivat monimutkaisia ​​erikoistoimenpiteitä käämien ja muiden generaattoreiden osien eristämiseksi.

Siksi suuriin voimalaitoksiin asennetaan porrasmuuntajia. Muuntaja nostaa johdon jännitettä saman verran kuin pienentää virtaa.

Sähkön käyttämiseksi suoraan työstökoneiden moottoreissa, valaistusverkossa ja muihin tarkoituksiin on johdon päissä olevaa jännitettä vähennettävä. Tämä saavutetaan alennusmuuntajilla.

Tyypillisesti jännitteen lasku ja vastaavasti virran kasvu tapahtuu useissa vaiheissa. Jokaisessa vaiheessa jännite pienenee ja sähköverkon kattama alue laajenee (kuva 4).

Kun jännite on erittäin korkea, johtimien välissä alkaa koronapurkaus, mikä johtaa energian häviämiseen. Vaihtojännitteen sallitun amplitudin on oltava sellainen, että johtimen tietyllä poikkipinta-alalla koronapurkauksesta johtuvat energiahäviöt ovat merkityksettömiä.

Sähkövoimalaitokset useilla maan alueilla on yhdistetty suurjännitesiirtolinjoilla, mikä muodostaa yhteisen sähköverkon, johon kuluttajat on kytketty. Tämä energiajärjestelmäksi kutsuttu yhdistelmä mahdollistaa energiankulutuksen "huippukuormien" tasoittamisen aamu- ja iltatunneilla. Sähköjärjestelmä varmistaa keskeytymättömän energian saannin kuluttajille heidän sijainnistaan ​​riippumatta. Nyt lähes koko maan alue on toimitettu sähköllä yhtenäisillä energiajärjestelmillä.

Yhden prosentin sähkön menetys päivässä maallemme aiheuttaa noin puoli miljoonaa ruplaa.

3.2 Muuntaja

Vaihtovirta eroaa tasavirrasta suotuisasti siinä, että sen voimakkuutta voidaan muuttaa suhteellisen helposti. Laitteita, jotka muuntavat yhden jännitteen vaihtovirran toisen jännitteen vaihtovirraksi, kutsutaan sähkömuuntajiksi (latinalaisesta sanasta "transformo" - "I muunnos"). Muuntajan keksi venäläinen sähköinsinööri P. N. Yablochkin vuonna 1876.

Muuntaja koostuu useista käämeistä (käämeistä), jotka on kierretty eristetyllä johdolla olevaan runkoon, jotka on sijoitettu ohuista erikoisteräslevyistä tehdylle sydämelle.

Toisen käämin läpi kulkeva vaihtosähkövirta, jota kutsutaan primääriseksi, muodostaa sen ympärille ja ytimeen vaihtuvan magneettikentän, joka ylittää muuntajan toisen - toisiokäämin kierrokset, herättäen siinä vaihtuvan sähkömotorisen voiman. Riittää, kun kytket hehkulampun toisiokäämin liittimiin, ja tuloksena olevassa suljetussa piirissä virtaa vaihtovirta. Siten sähköenergiaa siirretään muuntajan yhdestä käämityksestä toiseen kytkemättä niitä suoraan, vain käämit yhdistävän vaihtuvan magneettikentän ansiosta.

Jos molemmissa käämeissä on eri määrä kierroksia, niin toisiokäämiin indusoituu sama jännite kuin ensiökäämiin. Esimerkiksi, jos käytät muuntajan ensiökäämiin 220 V:n vaihtovirtaa, toisiokäämiin tulee 220 V:n virta. Jos käämit ovat erilaisia, toisiokäämin jännite ei ole sama ensiökäämiin syötettyyn jännitteeseen. Porrasmuuntajassa, ts. sähkövirran jännitettä lisäävässä muuntajassa toisiokäämi sisältää enemmän kierroksia kuin ensiökäämi, joten sen jännite on suurempi kuin ensiökäämissä. Asennusmuuntajassa päinvastoin toisiokäämi sisältää vähemmän kierroksia kuin ensiökäämi, ja siksi sen jännite on pienempi.

Muuntajat ovat laajalti käytössä teollisuudessa ja jokapäiväisessä elämässä. Tehosähkömuuntajat mahdollistavat vaihtovirran siirtämisen voimalinjoja pitkin pitkiä matkoja pienin energiahäviöin. Tätä varten voimalaitoksen generaattoreiden tuottama vaihtovirtajännite nostetaan muuntajien avulla useiden satojen tuhansien volttien jännitteeseen ja lähetetään voimalinjoja pitkin eri suuntiin. Energiankulutuspisteessä, useiden kilometrien päässä voimalaitoksesta, tätä jännitettä pienennetään muuntajilla.

Tehokkaat muuntajat kuumenevat käytön aikana erittäin kuumiksi. Sydämen ja käämien kuumenemisen vähentämiseksi muuntajat sijoitetaan erityisiin mineraaliöljysäiliöihin. Tällaisella jäähdytysjärjestelmällä varustetulla sähkömuuntajalla on erittäin vaikuttavat mitat: sen korkeus on useita metrejä ja sen paino on satoja tonneja. Tällaisten muuntajien lisäksi on myös kääpiömuuntajia, jotka toimivat radioissa, televisioissa, nauhureissa ja puhelimissa. Tällaisten muuntajien avulla saadaan useita jännitteitä, jotka syöttävät laitteen eri piirejä, ne välittävät signaaleja sähköpiiristä toiseen, kaskadista kaskadiin ja erilliset sähköpiirit.

Kuten olemme jo todenneet, muuntaja koostuu suljetusta teräsytimestä, jonka päälle on sijoitettu kaksi (joskus enemmän) kelaa lankakäämityksellä (kuva 5). Yksi käämeistä, jota kutsutaan ensiökäämiksi, on kytketty vaihtojännitelähteeseen. Toinen käämi, johon "kuorma" on kytketty, ts. sähköä kuluttavia laitteita ja laitteita kutsutaan toissijaisiksi. Kahdella käämityksellä varustetun muuntajan suunnittelukaavio on esitetty kuvassa 6.

Muuntajan toiminta perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiöön. Kun vaihtovirta kulkee ensiökäämin läpi, ytimeen ilmestyy vaihtomagneettivuo, joka virittää jokaiseen käämiin indusoidun emf:n. Muuntajateräsydin keskittää magneettikentän siten, että magneettivuo on lähes yksinomaan sydämen sisällä ja on sama kaikissa sen osissa.

Indusoidun emf e:n hetkellinen arvo ensiö- tai toisiokäämin missä tahansa käännöksessä on sama. Faradayn lain mukaan se määräytyy kaavan mukaan

e = - Ф,

missä Ф on magneettisen induktiovuon derivaatta ajan suhteen. Jos

F=F m cos wt siis

Siten,

e = wФ m sinwt,

e = E m sinwt,

missä E m = wФ m - EMF:n amplitudi yhdellä kierroksella.

Jos sähköä kuluttava piiri kytketään toisiokäämin päihin tai, kuten sanotaan, muuntaja on kuormitettu, toisiokäämin virta ei ole enää nolla. Tuloksena olevan virran pitäisi Lenzin säännön mukaan vähentää muutoksia magneettikentässä ytimessä.

Mutta tuloksena olevan magneettivuon värähtelyjen amplitudin pienentämisen pitäisi puolestaan ​​vähentää primäärikäämin indusoitunutta emf:ää. Tämä on kuitenkin mahdotonta, koska u mukaan 1~e 1. siksi, kun toisiokäämipiiri suljetaan, ensiökäämin virta kasvaa automaattisesti. Sen amplitudi kasvaa siten, että tuloksena olevan magneettivuon värähtelyjen amplitudin aikaisempi arvo palautetaan.

Virran voimakkuuden kasvu ensiökäämipiirissä tapahtuu energiansäästölain mukaisesti: sähkön vapautumiseen muuntajan toisiokäämiin kytkettyyn piiriin liittyy saman energian kulutus verkosta. primäärikäämitys. Ensiöpiirin teho muuntajan kuormalla, joka on lähellä nimellisarvoa, on suunnilleen sama kuin toisiopiirin teho: U 1minä 1~U 2minä 2.

Tämä tarkoittaa, että lisäämällä jännitettä useita kertoja muuntajan avulla vähennämme virtaa samalla määrällä (ja päinvastoin).

Nykyaikaisissa tehokkaissa muuntajissa kokonaisenergiahäviöt eivät ylitä 2-3%.

Jotta sähköenergian siirto olisi taloudellisesti kannattavaa, johtimien lämpöhäviöt on tehtävä mahdollisimman pieniksi. Tämä saavutetaan siirtämällä sähköä pitkiä matkoja korkealla jännitteellä. Tosiasia on, että kun jännite kasvaa, sama energia voidaan siirtää pienemmällä virranvoimakkuudella, mikä johtaa johtojen lämpenemisen vähenemiseen ja siten energiahäviöiden vähenemiseen. Käytännössä energiaa siirrettäessä käytetään 110, 220, 380, 500, 750 ja 1150 kV jännitteitä. Mitä pidempi virtajohto, sitä korkeampaa jännitettä se käyttää.

Vaihtovirtageneraattorit tuottavat useiden kilovolttien jännitteen. Generaattorien muuntaminen korkeampiin jännitteisiin on vaikeaa - näissä tapauksissa vaadittaisiin erityisen korkealaatuista generaattorin kaikkien osien eristystä virralla. Siksi, kun siirretään energiaa pitkiä matkoja, on tarpeen lisätä jännitettä käyttämällä muuntajia, jotka on asennettu askel-sähköasemille.

Sähköasemien toimintakaavio: nosto, muunnin (veto), alas.

Muuntunut korkea jännite välitetään voimalinjojen kautta kulutuspisteeseen. Mutta kuluttaja ei tarvitse korkeaa jännitettä. Se on laskettava alas. Tämä saavutetaan alasajoasemilla.

Alasähköasemat on jaettu alue-, pää- ja paikallissähköasemiksi. Piiriläiset vastaanottavat sähköä suoraan suurjännitelinjoilta, alentavat jännitettä ja siirtävät sen pääasemille, joissa jännite lasketaan 6,10 tai 35 kV:iin. Pääsähköasemilta sähkö toimitetaan paikallisille, joissa jännite lasketaan 500, 380, 220 V:iin ja jaetaan teollisuusyrityksille ja asuinrakennuksiin.

Toisinaan step-up-sähköaseman takana on myös muuntaja-asema, jossa vaihtosähkövirta muunnetaan tasavirraksi. Tässä tapahtuu nykyinen korjaus. Tasavirtaa siirretään voimalinjojen kautta pitkiä matkoja. Saman sähköaseman linjan lopussa se muunnetaan (käännetään) jälleen vaihtovirraksi, joka syötetään pääasemille. Sähköistettujen kuljetusten ja teollisuuslaitosten tasavirralla saatava virtalähde rakennetaan muuntajasähköasemia (liikenteessä niitä kutsutaan vetovoimaksi) pääasennus- ja paikallissähköasemien viereen.

sähkövirtamuuntajan generaattori

Luku 4. Energiaa teräksenvalmistajalle

.1 Teräksen tuotanto sähköuuneissa

Sähköuuni on yksikkö, jossa sähköenergiaa lämpöenergiaksi muuntamalla saatu lämpö siirretään sulattavaan materiaaliin. Sähköenergian lämmöksi muuntamismenetelmän mukaan sähköuunit jaetaan seuraaviin ryhmiin:

) kaari, jossa sähkö muunnetaan lämmöksi kaaressa;

) vastusuunit, joissa lämpöä syntyy erityisissä elementeissä tai raaka-aineissa sähkövirran kulkeutuessa niiden läpi;

) yhdistettynä, toimivat samanaikaisesti kaari- ja vastusuuneina (malmilämpöuunit);

) induktio, jossa metalli kuumennetaan siinä sähkömagneettisen induktion herättämillä pyörteillä;

) elektronisuihku, jossa tyhjiössä olevan sähkövirran avulla luodaan tiukasti suunnattu elektronivirta, joka pommittaa ja sulattaa lähtöaineita;

) plasma, jossa metallin kuumennus ja sulattaminen suoritetaan matalan lämpötilan plasmalla.

Sähköuunissa on mahdollista valmistaa seosterästä, jossa on alhainen rikki- ja fosforipitoisuus, ei-metallisia sulkeumia, kun taas seosaineiden hävikki on paljon pienempi. Sähkösulatusprosessissa on mahdollista säätää tarkasti metallin lämpötilaa ja sen koostumusta sekä sulattaa lähes minkä tahansa koostumuksen seoksia.

Sähköuuneissa on merkittäviä etuja muihin teräksenvalmistusyksiköihin verrattuna, joten vain näissä uuneissa sulatetaan runsasseosteisia työkaluseoksia, ruostumattomia kuulalaakeriseoksia, kuumuutta ja kuumuutta kestäviä teräksiä sekä monia rakenneteräksiä. Tehokkaita sähköuuneja käytetään menestyksekkäästi niukkaseosteisten ja hiilipitoisten avokeittiöterästen valmistukseen. Lisäksi sähköuuneissa valmistetaan erilaisia ​​ferroseoksia, jotka ovat raudan seoksia, joissa on alkuaineita, jotka on poistettava teräksestä seostamista ja hapettumista varten.

Valokaariuunien rakentaminen.

Ensimmäinen valokaariuuni Venäjällä asennettiin vuonna 1910 Obukhovin tehtaalle. Viiden vuoden suunnitelmien aikana rakennettiin satoja erilaisia ​​uuneja. Neuvostoliiton suurimman uunin kapasiteetti on 200 tonnia. Uuni koostuu lieriömäisestä rautakotelosta, jossa on pallomainen pohja. Kotelon sisäpuolella on palonkestävä vuori. Uunin sulatustila on peitetty irrotettavalla katolla.

Uunissa on toimiva ikkuna ja poistoaukko tyhjennyskourulla. Uunin virtalähteenä on kolmivaiheinen vaihtovirta. Metallin kuumentaminen ja sulattaminen tapahtuu voimakkailla sähkökaareilla, jotka palavat kolmen elektrodin päiden ja uunissa olevan metallin välissä. Uuni lepää kahdella tukisektorilla, jotka pyörivät runkoa pitkin. Uunin kallistus ulostuloa ja työikkunaa kohti suoritetaan hammastankomekanismilla. Ennen uunin lataamista ketjuihin ripustettu kaari nostetaan portaaliin, sitten portaali kaarella ja elektrodeineen käännetään kohti tyhjennyskourua ja uuni ladataan ammeella.

Valokaariuunin mekaaniset laitteet.

Uunin kotelon on kestettävä tulenkestävän materiaalin ja metallin massasta aiheutuva kuormitus. Se on valmistettu hitsatusta peltilevystä, jonka paksuus on 16-50 mm uunin koosta riippuen. Kotelon muoto määrää valokaariuunin työtilan profiilin. Yleisin tällä hetkellä käytetty kotelotyyppi on kartiomainen kotelo. Kotelon alaosa on sylinterin muotoinen, yläosa on kartiomainen, jatke on ylöspäin. Tämä kotelon muoto helpottaa uunin täyttämistä tulenkestävällä materiaalilla, mikä lisää muurauksen kestävyyttä, koska se sijaitsee kauempana sähkökaareista. Käytetään myös lieriömäisiä koteloita, joissa on vesijäähdytteiset paneelit. Oikean sylinterimäisen muodon säilyttämiseksi kotelo on vahvistettu rivoilla ja jäykistysrenkailla. Kotelon pohja on yleensä tehty pallomaiseksi, mikä varmistaa kotelon suurimman lujuuden ja minimaalisen muurauspainon. Pohja on valmistettu ei-magneettisesta teräksestä sähkömagneettisen sekoituslaitteen asentamista varten uunin alle.

Uunin yläosa on peitetty holvilla. Holvi on koottu tulenkestävistä tiilistä metalliseen vesijäähdytteiseen holvirenkaaseen, joka kestää kaarevan pallomaisen holvin työntövoimat Renkaan alaosassa on ulkonema - veitsi, joka sopii tiivisteen hiekkatiivisteeseen. uunin kotelo. Holvin muuraukseen on jätetty kolme reikää elektrodeille. Reikien halkaisija on suurempi kuin elektrodin halkaisija, joten sulamisen aikana rakoon ryntää kuumat kaasut, jotka tuhoavat elektrodin ja poistavat lämpöä uunista. Tämän estämiseksi holviin asennetaan jääkaapit tai ekonomaiserit, jotka tiivistävät elektrodien reikiä ja jäähdyttävät holvin muurausta. Kaasudynaamiset ekonomaiserit tarjoavat tiivistyksen käyttämällä ilmaverhoa elektrodin ympärillä. Katossa on myös reikä pölyisten kaasujen imua varten ja reikä happiputkelle.

Panoksen lataamista pienikapasiteettiseen uuniin ja seosaineen ja sulatteiden lataamista suuriin uuneihin, kuonanpoistouuneihin, uunin tarkastusta, täyttöä ja korjausta varten on valurungolla kehystetty latausikkuna. Runkoon on kiinnitetty ohjaimet, joita pitkin vaimennin liukuu. Pelti on vuorattu tulenkestävällä tiilellä. Pellin nostamiseen käytetään pneumaattista, hydraulista tai sähkömekaanista käyttövoimaa.

Kotelon vastakkaisella puolella on ikkuna teräksen vapauttamiseksi uunista. Viemärikouru on hitsattu ikkunaan. Teräksen irrotusreikä voi olla pyöreä, jonka halkaisija on 120-150 mm, tai neliömäinen, jonka halkaisija on 150 x 250 mm. Poistokouru on poikkileikkaukseltaan kourun muotoinen ja se on hitsattu koteloon 10-12° kulmassa vaakatasoon nähden. Kouru sisäpuoli on vuorattu fireclay-tiilillä, sen pituus on 1-2 m.

Elektrodipidikkeitä käytetään virran syöttämiseen elektrodeihin ja elektrodien kiinnittämiseen. Elektrodipidikkeiden päät on valmistettu pronssista tai teräksestä ja jäähdytetään vedellä, koska ne ovat erittäin kuumia sekä uunin lämmöstä että kosketusvirroista. Elektrodin pidikkeen tulee puristaa elektrodi tiukasti ja sillä on oltava pieni kosketusvastus. Yleisin tällä hetkellä on jousi-pneumaattinen elektrodipidike. Elektrodi kiinnitetään kiinteällä renkaalla ja kiristyslevyllä, joka painetaan elektrodia vasten jousella. Levy puristetaan elektrodista ja jousi puristetaan paineilmalla. Elektrodin pidike on asennettu metalliholkkiin - konsoliin, joka on kiinnitetty L-muotoiseen liikkuvaan jalustaan ​​yhdeksi jäykiksi rakenteeksi. Pylväs voi liikkua ylös- tai alaspäin kiinteän laatikkopostin sisällä. Kolme kiinteää pylvästä on yhdistetty jäykästi yhdeksi yhteiseksi rakenteeksi, joka lepää uunin tukikehdon alustalla.

Siirrettävien teleskooppisten telineiden liike tapahtuu joko sähkömoottoreiden käyttämien kaapelien ja vastapainojen avulla tai käyttämällä hydraulilaitteita. Elektrodien siirtomekanismien tulee varmistaa elektrodien nopea nosto, jos varaus romahtaa sulamisprosessin aikana, sekä elektrodien tasainen laskeminen, jotta vältetään niiden uppoaminen metalliin tai iskut sulamattomiin kappaleisiin. veloittaa. Elektrodien nostonopeus on 2,5-6,0 m/min, laskunopeus 1,0-2,0 m/min.

Uunin kallistusmekanismin tulee kallistaa uuni tasaisesti ulostuloa kohti 40-45° kulmassa teräksen vapauttamiseksi ja 10-15 asteen kulmassa työikkunaa kohti kuonan poistamiseksi. Uunin runko eli kehto, johon runko asennetaan, lepää kahdesta neljään tukisektoriin, jotka pyörivät vaakasuuntaisia ​​ohjaimia pitkin. Sektoreissa on reikiä ja ohjaimissa hampaat, jotka estävät sektoreita luisumasta uunia kallistettaessa. Uunin kallistus tapahtuu hammaspyörämekanismilla tai hydraulisella käyttölaitteella. Kaksi sylinteriä on asennettu kiinteisiin perustukiin, ja tangot on saranoidusti kytketty uunin kehdon tukisektoreihin.

Uunin täyttöjärjestelmää on kahta tyyppiä: täyttöikkunan läpi muldoza-latauskoneella ja yläosan kautta kauhalla. Ikkunan läpi lastausta käytetään vain pienissä uuneissa. Kun uunia ladataan ylhäältä yhdessä tai kahdessa vaiheessa 5 minuutin ajan, vuoraus jäähtyy vähemmän ja sulamisaika lyhenee; energiankulutus vähenee; Uunin tilavuus käytetään tehokkaammin. Uunin kuormitusta varten katto nostetaan 150-200 mm uunin vaipan yläpuolelle ja käännetään sivulle elektrodien mukana, jolloin uunin työtila avautuu kokonaan latausaltaalle. Uunin katto on ripustettu rungosta. Se on yhdistetty elektrodipidikkeiden kiinteisiin telineisiin yhdeksi jäykiksi rakenteeksi, joka lepää pyörivällä konsolilla, joka on asennettu tukilaakeriin. Suurissa uuneissa on pyörivä torni, johon on keskittynyt kaikki katon kääntämismekanismit. Torni pyörii saranan ympärillä rullilla kaarevaa kiskoa pitkin.

Amme on terässylinteri, jonka halkaisija on pienempi kuin uunin työtilan halkaisija. Sylinterin pohjassa on liikkuvat joustavat sektorit, joiden päät vedetään yhteen renkaiden läpi kaapelilla. Panoksen punnitus ja lastaus suoritetaan sähköuunisulaton latauspihalla. Kylpyamme kuljetetaan työpajalle vaunulla, nostetaan nosturilla ja lasketaan uuniin.

Nosturin apunostolla kaapeli vedetään ulos sektorien silmistä ja ammea nostettaessa sektorit avataan ja panos kaadetaan uuniin siinä järjestyksessä, jossa se asetettiin amme. Kun panoksena käytetään metalloituja pellettejä, lastaus voidaan suorittaa jatkuvasti uunin katossa olevaan reikään menevän putkilinjan kautta. Sulamisen aikana elektrodit leikkaavat varaukseen kolme kuoppaa, joiden pohjalle kertyy nestemäistä metallia. Sulamisen nopeuttamiseksi uuneissa on pyörivä laite, joka kääntää runkoa jompaankumpaan suuntaan 80° kulmassa. Tässä tapauksessa elektrodit leikkaavat varauksessa yhdeksän kuoppaa. Pyöritä runkoa nostamalla kaaria, nostamalla elektrodit lataustason yläpuolelle ja kääntämällä runkoa runkoon ja hammaspyöriin kiinnitetyllä hammaspyörällä. Uunin runko lepää rullien päällä.

Pakokaasujen puhdistus.

Nykyaikaiset suuret terässulatusuunit päästävät käytön aikana suuria määriä pölyisiä kaasuja ilmakehään. Hapen ja jauhemaisten materiaalien käyttö edesauttaa tätä.

Valokaariuunien kaasujen pölypitoisuus saavuttaa 10 g/m^3 ja ylittää huomattavasti normin. Pölyn keräämiseksi kaasut imetään uunien työtilasta tehokkaalla tuulettimella. Tätä varten uunin kattoon tehdään neljäs reikä kaasuimuputkella. Putki liitetään kiinteään putkistoon raon kautta, joka mahdollistaa uunin kallistamisen tai pyörittämisen. Matkan varrella kaasut laimennetaan ilmalla, joka tarvitaan CO:n jälkipolttamiseen. Kaasut jäähdytetään sitten lämmönvaihtimessa olevilla vesisuihkuilla ja johdetaan Venturi-putkijärjestelmään, jossa pöly pidätetään kostutuksella. Myös kangassuodattimia, hajotusaineita ja sähkösuodattimia käytetään. Käytössä on kaasunpuhdistusjärjestelmiä, jotka kattavat koko sähköuuniliikkeen, jossa savunpoistokuvut asennetaan myymälän katon alle sähköuunien yläpuolelle.

Uunin vuoraus.

Useimmissa kaariuuneissa on päävuoraus, joka koostuu MgO-pohjaisista materiaaleista. Uunin vuoraus muodostaa metallikylvyn ja toimii lämpöä eristävänä kerroksena, joka vähentää lämpöhäviöitä. Vuorauksen pääosat ovat uunin pohja, seinät ja katto. Sähkökaarien alueella lämpötila saavuttaa useita tuhansia asteita. Vaikka uunin vuoraus on erotettu kaarista, sen tulee silti kestää lämpötiloja 1700°C asti. Tässä suhteessa vuoraukseen käytetyillä materiaaleilla on oltava korkea palonkestävyys, mekaaninen lujuus, lämpö- ja kemiallinen kestävyys. Terässulatusuunin tulisija kootaan seuraavassa järjestyksessä. Asbestilevy asetetaan teräsvaipan päälle, asbestikerrokselle fireclay-jauhetta, kaksi kerrosta fireclay-tiiliä ja pohjakerros magnesiittitiiliä. Magnesiittitiilipohjalle täytetään työkerros hartsia ja pikeä sisältävää magnesiittijauhetta, joka on öljynjalostustuote. Painetun kerroksen paksuus on 200 mm. Tulen kokonaispaksuus on suunnilleen yhtä suuri kuin kylvyn syvyys ja voi olla 1 m suurissa uuneissa. Uunin seinät asennetaan sopivan asbesti- ja fireclay-tiilien asennuksen jälkeen suurikokoisista polttamattomista magnesiitti-kromiittitiilistä, joiden pituus on enintään 430 mm. Seinäkiinnitys voidaan valmistaa tiilistä rautakasetteissa, jotka varmistavat tiilien hitsauksen yhdeksi monoliittiseksi lohkoksi. Seinien kestävyys on 100-150 sulaa. Tulen kestoikä on yhdestä kahteen vuotta. Uunin katon vuoraus toimii vaikeissa olosuhteissa. Se kestää suuria lämpökuormia palavista valokaareista ja kuonan heijastamasta lämpöstä. Suurten uunien holvit on tehty magnesiitti-kromiittitiilistä. Holvin rakentamisessa käytetään normaaleja ja muotoiltuja tiiliä. Poikkileikkaukseltaan holvi on kaaren muotoinen, mikä varmistaa tiilien tiukan kiinnittymisen toisiinsa. Kaaren kestävyys on 50 - 100 sulaa. Se riippuu sulatuksen sähköisestä tavasta, nestemäisen metallin viipymäajasta uunissa, sulatettavan teräksen ja kuonan koostumuksesta. Tällä hetkellä vesijäähdytteiset holvit ja seinäpaneelit ovat yleistymässä. Nämä elementit helpottavat vuorauksen huoltoa.

Virta syötetään uunin sulatustilaan osista kootuilla elektrodeilla, joista jokainen on pyöreä aihio, jonka halkaisija on 100-610 mm ja pituus enintään 1500 mm. Pienissä sähköuuneissa käytetään hiilielektrodeja, suurissa - grafiittia. Grafiittielektrodit valmistetaan vähätuhkaisista hiilimateriaaleista: maaöljykoksista, hartsista, pikestä. Elektrodimassa sekoitetaan ja puristetaan, minkä jälkeen raakatyökappale poltetaan kaasuuuneissa 1300 asteessa ja sille suoritetaan lisägrafitointipoltto 2600 - 2800 asteen lämpötilassa sähkövastusuuneissa. Käytön aikana uunikaasujen aiheuttaman hapettumisen ja kaaren palamisen aikana tapahtuvan sumutuksen seurauksena elektrodit palavat.

Kun elektrodia lyhennetään, se lasketaan uuniin. Tässä tapauksessa elektrodin pidike lähestyy kaaria. Tulee kohta, jolloin elektrodi muuttuu niin lyhyeksi, että se ei kestä kaaria, ja sitä on pidennettävä. Elektrodien pidentämiseksi osien päihin tehdään kierrereiät, joihin ruuvataan sovitinnippa, johon yksittäiset osat liitetään. Elektrodien kulutus on 5-9 kg tuotettua terästonnia kohden.

Valokaari on yksi sähköpurkaustyypeistä, joissa virta kulkee ionisoitujen kaasujen ja metallihöyryjen läpi. Kun elektrodit hetkeksi lähestyvät varausta tai toisiaan, tapahtuu oikosulku.

Siellä kulkee suuri virta. Elektrodien päät kuumenevat valkoisiksi. Kun elektrodeja siirretään erilleen, niiden väliin syntyy valokaari. Kuumasta katodista syntyy elektronien lämpöemissio, joka suuntautuu anodia kohti, törmää neutraaleihin kaasumolekyyleihin ja ionisoi ne. Negatiiviset ionit ohjataan anodille, positiiviset ionit katodille. Anodin ja katodin välinen tila muuttuu ionisoituneeksi ja johtavaksi. Anodin pommittaminen elektroneilla ja ioneilla saa sen kuumenemaan suuresti. Anodin lämpötila voi nousta 4000 asteeseen. Valokaari voi palaa tasa- ja vaihtovirralla. Valokaariuunit toimivat vaihtovirralla. Äskettäin Saksassa rakennettiin tasavirtavalokaariuuni.

Jakson ensimmäisellä puoliskolla, kun elektrodi on katodi, kaari palaa. Kun polariteetti muuttuu, kun varauksesta - metallista - tulee katodi, kaari sammuu, koska sulamisen alkuvaiheessa metallia ei ole vielä kuumennettu ja sen lämpötila on riittämätön elektronien emissiolle. Siksi kaari palaa sulamisen alkuvaiheessa levottomasti ja ajoittain. Kun kylpy on peitetty kuonakerroksella, kaari stabiloituu ja palaa tasaisemmin.

Sähkölaitteet.

Elektrodit syöttävät virtaa uunin työtilaan ja muodostavat sähkökaaren. Elektrodit voivat olla hiiltä tai grafiittia. Sähköteräksen valmistuksessa käytetään pääasiassa grafitoituja elektrodeja. Hiilielektrodeja käytetään yleisesti pienissä uuneissa.

Valokaariuunien sähkölaitteet sisältävät päävirtapiirin laitteet, ohjaus- ja mittaus-, suoja- ja merkinantolaitteet sekä elektrodien liikemekanismin automaattisen säätimen, uunin mekanismeiden sähkökäytöt ja asennuksen sähkömagneettista metallisekoitusta varten.

Valokaariuunien käyttöjännite on 100 - 800 V ja virtaa mitataan kymmenissä tuhansissa ampeereissa. Yhden asennuksen teho voi olla 50 - 140 MVA*A. Sähköuunin myymälän ala-asemalle syötetään jopa 110 kV:n virtajännite. Korkea jännite syöttää uunimuuntajien ensiökäämiä. Valokaariuunin sähkölaitteet sisältävät seuraavat laitteet:

Ilmanerotin on suunniteltu irrottamaan koko sähköuunilaitteisto korkeajännitejohdosta sulatuksen aikana. Erotinta ei ole tarkoitettu virran kytkemiseen ja katkaisemiseen, joten sitä voidaan käyttää vain ylhäällä olevilla elektrodeilla ilman kaaria. Erotin on rakenteellisesti kolmivaiheinen katkaisijatyyppinen kytkin.

Pääkatkaisijaa käytetään katkaisemaan kuormitettuna sähköpiiri, jonka läpi korkeajännitevirta kulkee. Jos panosta ei aseteta tiukasti uuniin sulatuksen alussa, panoksen ollessa vielä kylmä, valokaaret palavat epävakaasti, varaus romahtaa ja elektrodien välillä syntyy oikosulkuja. Tässä tapauksessa virran voimakkuus kasvaa jyrkästi. Tämä johtaa muuntajan suuriin ylikuormituksiin, jotka voivat epäonnistua. Kun virta ylittää asetetun rajan, kytkin katkaisee automaattisesti asennuksen, jolle on olemassa maksimivirtarele.

Uunin muuntaja tarvitaan muuntamaan korkea jännite matalaksi jännitteeksi (6-10 kV:sta 100-800 V:iin). Korkea- ja matalajännitekäämit sekä magneettipiirit, joihin ne on sijoitettu, sijaitsevat öljysäiliössä, joka jäähdyttää käämit. Jäähdytys saadaan aikaan pumppaamalla öljyä muuntajan kotelosta lämmönvaihdinsäiliöön, jossa öljy jäähdytetään vedellä. Muuntaja asennetaan sähköuunin viereen erityiseen huoneeseen. Siinä on laite, jonka avulla voit vaihtaa käämityksiä vaiheittain ja siten säätää portaittain uuniin syötettyä jännitettä. Esimerkiksi 200 tonnin kotitalousuunin muuntajassa, jonka kapasiteetti on 65 MV*A, on 23 jännitetasoa, jotka kytkeytyvät kuormituksen alaisena sammuttamatta uunia.

Sähköverkon osaa muuntajasta elektrodeihin kutsutaan lyhyeksi verkoksi. Syöttöt tulevat ulos muuntaja-aseman seinästä jännitteen elektrodipitimeen joustavilla, vesijäähdytteisillä kaapeleilla. Joustavan osan pituuden tulee mahdollistaa uunin haluttu kallistus ja katon aukko lastausta varten. Taipuisat kaapelit liitetään kuparisiin vesijäähdytettyihin tankoihin, jotka on asennettu elektrodipidikkeiden holkkiin. Putkirenkaat on kytketty suoraan elektrodin pidikkeen päähän, joka puristaa elektrodin. Ilmoitettujen sähköverkon pääkomponenttien lisäksi se sisältää erilaisia ​​mittauslaitteita, jotka on kytketty virtalinjoihin virta- tai jännitemuuntajien kautta, sekä laitteet sulatusprosessin automaattiseen ohjaukseen.

Automaattinen säätö.

Sulamisen edetessä kaariuuniin tarvitaan vaihtelevia määriä energiaa. Voit vaihtaa virtalähdettä muuttamalla valokaaren jännitettä tai virtaa. Jännitteensäätö suoritetaan kytkemällä muuntajan käämityksiä. Virtaa säädetään muuttamalla elektrodin ja varauksen välistä etäisyyttä nostamalla tai laskemalla elektrodeja. Tässä tapauksessa kaarijännite ei muutu. Elektrodien laskeminen tai nostaminen tapahtuu automaattisesti käyttämällä automaattisia säätimiä, jotka on asennettu uunin jokaiseen vaiheeseen. Nykyaikaisissa uuneissa tietty sähkömoodiohjelma voidaan asettaa koko sulatusjaksolle.

Laite metallin sähkömagneettiseen sekoittamiseen.

Metallin sekoittamiseksi suurissa kaariuuneissa, kuonan lataamisen teknisten toimintojen nopeuttamiseksi ja helpottamiseksi, uunin pohjan alla olevaan laatikkoon asennetaan sähkökäämi, joka jäähdytetään vedellä tai paineilmalla. Staattorin käämit saavat tehon kaksivaiheisen generaattorin matalataajuisella virralla, joka luo liikkuvan magneettikentän, joka vangitsee nestemäisen metallikylvyn ja saa alemmat metallikerrokset liikkumaan uunin pohjaa pitkin kentän liikkeen suuntaan. . Ylemmat metallikerrokset yhdessä viereisen kuonan kanssa liikkuvat vastakkaiseen suuntaan. Tällä tavalla liike voidaan suunnata joko työikkunaa kohti, mikä helpottaa kuonan poistumista uunista, tai kohti tyhjennysreikää, mikä edistää seostuksen ja hapettumisenestoaineiden tasaista jakautumista sekä metallikoostumuksen ja sen keskiarvoa. lämpötila. Tätä menetelmää on viime aikoina käytetty rajoitetusti, koska raskaassa käytössä olevissa uuneissa metalli sekoittuu aktiivisesti valokaarien avulla. Teräksen sulatus päävalokaariuunissa.

Raakamateriaalit.

Sähkösulatuksen päämateriaali on teräsromu. Romu ei saa hapettua voimakkaasti, koska suuren ruosteen läsnäolo tuo teräkseen huomattavan määrän vetyä. Kemiallisen koostumuksen mukaan romu on lajiteltava sopiviin ryhmiin. Sähköuuneissa sulatettavan romun pääasiallisen määrän tulee olla tiivistä ja painavaa. Pienellä bulkkimassalla romua koko sulatusosa ei mahdu uuniin. On tarpeen keskeyttää sulatusprosessi ja ladata panos. Tämä pidentää sulamisen kestoa, lisää energiankulutusta ja alentaa sähköuunien tuottavuutta. Viime aikoina sähköuuneissa on käytetty suorapelkistysmenetelmällä saatuja metalloituja pellettejä. Tämän 85-93 % rautaa sisältävän raaka-aineen etuna on, että se ei ole kuparin ja muiden epäpuhtauksien saastuttama. Pellettiä suositellaan käytettäväksi lujien rakenneseosterästen, sähköterästen ja kuulalaakeriterästen sulattamiseen.

Seostettua jätettä syntyy sähköuunisulatossa pohjavalettuina harkkoina ja putkina; purkuosastolla lastujen muodossa, valssaamoissa leikkausta ja romua jne.; Lisäksi paljon seostettua romua tulee koneenrakennustehtailta. Seosmetallijätteen käyttö mahdollistaa arvokkaiden seosaineiden säästämisen ja lisää sähkösulatteiden taloudellista tehokkuutta. Pehmeää rautaa sulatetaan erityisesti avotakkauuneissa ja -muuntimissa, ja sitä käytetään hiilipitoisuuden säätelyyn sähkösulatusprosessin aikana.

4.2 Tyypilliset sähköenergian vastaanottimet

Tarkasteltavana olevan ryhmän kuluttajat luovat tasaisen ja symmetrisen kuormituksen kaikissa kolmessa vaiheessa. Kuormitusiskuja esiintyy vain käynnistyksen yhteydessä. Tehokerroin on melko vakaa ja sen arvo on yleensä 0,8-0,85. Suurten pumppujen, kompressorien ja puhaltimien sähkökäyttöön käytetään useimmiten synkronimoottoreita, jotka toimivat johtavalla tehokertoimella.

Nosto- ja kuljetuslaitteet toimivat jaksoittaisesti. Näille laitteille on ominaista usein esiintyvät kuormitusiskut. äkillisistä kuormituksen muutoksista johtuen myös tehokerroin muuttuu merkittävissä rajoissa, keskimäärin 0,3:sta 0,8:aan. Keskeytymättömän virransyötön kannalta nämä laitteet tulisi luokitella (käyttö- ja asennuspaikasta riippuen) 1. ja 2. luokan kuluttajiksi. Nosto- ja kuljetuslaitteet käyttävät sekä vaihto- (50 Hz) että tasavirtaa. Useimmissa tapauksissa vaihtovirtapuolen nostolaitteiden kuormitusta tulee pitää symmetrisenä kaikissa kolmessa vaiheessa.

Sähkövalaistusasennukset

Sähkölamput ovat yksivaiheinen kuorma, mutta vastaanottimen alhaisen tehon (yleensä enintään 2 kW) vuoksi sähköverkossa oikealla valaisinten ryhmittelyllä voidaan saavuttaa melko tasainen kuormitus vaiheittain ( joiden epäsymmetria on enintään 5-10 %).

Kuorman luonne on tasainen, ilman iskuja, mutta sen arvo vaihtelee vuorokaudenajan, vuoden ja maantieteellisen sijainnin mukaan. Virtataajuus on yleinen teollinen, 50 Hz. Hehkulamppujen tehokerroin on 1, kaasupurkauslamppujen 0,6. On syytä muistaa, että kaasupurkauslamppuja käytettäessä johtimissa, erityisesti nollajohtimissa, esiintyy korkeampia virtaaaaltoja.

Lyhytaikaiset (muutaman sekunnin) hätäkatkokset valaistuslaitteistojen virransyötössä ovat hyväksyttäviä. Pitkät tauot (minuutit ja tunnit) ravitsemuksessa eivät ole hyväksyttäviä tietyissä tuotantotyypeissä. Tällaisissa tapauksissa käytetään varavirtaa toisesta virtalähteestä (joissain tapauksissa jopa itsenäisestä tasavirtalähteestä). Niillä toimialoilla, joilla valaistuksen sammuttaminen uhkaa ihmisten turvallisuutta, käytetään erityisiä turvavalaistusjärjestelmiä. Teollisuusyritysten valaistusasennuksissa käytetään jännitteitä 6 - 220 V.

Muuntimen asennukset

Kolmivaihevirran muuntamiseksi tasavirraksi tai kolmivaiheiseksi teollisuustaajuudeksi 50 Hz kolmivaiheiseksi tai yksivaiheiseksi matala-, korkea- tai korkeataajuiseksi virraksi, teollisuusyrityksen alueelle rakennetaan muuntimen pysäyttimet.

Virtamuuntimien tyypistä riippuen muuntimen pysäyttimet jaetaan:

) puolijohdemuunninasennukset;

) muunninyksiköt, joissa on elohopeatasasuuntaajia;

) muuntajayksiköt, joissa on moottorigeneraattoreita,

) muunnin pysähtyy mekaanisilla tasasuuntaajilla.

Muuntajaasennukset taitetaan käyttötarkoituksensa mukaan tehonsyöttöä varten

) useiden koneiden ja mekanismien moottorit;

) elektrolyysikylvyt;

) tehtaan sisäinen sähkökuljetus;

) sähkösuodattimet;

) DC-hitsausasennukset jne.

Elektrolyysitarkoituksiin käytettäviä muuntajaasennuksia käytetään laajalti ei-rautametallurgiassa elektrolyyttisen alumiinin, lyijyn, kuparin jne. tuotantoon. Tällaisissa asennuksissa teollisuuden taajuusvirta, jonka jännite on 6-35 kV, pääsääntöisesti käytetään piitasasuuntaajia. muunnetaan teknisten olosuhteiden vaatimaksi tasavirtajännitteeksi (825 V asti).

Elektrolyysilaitteistojen virransyötön katkeaminen ei johda vakaviin onnettomuuksiin, joissa päälaitteisto vaurioituu, ja se voidaan sietää useiden minuuttien ja joissakin tapauksissa useiden tuntien ajan . Kuitenkin käänteisen emf:n vuoksi. elektrolyysikylvyt, joissakin tapauksissa vapautuneet metallit voivat siirtyä takaisin kylpyliuokseen ja siksi lisäenergiankulutus saman metallin uuteen vapautumiseen Elektrolyysilaitteistoihin on syötettävä sähköenergiaa, kuten ensimmäisen vastaanottimet luokkaan, mutta mahdollistaa lyhytaikaiset sähkökatkokset jatkuva tasasuuntainen virta, ja tämän yhteydessä on tarpeen säätää vaihtovirtapuolen jännitettä.

Teollisuuden sisäiseen sähkökuljetukseen (kuljetus, nosto, erilaiset lastinsiirrot jne.) tarkoitetut muuntajaasennukset ovat teholtaan suhteellisen pieniä (sadasta 2000-3000 kW:iin). Tällaisten asennusten tehokerroin vaihtelee välillä 0,7-0,8. Vaihtovirtapuolen kuormitus on vaiheittain symmetrinen, mutta muuttuu jyrkästi virranhuippujen vuoksi vetomoottoreiden käytön aikana. Tämän ryhmän vastaanottimien virransyötön katkeaminen voi johtaa tuotteiden ja jopa laitteiden vaurioitumiseen (etenkin metallurgisissa laitoksissa). . Kuljetustoiminnan lopettaminen aiheuttaa yleensä vakavia hankaluuksia yrityksen toiminnassa, ja siksi tälle kuluttajaryhmälle on toimitettava sähköä, kuten 1. tai 2. luokan vastaanottimia, mikä mahdollistaa sähkönsyötön lyhytaikaisen katkaisun näistä laitteistoista tuotetaan teollisuustaajuisella vaihtovirralla, jonka jännite on 0,4-35 kV.

Sähkösuodattimia (mekaanisilla tasasuuntaajilla) jopa 100-200 kW:n tehoon tarkoitettuja muuntajaasennuksia käytetään laajalti kaasun puhdistukseen. Nämä laitteistot saavat tehonsa teollisuuden taajuuden vaihtovirralla erityisistä muuntajista, joiden ensiökäämin jännite on 6-10 kV. ja 110 kV asti toisiokäämissä näiden asetusten tehokerroin on 0,7-0,8. Korkeajännitepuolen kuormitus on symmetrinen ja tasainen Sähkökatkokset ovat sallittuja, niiden kesto riippuu tuotantoprosessista. Toimialoilla, kuten kemiantehtailla, nämä laitokset voidaan luokitella 1. ja 2. luokkiin.

Tuotantomekanismien sähkömoottorit

Tämän tyyppisiä vastaanottimia löytyy kaikista teollisuusyrityksistä Kaikentyyppisiä moottoreita käytetään nykyaikaisten työstökoneiden käyttämiseen. Moottoreiden teho vaihtelee murto-osista satoihin kilowatteihin ja enemmän Koneissa, joissa vaaditaan suuria pyörimisnopeuksia ja sen säätöä, käytetään tasavirtamoottoreita, jotka saavat voimansa tasasuuntaajayksiköistä. Verkkojännite 660-380/220 V taajuudella 50 Hz Tehokerroin vaihtelee suuresti riippuen teknologisesta prosessista Tehonsyötön luotettavuuden kannalta tämä vastaanotinryhmä kuuluu yleensä 2. luokkaan useita koneita, joissa sähkökatkoksia ei voida hyväksyä turvallisuusolosuhteiden vuoksi (mahdolliset käyttöhenkilöstön vammat) ja mahdollisten tuotteiden vaurioiden vuoksi, erityisesti kun käsitellään suuria, kalliita osia.

Sähköuunit ja sähkölämpöasennukset

Sähköenergian muuntamismenetelmän mukaan lämmöksi se voidaan jakaa:

) vastusuunit;

) induktiouunit ja -laitteistot;

) valokaariuunit;

) sekalämmitteiset uunit.

Resistanssiuunit jaetaan lämmitysmenetelmän mukaan epäsuoraan toimiviin uuneihin ja suoratoimiisiin uuneihin. Materiaalin kuumeneminen epäsuorassa uunissa tapahtuu lämmityselementtien tuottaman lämmön johdosta, kun sähkövirta kulkee niiden läpi. Epäsuorat lämmitysuunit ovat asennuksia, joiden jännite on enintään 1000 V ja jotka saavat virtaa useimmissa tapauksissa 380 V verkoista teollisella 50 Hz taajuudella. Uuneja valmistetaan yksi- ja kolmivaiheisella teholla yksiköistä useisiin tuhansiin kilowatteihin. Tehokerroin on useimmissa tapauksissa 1.

Suoravaikutteisissa uuneissa lämmitys tapahtuu lämmitetyssä tuotteessa vapautuvalla lämmöllä, kun sen läpi kulkee sähkövirta. Uunit ovat yksi- ja kolmivaiheisia, joiden teho on enintään 3000 kW; tehonsyöttö tapahtuu teollisella 50 Hz:n taajuusvirralla 380/220 V verkoista tai korkeajänniteverkoista alennusmuuntajien kautta. Tehokerroin on välillä 0,7 - 0,9. Suurin osa vastusuuneista kuuluu luokan 2 sähköenergian vastaanottimiin.

Induktio- ja dielektrisen lämmityksen uunit ja laitteistot jaetaan sulatusuuneihin ja eristeiden karkaisu- ja lämmityslaitteistoihin

Metallin sulaminen inertiauuneissa tapahtuu siinä syntyvän lämmön vaikutuksesta induktiovirran kulkiessa.

Sulatusuunit valmistetaan teräsytimen kanssa ja ilman. Sydänuuneja käytetään ei-rautametallien ja niiden seosten sulattamiseen. Uunit saavat tehonsa 50 Hz:n teollisella taajuusvirralla, jonka jännite on 380 V tai korkeampi tehosta riippuen. Sydänuuneja on saatavana yksi-, kaksi- ja kolmivaiheisina versioina, joiden teho on jopa 2000 kVA. Tehokerroin vaihtelee välillä 0,2-0,8 (alumiinin sulatusuuneissa cos(?) = 0,2-0,4, kuparin sulatuksessa 0,6-0,8). Sydämettömiä uuneja käytetään korkealaatuisen teräksen ja harvemmin ei-rautametallien sulattamiseen. Teollisuusuuneja ilman sydäntä voidaan käyttää 50 Hz:n teollisella taajuusvirralla verkoista, joiden jännite on vähintään 380 V, ja suurtaajuusvirralla 500-10 000 Hz tyristori- tai sähkökonemuuntimista. Muuntajien käyttömoottorit saavat tehonsa teollisuustaajuusvirrasta.

Uuneja valmistetaan jopa 4500 kVA teholla, niiden tehokerroin on erittäin alhainen: 0,05 - 0,25. Kaikki sulatusuunit kuuluvat luokan 2 sähköenergian vastaanottimiin. Karkaisu- ja läpikuumennuslaitteistot, käyttötarkoituksesta riippuen, saavat virtaa taajuuksilla 50 Hz - satoja kilohertsejä.

Virtalähde suurtaajuisille yksiköille valmistetaan vastaavasti tyristori- tai induktorityyppisistä konemuuntimista ja putkigeneraattoreista. Nämä asennukset kuuluvat luokan 2 sähköenergian vastaanottimiin.

Eristeiden lämmitysasennuksissa kuumennettu materiaali sijoitetaan kondensaattorin sähkökenttään ja kuumeneminen tapahtuu siirtymävirtojen vaikutuksesta. Tätä asennusryhmää käytetään laajalti puun liimaamiseen ja kuivaamiseen, puristusjauheiden kuumentamiseen, muovien juottamiseen ja hitsaukseen, tuotteiden sterilointiin jne. Virta syötetään virralla, jonka taajuus on 20-40 MHz tai suurempi. Keskeytymättömän virransyötön osalta eristeiden lämmityslaitteistot kuuluvat luokan 2 sähköenergian vastaanottimiin.

Lämmitysmenetelmän mukaan valokaariuunit jaetaan suoriin ja epäsuoriin uuneihin. Suoravaikutteisissa uuneissa metallin kuumennus ja sulattaminen tapahtuu elektrodin ja sulan metallin välissä palavan sähkökaaren synnyttämän lämmön avulla. Suorakaariuunit jaetaan useisiin tyyppeihin, joista tyypillisiä ovat teräksen valmistus ja tyhjiö.

Terässulatusuunit saavat tehonsa teollisuuden 6-110 V:n taajuusvirralla alaslaskettavien muuntajien kautta. Uuneja valmistetaan kolmivaiheisina, joiden teho on jopa 45 000 kVA yksikköä kohden. Tehokerroin 0,85-0,9. Käytön aikana, panoksen sulamisen aikana kaariterässulatusuuneissa, esiintyy usein käyttöoikosulkuja (SC). ylittää nimellisarvon 2,5-3,5 kertaa. Oikosulku aiheuttaa sähköaseman väylien jännitteen laskua, mikä vaikuttaa negatiivisesti muiden sähköenergian vastaanottimien toimintaan. Tältä osin valokaariuunien ja muiden kuluttajien yhteiskäyttö yhteiseltä sähköasemalta on sallittua, jos voimakkaasta sähköjärjestelmästä virran saaneen uunien kokonaisteho ei ylitä 40 prosenttia alasvirta-aseman tehosta, ja kun virtaa käytetään vähän virtaa käyttävästä järjestelmästä, 15-20 %

Tyhjiökaariuunit valmistetaan teholla 2000 kW asti. Tehoa syötetään tasavirralla, jonka jännite on 30-40 V. Sähköenergian lähteinä käytetään sähkökonemuuntimia ja puolijohdesuuntaajia, jotka on kytketty 50 Hz:n vaihtovirtaverkkoon.

Metallin kuumennus epäsuorassa uunissa tapahtuu välissä palavan sähkökaaren tuottaman lämmön avulla hiilielektrodit Epäsuorasti kuumennettuja kaariuuneja käytetään kuparin ja sen seosten sulattamiseen. Uunien teho on suhteellisen pieni (jopa 500 kVA); teho syötetään teollisuustaajuudella 50 Hz erityisistä uunimuuntajista. Keskeytymättömän virransyötön osalta nämä uunit kuuluvat luokan 1 sähköenergian vastaanottimiin, mikä mahdollistaa lyhytaikaiset sähkökatkot.

Sekalämmitteiset sähköuunit voidaan jakaa malmilämpöuuneihin ja sähkökuonan uudelleensulatusuuneihin.

Malmilämpöuuneissa materiaalia lämmitetään lämmöllä, joka vapautuu sähkövirran kulkeessa varauksen läpi ja valokaaren palaessa. Uuneja käytetään ferroseosten, korundin, valuraudan, lyijyn sulattamiseen, fosforin sublimaatioon, kuparin ja kupari-nikkelikiven valmistukseen. Tehoa syötetään teollisuustaajuusvirralla alennusmuuntajien kautta. Joidenkin uunien teho on erittäin korkea, jopa 100 MVA (uuni keltaisen fosforin sublimointiin). Tehokerroin 0,85-0,92. Keskeytymättömän virransyötön osalta malmilämpöprosessien uunit kuuluvat luokan 2 sähköenergian vastaanottimiin.

Sähkökuonan uudelleensulatusuuneissa lämmitys tapahtuu kuonassa vapautuvan lämmön johdosta, kun virta kulkee sen läpi. Kuona sulaa sähkökaaren lämmöllä. Sähkökukan uudelleensulatusta käytetään korkealaatuisten terästen ja erikoisseosten valmistukseen. Uunit saavat tehonsa teollisella 50 Hz:n taajuusvirralla alaspäinmuuntajien kautta, yleensä 6-10 kV verkoista, joiden toisiojännite on 45-60 V. Uunit ovat pääsääntöisesti yksivaiheisia, mutta voivat myös olla kolmivaiheinen. Tehokerroin 0,85-0,95. Sähkökuonan uudelleensulatusuunit kuuluvat tehonsyötön luotettavuudeltaan luokan 1 sähköenergian vastaanottimiin.

Toimitettaessa virtaa korjaamoille, joissa on kaiken tyyppisiä tyhjiösähköuuneja, on otettava huomioon, että tyhjiöpumppujen virransyötön katkeaminen johtaa onnettomuuksiin ja kalliiden tuotteiden virheisiin. Nämä uunit on luokiteltava luokan 1 sähköenergian vastaanottimiksi.

Sähköhitsausasennukset

Miten vastaanottimet jaetaan vaihto- ja tasavirralla toimiviin asennuksiin. Teknisesti hitsaus on jaettu kaari- ja kontaktihitsaukseen ja työsuoritustavan mukaan - manuaaliseen ja automaattiseen.

DC-sähköhitsausyksiköt koostuvat AC-moottorista ja DC-hitsausgeneraattorista. Tällaisessa järjestelmässä hitsauskuorma jakautuu tasaisesti kolmeen vaiheeseen AC-syöttöverkossa, mutta sen aikataulu pysyy vaihtelevana. Tällaisten laitteistojen tehokerroin nimelliskäyttöolosuhteissa on 0,7-0,8; tyhjäkäynnillä tehokerroin putoaa 0,4:ään. Tasavirtahitsausyksiköiden joukossa on myös tasasuuntaajayksiköitä.

Vaihtovirtasähköhitsausyksiköt toimivat teollisuuden 50 Hz:n vaihtovirtataajuudella ja edustavat yksivaiheista kuormaa kaari- ja vastushitsauslaitteiden hitsausmuuntajien muodossa. Vaihtovirtahitsaus tuottaa yksivaiheisen kuormituksen jaksoittaisella toiminnalla, vaiheiden epätasaisella kuormituksella ja yleensä alhaisella tehokertoimella (0,3-0,35 kaarella ja 0,4-0,7 vastushitsauksella). Hitsauslaitteistot saavat virtaa verkoista, joiden jännite on 380-220 V. Rakennus- ja asennustyömailla hitsausmuuntajille on ominaista säännölliset liikkeet syöttöverkossa. Tämä seikka on otettava huomioon syöttöverkkoa suunniteltaessa. Hitsauslaitteistot kuuluvat tehon luotettavuuden kannalta luokan 2 sähköenergian vastaanottimiin.

Johtopäätös

Automaation edistyminen on mahdollistanut jatkuvan metallurgisen laitoksen projektin luomisen, jossa eri prosessit yhdistetään yhdeksi virtausjärjestelmäksi. Osoittautuu, että masuunilla on edelleen keskeinen paikka koko prosessissa. Onko mahdollista tulla toimeen ilman verkkotunnusta?

Masuunituotannon tai, kuten sitä kutsutaan, suoran raudan tuotannon ongelma on ratkaistu vuosikymmeniä. Tähän suuntaan on edistytty merkittävästi. On syytä uskoa, että 70-luvulla otetaan käyttöön melko suuret suorat raudan pelkistyslaitokset, joiden päivittäinen tuotanto on 500 tonnia, mutta masuunituotanto säilyttää asemansa vielä vuosikymmeniä.

Domeeniton prosessi voidaan kuvitella esimerkiksi näin. Pyörivässä putkiuunissa rautamalmi muunnetaan raudaksi. Magneettien avulla rautajyvät erotetaan muusta massasta - ja puhdas tuote on valmis jatkokäsittelyyn. Valmiit tuotteet voidaan leimata rautajauheesta. Siitä voidaan valmistaa erilaatuista terästä lisäämällä tarvittavia lisäaineita (seosaineita).

Jättivoimaloiden käyttöönoton myötä Neuvostoliiton metallurgia saa paljon halpaa sähköä. Tämä luo suotuisat olosuhteet sähkömetallurgisen tuotannon kehittymiselle ja sähkön entistä laajemmalle käytölle kaikissa rautaseosten käsittelyn myöhemmissä vaiheissa.

Atomifysiikan menestykset saivat aikaan ajatuksen niin sanotusta säteilymetallurgiaasta. Akateemikko I.P. Bardin (1883-1960) ilmaisi rohkean, melkein fantastisen idean metallurgian tulevasta kehityksestä. "Luulen", hän sanoi, "että aluksi ihmiset alkavat "konstruoida" tarvittavan koostumuksen omaavia seosteräksiä käyttämällä radioaktiivista vaikutusta, lisäämättä niihin harvinaisia ​​ja kalliita seostavia lisäaineita, vaan luomalla ne suoraan sulan teräksen kauhaan. Rautaatomeista, ehkä, rikistä ja fosforista, sädevirran vaikutuksesta sulassa metallissa tapahtuu kohdennettuja ydinmuutoksia."

Tulevien sukupolvien tutkijoiden on työskenneltävä tämän ja muiden kiehtovien ongelmien ratkaisemiseksi. Rautametallurgia odottaa uusia löytäjiä.

Tässä esseessä olemme mielestämme saavuttaneet tavoitteemme ja tarkastelleet sähkön siirtymistä etäisyyksille ja sen käyttöä välttämättömänä komponenttina sähköteräksen valmistusprosessissa. Ja myös, meistä näyttää, olemme suorittaneet kaikki asettamamme tehtävät, nimittäin: opimme lisää kirjallisuutta, joka auttoi meitä tämän työn kirjoittamisessa; tutustui uudentyyppisiin generaattoreihin ja muuntajiin; tarkasteli sähkövirran polkua sen vastaanottamisesta kuluttajalle toimitukseen; ja lopuksi tutkimme sähköteräsuunissa tapahtuvia fysikaalisia ja mekaanisia prosesseja.

Bibliografia

1. Babich V.K., Lukashkin N.D., Morozov A.S. et al./Metallurgisen tuotannon perusteet (rautametallurgia). Oppikirja toisen asteen ammatillisille oppilaitoksille - M.: Metallurgia, 1988. 272 ​​​​s.

Barg I. G., Valk H. Ya., Komarov D. T.; Ed. Barga I.G./0,4-20 kV sähköverkkojen ylläpidon parantaminen Seldskin alueella - M.: Energia, 1980. - 240 s., ill.

Bornatsky I. I., Blashchuk N. M., Yargin S. A., Strok V. I./Leveän profiilin teräsvalmistajan assistentti: Oppikirja toisen asteen ammatillisille oppilaitoksille - M.: Metallurgia, 1986. 456 s.

Zubkov B.V., Chumakov S.V./Encyclopedic Dictionary of Young Technicians - M.: Pedagogika, 1980. - 512 s., ill.

Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B. / Fysiikka: Oppikirja. 10 luokalle keskim. koulu - M.: Koulutus, 1990. - 223 s.: ill.

Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B. / Fysiikka: Oppikirja. 10 luokalle keskim. koulu - 9. painos, tarkistettu. - M.: Koulutus, 1987. - 319 s., 4 s. sairas: sairas.

Chigrai I.D. Teräsvalmistajan apulainen. M.: Metallurgy, 1977. 304 s.

Voimalinjojen rakentamisen tarvetta selittää sähkön tuotanto pääasiassa suurilla voimalaitoksilla, jotka ovat kaukana kuluttajista - suhteellisen pienistä vastaanottimista laajoille alueille.

Voimalaitokset sijoitetaan ottaen huomioon useiden tekijöiden yhteisvaikutus: energiaresurssien saatavuus, niiden tyypit ja varat; kuljetusmahdollisuudet; energiankulutusnäkymät tietyllä alueella jne. Sähköenergian siirto kaukaa tarjoaa useita etuja, jotka mahdollistavat:

Käytä etäisiä energialähteitä;

Vähennä generaattoreiden kokonaisvaratehoa;

Käytä aikaeroa eri maantieteellisillä leveysasteilla, joissa niissä olevat maksimikuormat eivät täsmää;

Hyödynnä vesivoimaloiden tehoa täydellisemmin;

Lisää kuluttajien virransyötön luotettavuutta jne.

Tietyn alueen yksittäisten kuluttajien väliseen sähkönjakoon ja sähköjärjestelmien liittämiseen tarkoitetut voimajohdot voidaan kuljettaa sekä pitkiä että lyhyitä matkoja ja ne on tarkoitettu siirtämään erikokoisia tehoja. Pitkän matkan passeissa sillä on suuri merkitys läpijuoksu, eli suurin voima, joka voidaan siirtää voimalinjoja pitkin, ottaen huomioon kaikki rajoittavat tekijät.

Vaihtovirtasähköjohtojen osalta voidaan likimäärin olettaa, että suurin teho, jonka ne voivat lähettää, on suunnilleen verrannollinen jännitteen neliöön ja kääntäen verrannollinen lähetyksen pituuteen. Rakenteen hinta voidaan myös hyvin karkeasti katsoa verrannolliseksi jännitteen suuruuteen. Siksi sähköenergian pitkän matkan siirron kehittämisessä on taipumus lisätä jännitettä pääasiallisena suorituskyvyn lisäämiskeinona. Ensimmäisten voimalinjojen luomisen jälkeen jännite on noussut 1,5-2 kertaa noin 10-15 vuoden välein. Jännitteen nousu mahdollisti voimalinjojen pituuden ja lähetettävien tehojen lisäämisen. Näin ollen 1900-luvun 20-luvulla sähköä siirrettiin maksimietäisyyksillä noin 100 km. 1930-luvulle mennessä nämä etäisyydet olivat kasvaneet 400 kilometriin, ja 1960-luvulla voimalinjojen pituus oli 1000-1200 km (esimerkiksi Volgograd-Moskova voimansiirtolinja).

Voimalinjojen siirtokapasiteetin lisääminen saavutetaan pääosin jännitettä nostamalla, mutta olennaista on myös voimalinjojen suunnittelun muuttaminen ja erilaisten lisäkompensointilaitteiden käyttöönotto, joissa siirrettyä tehoa rajoittavien parametrien vaikutusta vähennetään. Esimerkiksi voimalinjoilla, joiden jännite on 330 kV ja enemmän, kunkin vaiheen johdot jaetaan useisiin sähköisesti kytkettyihin johtimiin, kun taas linjojen parametrit paranevat merkittävästi (sen reaktanssi pienenee); käytetään niin kutsuttua sarjakompensointia - kondensaattorien sisällyttäminen linjaan jne.

Mahdollisuus nostaa maksimitehoa edelleen edellyttää jännitteiden lisäämistä ja voimalinjojen rakenteen muuttamista. Ne liittyvät yleiseen tekniseen kehitykseen, erityisesti puolijohdetekniikan kehitykseen, edistyneiden materiaalien luomiseen ja uusien energiansiirtomuotojen kehittämiseen.

Suurin maksimitehoisia tasavirtajohtoja rakennettaessa on välttämätöntä suorittaa vaihtovirran suora muuntaminen tasavirraksi linjan alussa ja tasavirran käänteinen muuntaminen vaihtovirraksi linjan lopussa, mikä aiheuttaa tiettyjä teknisiä ja taloudellisia vaikeuksia.

Langattomissa voimalinjoissa on perustavanlaatuinen mahdollisuus käyttää sähkömagneettisia aaltoja tai suurtaajuisia värähtelyjä, jotka on suunnattu aaltoputkia pitkin. Näiden voimalinjojen käytännön toteutus teollisuudessa ei kuitenkaan ole tällä hetkellä hyväksyttävää niiden alhaisen hyötysuhteen vuoksi.

Sähköenergian siirtämiseen voidaan käyttää suprajohtavia linjoja, joissa jännitettä voidaan merkittävästi alentaa. Suprajohtavuutta lähellä oleva vaikutus saavutetaan johtimien syväjäähdytyksellä. Tässä tapauksessa voimalinjoja kutsutaan kryogeenisiksi. Tällä kysymyksellä on historiaa. Jo vuonna 1911 hollantilainen fyysikko G. Kamerlingh-Onnes totesi, että kun elohopea jäähdytetään alle 4 K:n lämpötilaan, sen sähkövastus katoaa kokonaan. Se ilmestyy jälleen äkillisesti, kun lämpötila nousee kriittisen arvon yläpuolelle. Tätä ilmiötä kutsuttiin suprajohtavuus. Tietysti, jos energiainsinöörit hankkisivat tällaisia ​​materiaaleja, he korvaisivat tavalliset johtimet niillä, voimalinjat toimittaisivat energiaa valtavia määriä erittäin pitkiä matkoja ilman häviötä. Olisi mahdollista lisätä merkittävästi tehokkaiden energiaintensiivisten laitteiden (sähkömagneetit, muuntajat, sähkökoneet) tehokkuutta ja välttää monet osien ylikuumenemiseen, sulamiseen ja tuhoutumiseen liittyvät vaikeudet.

Kaikki tämä jäi kuitenkin vain haaveiksi, vaikka itse ilmiöstä ei ollut epäilystäkään. Monia suprajohtimia on löydetty. Jaksotaulukossa ne osoittautuivat 28 elementiksi. Mutta niobiumin korkein kriittinen lämpötila ei ylittänyt 10 K. Suprajohtavuuden mahdollisuuksia rajoittivat siksi jyrkästi erittäin alhaisia ​​lämpötiloja ylläpitävien laitteistojen korkeat kustannukset ja monimutkaisuus. Molybdeenin ja teknetiumin lejeeringit nostivat kriittisen lämpötilan 14 K:iin. Lisäksi oli mahdollista saada niobiumin, alumiinin ja germaniumin yhdiste, jonka kriittinen lämpötila oli 21 K. Useiden satojen nykyään tunnettujen suprajohtavien aineiden osalta tämä on ennätysluku.

Käytännön tutkimukset ovat osoittaneet, että kriittisen lämpötilan noustessa suprajohteiden määrä vähenee. Jotkut asiantuntijat jopa uskoivat, että olisi mahdotonta paeta erittäin alhaisten lämpötilojen vankeudesta. Jossain noin 25 K on korkein mahdollinen kriittinen lämpötila.

Suprajohtavuuden kokeellisen löydön jälkeen teoreettiset fyysikot yrittivät pitkään ymmärtää käsittämättömän ilmiön olemuksen. Ja vasta puoli vuosisataa myöhemmin, vuonna 1957, ilmestyi ensimmäinen vakava suprajohtavuuden teoria. Muut seurasivat. He kantoivat paljon epätavallisia asioita. Joten esimerkiksi luodun teorian mukaan suprajohteen elektronit, vastoin tunnettua Coulombin lakia, joka määrää, että kaikki samalla tavalla varautuneet hiukkaset hylkivät toisiaan, päinvastoin, vetävät puoleensa ja yhdistyvät pareiksi. Todettiin, että metallien ja metalliseosten lisäksi... orgaaniset aineet voivat olla suprajohtajia. Yksi teorian merkittävimmistä johtopäätöksistä oli seuraava. Metallinen vety sen poikkeuksellisten ominaisuuksien ansiosta- valoprotonit sijaitsevat kidehilan solmuissa, sillä sen suprajohtavuus voi olla suhteellisen korkea, käytännössä hyväksyttävä, luokkaa 220K tai-53 0 C. Ja vielä yksi asia: on mahdollista, että aineen siirtoprosessi molekyylifaasista atomifaasiin on peruuttamaton. Kun ulkoinen paine poistetaan, vety ei välttämättä menetä suprajohdeominaisuuksiaan pitkään aikaan. /

Nyt on käynyt selväksi: jotta saadaan materiaali, jolla on suprajohtavia ominaisuuksia normaaleissa olosuhteissa, on tarpeen hallita useiden sadan kilopascalin luokkaa oleva painealue. Nämä suuruudet ovat meidän inhimillisesti katsottuna valtavia. Ne ovat verrattavissa vain maan keskipisteen paineisiin (noin 300 kPa siellä). Tavoitteeseen johtava tie on avautunut tutkijoiden eteen, vaikka laboratoriokokeessakaan ei ole vielä pystytty saavuttamaan tällaista painetta ja tietysti kiinteää vetyä - suprajohtetta normaalilämpötilassa.

Vaihtoehto sähköenergian siirtämiselle etäisyydellä vaihto- ja tasavirralla lämpövoimaloista kuluttajille on polttoaineen kuljetus. Vertaileva analyysi mahdollisista energiantoimitusvaihtoehdoista kuluttajille osoittaa, että korkeakalorinen kivihiili (yli 4000 kcal/kg) on ​​yleensä suositeltavaa kuljettaa rautateitse (jos sellainen on). Monissa tapauksissa, kun maakaasua ja öljyä käytetään voimalaitoksissa, on suositeltavaa siirtää ne putkistojen kautta (kuva 1). Kun valitset menetelmää energian siirtoon etäisyyden yli, on otettava huomioon suuri joukko asioita, kuten sähköjärjestelmän vahvistaminen voimansiirron rakentamisen aikana, virtalähde, linjojen lähellä sijaitsevat kuluttajat, kuormituksen lisääminen rautatiet jne.

Analysoitaessa energiajärjestelmien kehitystä useissa maissa voidaan tunnistaa kaksi pääsuuntausta:

1) voimalaitosten tuominen lähemmäksi kulutuskeskuksia tapauksissa, joissa yhtenäisen energiajärjestelmän piiriin kuuluvalla alueella ei ole halpoja energialähteitä tai kun lähteet on jo käytetty;

2) voimalaitosten rakentaminen halpojen energialähteiden lähelle ja sähkön siirto sen kulutuskeskuksiin.

Voimansiirtolinjat, öljyputket ja kaasuputket muodostavat maan yhtenäisen energiahuoltojärjestelmän. Sähkö-, öljy- ja kaasunjakelujärjestelmät on suunniteltava, rakennettava ja niitä on käytettävä tietyssä yhteistyössä toistensa kanssa muodostaen Yhtenäinen energiajärjestelmä.

Kuva 1 - Erilaisten energiansiirtomenetelmien ominaisuudet etäisyyden yli: Z- arvioidut kustannukset, l- etäisyys; 1 - kaksiraiteinen rautatie, 2 - kaasuputket, 3 - öljyputket, 4 - voimansiirto asemilla, jotka toimivat halvalla hiilellä

Sähkön siirrolle etäisyydellä käyttämällä resonoivaa yksijohdinjärjestelmää on ominaista alhaiset taloudelliset kustannukset verrattuna perinteisiin tekniikoihin. Samanaikaisesti johdoissa ei ole käytännössä lainkaan häviöitä (satoja kertoja vähemmän kuin perinteisellä sähköenergian siirtomenetelmällä). Kaapeleiden asennuskustannukset pienenevät merkittävästi – jopa 10 kertaa. Sähköturvallisuuden korkea taso taataan ympäristölle ja ihmisille.

Kuvaus:

Yksi nykyajan energian kiireellisimmistä ongelmista on sähkön siirtäminen etäisyyksille alhaisin taloudellisin kustannuksin ja energiansäästön varmistaminen.

Käytännössä sähköenergian siirtämiseen pitkiä matkoja käytetään pääsääntöisesti kolmivaiheisia järjestelmiä, joiden toteuttaminen vaatii vähintään 4 johdot, jolla on seuraavat merkittävät haitat:

– suuret sähköenergiahäviöt johtimissa, niin sanotut Joule-häviöt,

– tarve käyttää välimuuntaja-asemia kompensoimaan johtojen energiahäviöitä,

– johtojen oikosulusta johtuvat onnettomuudet, mukaan lukien vaaralliset sääilmiöt (voimakas tuuli, jää johtojen päällä jne.),

– korkea kulutus rautaa sisältämättömät metallit,

– korkeat taloudelliset kustannukset kolmivaiheisten sähköverkkojen rakentamisesta (useita miljoonia ruplaa kilometriä kohden).

Edellä mainitut haitat voidaan eliminoida käyttämällä sähköenergian siirtämiseen resonoivaa yksijohtimista N. Teslan ideoihin perustuvaa järjestelmää, jota on muunnettu ottaen huomioon tieteen ja tekniikan nykyaikainen kehitys. Tällä hetkellä on kehitetty resonoivan yksijohtimisen sähköenergian siirtojärjestelmän tekniikkaa.

Resonoiva yksijohdin aaltoputki järjestelmä sähköenergian siirtämiseksi korkeammalla taajuudella 1-100 kHz ei käytä aktiivista johtovirtaa suljetussa piirissä. Resonoivassa yksijohtimisjohdossa ei ole suljettua silmukkaa, ei ole liikkuvia virran ja jännitteen aaltoja, mutta on seisovia (stationaarisia) loiskapasitiivisia aaltoja ja jännitteitä, joiden vaihesiirto on 90°. Lisäksi aktiivisen virran puuttumisen ja virtasolmun läsnäolon vuoksi rivit ei ole enää tarvetta luoda korkean lämpötilan johtamistilaa sellaiseen linjaan, ja joulehäviöt muuttuvat merkityksettömiksi, koska linjassa ei ole suljettuja aktiivisia johtavuusvirtoja ja merkityksettömiä avoimen kapasitiivisen virran arvoja paikallaan olevien solmujen lähellä. virtaaallot linjassa.

Ehdotettu tekniikka perustuu kahden resonanssipiirin, joiden taajuus on 0,5-50 kHz, ja piirien välisen yksijohdinjohdon käyttöön (katso kuva 1), jonka verkkojännite on 1-100 kV jänniteresonanssitilassa.

Linjalanka on ohjauskanava, jota pitkin sähkömagneettinen energia liikkuu. Sähkömagneettisen kentän energia jakautuu ympäriinsä kapellimestari rivit.

Riisi. 1. Resonoivan yksijohtimisen voimansiirtojärjestelmän sähkökaavio

1 – suurtaajuusgeneraattori; 2 – nostomuuntajan resonanssipiiri; 3 – yksijohtiminen linja; 4 – alennusmuuntajan resonanssipiiri; 5 – tasasuuntaaja; 6 – muunnin.

Kuten tehdyt laskelmat ja kokeet osoittavat, tällä sähköenergian siirtomenetelmällä johdoissa ei käytännössä ole häviöitä (satoja kertoja vähemmän kuin perinteisessä sähköenergian siirtomenetelmässä) ja tämä tekniikka on turvallinen ympäristölle ja ihmisille.

Perinteisen tehonsyöttöjärjestelmän koordinoimiseksi ehdotetun järjestelmän kanssa, sovituslaitteet ja muuntimet, jotka asennetaan yksijohdinlinjan alkuun ja loppuun ja mahdollistavat tavallisten AC- tai DC-sähkölaitteiden käytön tulossa ja lähdössä.

Tällä hetkellä on kehitetty teknologiaa sähkön siirtoon jopa 100 kW teholla. Suuremman tehon sähkön siirto edellyttää elektronisten laitteiden käyttöä (transistorit, tyristorit, diodit jne.), joiden teho ja luotettavuus on kasvanut. Lisätutkimusta tarvitaan yli 100 kW:n sähköä kuluttavien laitosten energiahuolto-ongelman ratkaisemiseksi.

Edut:

– sähköenergia siirretään reaktiivisella kapasitiivisella virralla resonanssitilassa,

– luvaton energian käyttö on vaikeaa,

– sähkölinjojen rakentamiskustannusten aleneminen,

– mahdollisuus korvata ilmajohtoja yksijohtimisilla kaapelilinjoilla,

– merkittävät säästöt ei-rautametallien osalta, koska kaapelin poikkipinta-ala on 3-5 kertaa pienempi kuin perinteisen kolmivaiheisen voimansiirtojärjestelmän poikkipinta, johtojen alumiini- ja kuparipitoisuutta voidaan vähentää 10 kertaa,

– linjojen kääntösäteen merkittävä pieneneminen, mikä on erittäin tärkeää kaapeleita vedettäessä kaupunkiympäristössä,

– merkittävä (jopa 10-kertainen) kustannusten aleneminen kaapelien asennuksessa,

– ei ole vaiheiden välistä oikosulkua,

– varmistaa korkean tason sähköturvallisuuden ympäristölle ja ihmisille,

– yksijohdinjohdon sähköhäviöt ovat pieniä,

– sähköä voidaan siirtää pitkiä ja erittäin pitkiä matkoja,

– oikosulut eivät ole mahdollisia yksijohtimisessa kaapelissa ja yksijohtiminen kaapeli ei voi aiheuttaa tulipaloa,

- ei vaadi huoltoa,

– heikentyneen magneettikentän läsnäolo,

- ei vaikuta sääolosuhteisiin,

– luonnonmaisema ei häiriinny,

- etuetuoikeuden puute,

– Johdoissa ei käytännössä ole häviöitä (satoja kertoja vähemmän kuin perinteisellä sähköenergian siirtomenetelmällä).

Miten sähköä siirretään pitkiä matkoja?
siirrettäessä sähköä pitkiä matkoja he käyttävät
langaton sähkönsiirto kaukaa
siirtää sähköä pitkiä matkoja ilman johtoja video
sähkön siirto etäisyys historia esitys abstrakti viesti
sähköhäviöt siirrettäessä pitkiä matkoja
voimansiirron etäisyysmuuntajien esittely
kaavio sähkön siirron ongelmaperiaatteista pitkiä matkoja
sähkön tuotanto ja siirto etäältä
essee aiheesta sähkön etäsiirto
kaavio menetelmistä sähkön siirtämiseksi etäisyyden yli
muuntajat, jotka siirtävät sähköä etäältä
sähkön siirto etäisyyden kautta resonoivalla yksijohtimisjärjestelmällä ilman johtoja muuntajan tuotanto ja jakelu häviöt Tyumenenergosbyt palvelutariffit TNS Energy Vologdaenergosbyt kuluttajille henkilökohtaisen tilin kautta henkilökohtainen tili teko verkko Krasnoyarskenergosbyt energysbyt järjestelmä puhelin fysiikka palvelujen tarjoaminen organisaatioehto

Kysyntätekijä 458

Äänestykset

Tarvitseeko maamme teollistumista?

• Kyllä, tarvitsemme sitä (90%, 2 486 ääntä)
• Ei, ei tarvita (6%, 178 ääntä)
• En tiedä (4%, 77 ääntä)

Etsi teknologioita

Löydetyt tekniikat 1

Saattaa olla mielenkiintoista: