את החשמל המופק לא ניתן לאחסן אותו יש להעביר מיד לצרכנים. כאשר הומצאה שיטת התחבורה האופטימלית, החלה ההתפתחות המהירה של תעשיית החשמל החשמלית.

כַּתָבָה

הגנרטורים הראשונים נבנו ליד צרכני האנרגיה. הם היו בעלי הספק נמוך ונועדו רק לספק חשמל לבניין בודד או לבלוק עירוני. אבל אז הגיעו למסקנה שהרבה יותר משתלם לבנות תחנות גדולות באזורים שבהם מרוכזים משאבים. אלו תחנות כוח הידרואלקטריות חזקות על נהרות, תחנות כוח תרמיות גדולות לצד מכרות פחם. זה דורש העברת חשמל למרחקים.

ניסיונות ראשונים לבנות קווי תמסורת נתקלו בעובדה שכאשר מחברים את הגנרטור למקלטי חשמל בכבל ארוך, ההספק בקצה קו ההולכה ירד מאוד עקב הפסדי חימום אדירים. היה צורך להשתמש בכבלים בעלי שטח חתך גדול יותר, מה שייקר אותם משמעותית, או להגביר את המתח כדי להפחית את הזרם.

לאחר ניסויים בהעברת זרם חילופין ישיר וחד פאזי באמצעות קווי מתח גבוה, ההפסדים נותרו גבוהים מדי - ברמה של 75%. ורק כאשר דוליבו-דוברובולסקי פיתחה מערכת זרם תלת פאזי, נעשתה פריצת דרך בהולכת החשמל: הם השיגו הפחתה בהפסדים של עד 20%.

חָשׁוּב!כיום, רובם המכריע של קווי החשמל משתמשים בזרם חילופין תלת פאזי, אם כי גם קווי מתח זרם ישר מפותחים.

תכנית העברת חשמל

ישנם מספר חוליות בשרשרת מהפקת אנרגיה ועד קבלתה על ידי הצרכנים:

• גנרטור בתחנת כוח המייצר חשמל במתח של 6.3-24 קילו וולט (יש יחידות נפרדות בעלות מתח נקוב גבוה יותר);
• הגברת תחנות משנה (PS);
• קווי הולכת חשמל למרחקים ארוכים במיוחד וראשיים במתח של 220-1150 קילו וולט;
• תחנות משנה צומת גדולות המפחיתות מתח ל-110 קילו וולט;
• קווי חשמל 35-110 קילו וולט להעברת אנרגיה חשמלית למרכזי אספקה;
• תחנות משנה ירידה נוספות - מרכזי אספקה ​​שבהם הם מקבלים מתח של 6-10 קילו וולט;
• קווי חשמל חלוקה 6-10 קילו וולט;
• נקודות שנאי (TP), נקודות הפצה מרכזיות, הממוקמות ליד צרכנים, להפחתת המתח ל-0.4 קילו וולט;
• קווי מתח נמוך לאספקת בתים וחפצים אחרים.

תוכניות הפצה

קווי חשמל הם עיליים, כבלים וכבל-מעל. כדי להגביר את האמינות, הספק החשמלי מועבר ברוב המקרים במספר דרכים. כלומר, שני קווים או יותר מחוברים לאוטובוסי התחנות.

ישנן שתי תוכניות חלוקת חשמל עבור 6-10 קילו וולט:

1. תא מטען, כאשר קו 6-10 קילו וולט נפוץ להנעת מספר תחנות שנאים, שניתן למקם לכל אורכו. אם קו החשמל הראשי מקבל חשמל משני מזינים שונים משני הצדדים, מעגל זה נקרא מעגל טבעת. יתר על כן, בפעולה רגילה, הוא מופעל ממזין אחד ומנתק מהשני על ידי מיתוג התקנים (מתגים, מנתקים);

1. רַדִיאָלִי. בתכנית זו, כל הכוח מרוכז בקצה קו החשמל, שנועד לספק חשמל לצרכן בודד.

עבור קווים עם מתח של 35 קילו וולט ומעלה, נעשה שימוש בסכימות הבאות:

1. רַדִיאָלִי. החשמל לתחנת המשנה מגיע באמצעות קו אספקה ​​חד-מעגל או כפול מתחנת משנה צומת אחת. התוכנית החסכונית ביותר היא עם קו אחד, אבל היא מאוד לא אמינה. הודות לקווי חשמל במעגל כפול, נוצר כוח גיבוי;
2. טַבַּעַת. אוטובוסים של תחנות משנה מופעלים על ידי לפחות שני קווי מתח ממקורות עצמאיים. במקרה זה יתכנו סניפים (קווי ברז) בקווי האספקה ​​העוברים לתחנות משנה אחרות. המספר הכולל של תחנות משנה ברז לא צריך להיות יותר משלוש עבור קו מתח אחד.

חָשׁוּב!רשת הטבעת מסופקת על ידי לפחות שתי תחנות צומת, הממוקמות, ככלל, במרחק ניכר זו מזו.

תחנות משנה שנאי

תחנות משנה שנאי, יחד עם קווי חשמל, הם המרכיב העיקרי של מערכת האנרגיה. הם מחולקים ל:

1. הַעֲלָאָה. הם ממוקמים ליד תחנות כוח. הציוד העיקרי הוא שנאי כוח המגבירים מתח;
2. שדרוג לאחור. הם ממוקמים בחלקים אחרים של רשת החשמל הקרובים יותר לצרכנים. מכיל שנאים מטה.

יש גם תחנות ממירים, אבל הן לא תחנות שנאים. הם משמשים להמרת זרם חילופין לזרם ישר, כמו גם להשגת זרם בתדר שונה.

ציוד עיקרי של תחנות משנה:

1. מיתוג מתח גבוה ונמוך. זה יכול להיות סוג פתוח (ORU), סוג סגור (CLD) ושלם (KRU);
2. שנאי כוח;
3. לוח בקרה, חדר ממסר, בו מרוכזים ציוד הגנה ובקרה אוטומטית למיתוג התקנים, אזעקות, מכשירי מדידה ומדדי חשמל. שני סוגי הציוד האחרונים, כמו גם סוגים מסוימים של הגנה, עשויים להיות קיימים גם במתקנים;

1. ציוד עזר לתחנת משנה, הכולל שנאי עזר (TSN), הפחתת מתח מ-6-10 ל-0.4 קילו-וולט, פסים MV 0.4 קילו-וולט עם התקני מיתוג, סוללה, התקני טעינה. מיגון, תאורת תחנות, חימום, מנופי ניפוח שנאי (קירור) וכו' מופעלים מה-MV בתחנות רכבת מתיחה, שנאי עזר יכולים להיות בעלי מתח ראשוני של 27.5 או 35 קילו וולט.
2. מתגים מכילים התקני מיתוג לשנאים, קווי אספקה ​​ויוצאים ומזינים 6-10 קילוואט: מנתקים, מתגים (ואקום, SF6, שמן, אוויר). שנאי מתח (VT) ושנאי זרם (CT) משמשים להנעת מעגלי הגנה ומדידה;
3. ציוד להגנה מפני מתח יתר: מעצורים, מעכבי נחשולי מתח (מגבילי מתח יתר);
4. כורים מגבילי זרם וכיבוי קשת, בנקאי קבלים ומפצים סינכרוניים.

הקישור האחרון של תחנות משנה מטה הוא נקודות שנאי (TP, KTP-complete, MTP-mast). מדובר במכשירים קטנים המכילים 1, 2, לעתים רחוקות 3 שנאים, לפעמים מפחיתים את המתח מ-35, לעתים קרובות יותר מ-6-10 קילו-וולט ל-0.4 קילו-וולט. מפסקי חשמל מותקנים בצד המתח הנמוך. מהם נמשכים קווים המחלקים אנרגיה חשמלית ישירות לצרכנים אמיתיים.

קיבולת קווי חשמל

בעת העברת אנרגיה חשמלית, המחוון העיקרי הוא התפוקה של קווי חשמל. הוא מאופיין בערך הכוח הפעיל המועבר לאורך הקו בתנאי הפעלה רגילים. התפוקה תלויה במתח קו החשמל, אורכו, ממדי החתך וסוג הקו (CL או OHL). במקרה זה, כוח טבעי, ללא תלות באורך קו החשמל, הוא ההספק האקטיבי המועבר לאורך הקו עם פיצוי מלא של הרכיב התגובתי. בפועל, אי אפשר להשיג תנאים כאלה.

חָשׁוּב!ההספק המרבי המועבר עבור קווי מתח עם מתחים של 110 קילו וולט ומטה מוגבל רק על ידי חימום החוטים. בקווי מתח גבוהים יותר נלקחת בחשבון גם היציבות הסטטית של מערכת החשמל.

כמה ערכים של קיבולת קו עילי ביעילות = 0.9:

• 110 קילוואט: הספק טבעי – 30 מגוואט, מקסימום – 50 מגוואט;
• 220 קילוואט: הספק טבעי – 120-135 מגוואט, מקסימום – 350 מגוואט ליציבות ו-280 מגוואט לחימום;
• 500 קילוואט: הספק טבעי – 900 מגוואט, מקסימום – 1350 מגוואט ליציבות ו-1740 מגוואט לחימום.

הפסדי חשמל

לא כל החשמל המופק בתחנת כוח מגיע לצרכן. הפסדי חשמל יכולים להיות:

1. טֶכנִי. נגרמת על ידי הפסדים בחוטים, שנאים וציוד אחר עקב חימום ותהליכים פיזיקליים אחרים;
2. חוסר שלמות של מערכת החשבונאות במפעלי אנרגיה;
3. מִסְחָרִי. מתרחשים עקב מתיחת כוח, בנוסף למכשירי מדידה, ההפרש בין הכוח הנצרך בפועל לזה שנרשם במונה וכו'.

טכנולוגיות הולכת חשמל אינן עומדות במקום. השימוש בכבלים מוליכי-על נמצא בפיתוח, המאפשר לצמצם את ההפסדים לכמעט אפס. שידור כוח אלחוטי אינו עוד פנטזיה לטעינת מכשירים ניידים. ובדרום קוריאה עובדים על יצירת מערכת העברת אנרגיה אלחוטית לתחבורה מחושמלת.

וִידֵאוֹ

משרד החינוך הכללי והמקצועי

המוסד החינוכי הממלכתי של האגודה המדעית והייצורית של אזור סברדלובסק

ליציום מקצועי ניז'ני תגיל "מטאלורג"

תַקצִיר

העברת חשמל למרחקים

מבצע: בכטר ניקולאי ובוריסוב ירוסלב

ראש: המורה לפיזיקה ליודמילה ולדימירובנה רדיק

ניז'ני תגיל 2008

מבוא

פרק 1. זרם חשמלי

פרק 2. הפקת אנרגיה חשמלית

1 אלטרנטור

גנרטור 2 MHD

3 מחולל פלזמה - פלזמטרון

פרק 3. הולכת חשמל

1 קווי מתח

2 שנאי

פרק 4. אנרגיה ליצרן הפלדה

1 ייצור פלדה בתנורים חשמליים

2 מקלטים אופייניים של אנרגיה חשמלית

סיכום

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

מבוא

מתחם רשת החשמל של אזור סברדלובסק, כולל מרכז האנרגיה ניז'ני תגיל, נמצא על סף טרנספורמציות גדולות. על מנת למנוע משבר אנרגיה באוראל התיכונה, ממשלת אזור סברדלובסק פיתחה ואימצה את הכיוונים העיקריים לפיתוח תעשיית החשמל בעשר השנים הבאות. מדובר בראש ובראשונה על הקמת דור חדש, כלומר תחנות כוח המייצרות חשמל, ועל המשך פיתוח מתחם רשת החשמל - הקמה ושחזור של תחנות משנה, נקודות שנאים וקווי מתח במתחים שונים. בשנה שעברה קבענו ואישרנו תוכנית השקעות ארוכת טווח עד 2012, המציינת מתקני חשמל ספציפיים העומדים לבנייה מחדש וכאלה שיש לבנות.

עד שנת 2001 לא היה מחסור בקיבולת אנרגיה באזור תגיל. אבל אז, לאחר שנים רבות של משבר, מפעלי התעשייה שלנו עלו, כמו שאומרים, עסקים בינוניים וקטנים החלו להתפתח באופן פעיל, וצריכת החשמל עלתה באופן משמעותי. כיום, הגירעון בקיבולת האנרגיה בניז'ני תגיל הוא מעל 51 מגה וואט. זה... כמעט שתי ציפיות. אבל ההשוואה עם Lining מותנית. למעשה, הבעיה של מחסור בקיבולת אנרגיה היא כרגע הרלוונטית ביותר עבור החלק המרכזי של ניז'ני תגיל. תחנת המשנה קרסני קאמן, שנבנתה לפני ארבעים שנה, שבה תלויה למעשה אספקת האנרגיה של מרכז העיר, מיושנת מזמן מוסרית ופיזית והיא פועלת על גבול יכולותיה. למרבה הצער, יש למנוע מצרכנים חדשים חיבור לרשת.

ניז'ני תגיל זקוקה לתחנת משנה חדשה - תחנת המשנה Prirechnaya במתח של 110/35/6 קילו וולט. על פי הערכות ראשוניות, סכום ההשקעה ההון בבניית Prirechnaya יהיה כ-300 מיליון רובל. תוכנית ההשקעות Sverdlovenergo עבור Nizhny Tagil כוללת גם את הבנייה מחדש של תחנת המשנה Soyuznaya, בניית תחנת Altaiskaya על Vagonka ונקודת המיתוג דמידובסקי באזור Galyanki, אשר ישפר באופן קיצוני את מערכת אספקת האנרגיה של העיר כולה. האירוע המרכזי של השנה הוא תחנת המשנה Staratel, שבשיקום שלה השקיע Sverdlovenergo 60 מיליון רובל. אירוע נוסף, משמעותי גם כן, בשנת 2007 היה הזמנת שנאי חדש שני בתחנת המשנה גליאנקה.

החלה בניית קו הולכת חשמל Chernoistochinsk - Belogorye עם מתח של 110 קילו וולט ואורך כולל של כמעט 18 קילומטרים. מתקן זה נכלל גם בתוכנית ההשקעות של סברדלובנרגו. הזמנת קו הולכה מתח גבוה חדש תאפשר להפוך את אספקת החשמל לאמינה יותר לא רק עבור מתחם הסקי בהרי Belaya, אלא גם עבור כל השטח הסמוך - הכפרים Uralets, Visim, Visimo-Utkinsk ו התנחלויות אחרות. אני אגיד יותר: פרויקט Belogorye מספק גם הקמת תחנת משנה חדשה Belogorye בכפר Uralets ובנייה מחדש של כל מתחם הרשת של Uralets, שהוא לפחות 20 קילומטרים של רשתות במתח של 0.4-6 קילו-וולט .

לצורך חיבורנו החלטנו להעלות את נושא העברת החשמל לא רק למרחקים, אלא גם להשתמש בו כמרכיב הכרחי בייצור פלדה, שכן המקצוע שלנו קשור קשר בלתי נפרד עם תהליך ייצור פלדה חשמלי זה.

כדי להשיג מטרה זו, החלטנו להציב לעצמנו מספר משימות חשובות: 1) ללמוד ספרות נוספת הקשורה להעברת חשמל ואלקטרו-מטלורגיה; 2) להכיר סוגים חדשים של גנרטורים ושנאים; 3) לשקול את הזרם החשמלי מרגע קבלתו ועד למסירה לצרכן; 4) לשקול את התהליכים הפיזיים והמכאניים של ייצור פלדה בתנורים חשמליים.

בתחילה, אנשים לא ידעו איך להשתמש בפלדה והשתמשו בחומרים ממקור מקומי (נחושת, זהב וברזל מטאוריט) לייצור כלים שונים. עם זאת, שיטות אלו לא הספיקו לצרכי האדם. אנשים חיפשו לעתים קרובות את ההזדמנות להשיג מתכת מעפרות שנמצאו על פני כדור הארץ.

וכך, בתחילת האלף השני והראשון לפני הספירה, התעורר השלב הראשון של המטלורגיה. האנושות עברה להשגה ישירה של ברזל מעפרות על ידי צמצום במבנה פרימיטיבי. היות ובתהליך זה נעשה שימוש בפיצוץ "גולמי" (לא אוויר מחומם), השיטה נקראה נשיפה גולמית.

השלב השני של ייצור הפלדה (מאות XIV-XVIII) התאפיין בשיפור של מחושות ועלייה בנפח של תנורי ניפוח גבינה. הופעתו של גלגל מים והשימוש בו להנעת מפוחי חישול אפשרו להעצים את הפיצוץ, להגביר את הטמפרטורה באח הכבשן ולהאיץ את התרחשותן של תגובות כימיות.

השלב השלישי היה פיתוח של שיטה מתקדמת ופרודוקטיבית יותר לייצור ברזל דל פחמן במצב דמוי בצק - מה שנקרא תהליך שלולית - תהליך המרת ברזל יצוק לברזל על קרקעית הדהוד לוהט (פודינג). ) תנור.

השלב הרביעי (סוף המאה ה-19 ואמצע המאה ה-20) מאופיין בכניסה לייצור של ארבע שיטות לייצור פלדה - בסמר, תומס, אח פתוח, ממיר וייצור פלדה חשמלית, שעליהן, אגב, נרצה לדבר. בערך בתקציר שלנו, כדוגמה לשימוש בחשמל על ידי עוזר ליצרן פלדה.

פרק 1. זרם חשמלי

בואו נחבר נורה עם סוללה חשמלית עם חוטים. החוטים וחוט הנורה של הנורה יצרו לולאה סגורה - מעגל חשמלי. במעגל זה זורם זרם חשמלי המחמם את חוט המנורה עד שהוא זוהר. מהו זרם חשמלי? זוהי תנועה מכוונת של חלקיקים טעונים.

תגובות כימיות מתרחשות בסוללה, וכתוצאה מכך אלקטרונים - חלקיקי חומר בעלי המטען הקטן ביותר - מצטברים במסוף המסומן בסימן "-" (מינוס). המתכת ממנה עשויים החוטים וחוטי הנימה של הנורה מורכבת מאטומים היוצרים סריג קריסטל. אלקטרונים יכולים לעבור בחופשיות דרך הסריג הזה. זרימת האלקטרונים דרך מוליכים (מה שנקרא חומרים המעבירים זרם חשמלי) ממסוף אחד של הסוללה למשנהו הוא הזרם החשמלי. ככל שיותר אלקטרונים עוברים דרך המוליך, כך חוזק הזרם החשמלי גדול יותר. הזרם נמדד באמפר (A). אם זרם של 1 A זורם דרך מוליך, אז 6.24 * 1018 אלקטרונים עפים בחתך הרוחב של המוליך בכל שנייה. מספר זה של אלקטרונים נושא מטען של 1 C (קולומב).

ניתן להשוות את הזרם החשמלי במעגל הנוצר על ידי חוטים, חוט מנורה וסוללה לזרימת הנוזל העובר דרך צינורות מים. חוטי החיבור הם קטעי צינור עם חתך גדול, חוט הנורה הוא צינור דק, והסוללה היא משאבה שיוצרת לחץ. ככל שהלחץ גדול יותר, זרימת הנוזלים גדולה יותר. סוללה במעגל חשמלי יוצרת מתח (לחץ). ככל שהמתח גבוה יותר, כך הזרם במעגל גדול יותר. המתח נמדד בוולט (V). על מנת להעביר זרם דרך נורת פנס שתגרום ללהב שלה להאיר, יש צורך במתח של 3-4 וולט מסופק לדירות במתח של 127 או 220 וולט, ובאמצעות קווי מתח (קווי חשמל). הזרם מועבר במתח של מאות קילו-וולט (kV). האנרגיה החשמלית המשתחררת תוך 1 שניות (הספק) שווה למכפלת הזרם והמתח. הספק בזרם של 1 A ומתח של 1 V שווה ל-1 וואט (W).

לא כל החומרים עוברים זרם חשמלי בחופשיות, למשל, זכוכית, פורצלן, גומי כמעט ואינם מאפשרים לזרם חשמלי לעבור. חומרים כאלה נקראים מבודדים או דיאלקטריים. מוליכים מבודדים עם גומי מבודדים עבור קווי מתח גבוה עשויים זכוכית ופורצלן. עם זאת, אפילו מתכות מתנגדות לזרם חשמלי. כאשר אלקטרונים נעים, הם "דוחפים" את האטומים המרכיבים את המתכת, וגורמים להם לנוע מהר יותר - מחממים את המוליך. חימום מוליכים באמצעות זרם חשמלי נחקר לראשונה על ידי המדען הרוסי E.H. Lenz והפיזיקאי האנגלי D. Joule. המאפיין של זרם חשמלי למוליכי חום נמצא בשימוש נרחב בטכנולוגיה. זרם חשמלי מחמם את החוטים של מנורות חשמליות ומכשירי חימום חשמליים, וממיס פלדה בתנורים חשמליים.

בשנת 1820, הפיזיקאי הדני G.-H. אורסטד גילה שליד מוליך הנושא זרם, מחט מגנטית סוטה. כך התגלתה התכונה המדהימה של זרם חשמלי ליצור שדה מגנטי. תופעה זו נחקרה בפירוט על ידי המדען הצרפתי א.אמפר. הוא גילה ששני חוטים מקבילים שדרכם זורם זרם באותו כיוון מושכים זה את זה, ואם כיווני הזרמים מנוגדים, החוטים דוחים. אמפר הסביר את התופעה הזו באינטראקציה של שדות מגנטיים שזרמים יוצרים. השפעת האינטראקציה של חוטים עם זרם ושדות מגנטיים משמשת במנועים חשמליים, ממסרים חשמליים ומכשירי מדידה חשמליים רבים.

תכונה נוספת של זרם חשמלי ניתנת לזיהוי על ידי העברת זרם דרך אלקטרוליט - תמיסה של מלח, חומצה או אלקלי. באלקטרוליטים, מולקולות של חומר מתפצלות ליונים - חלקיקים של מולקולות עם מטען חיובי או שלילי. זרם באלקטרוליט הוא תנועה של יונים. כדי להעביר זרם דרך האלקטרוליט, מורידים לתוכו שתי לוחות מתכת המחוברים למקור זרם. יונים חיוביים נעים לעבר האלקטרודה המחוברת למסוף השלילי. יונים נוצרים באלקטרודות. תהליך זה נקרא אלקטרוליזה. בעזרת אלקטרוליזה ניתן לבודד מתכות טהורות ממלחים, ציפוי כרום וניקל של חפצים שונים, לבצע את העיבוד המורכב ביותר של מוצרים שלא ניתן לבצע במכונות פשוטות לחיתוך מתכות ולהפריד מים לחלקים המרכיבים אותם - מימן וחמצן.

באמבטיות אלקטרוליזה, בנורה המחוברת לסוללת פנס, הזרם זורם כל הזמן בכיוון אחד ועוצמת הזרם אינה משתנה. זרם זה נקרא זרם ישר. עם זאת, בטכנולוגיה, לעתים קרובות יותר נעשה שימוש בזרם חילופין, שהכיוון וחוזקו משתנה מעת לעת. הזמן של מחזור שלם של שינוי כיוון הזרם נקרא תקופה, ומספר התקופות ב-1 שניות הוא התדירות של זרם החילופין. הזרם התעשייתי, המניע מכונות, מאיר רחובות ודירות, משתנה בתדירות של 50 תקופות בשנייה אחת. ניתן להפוך זרם חילופין בקלות - ניתן להגדיל ולהקטין את המתח שלו באמצעות שנאים.

עם המצאת הטלגרף והטלפון, נעשה שימוש בזרם חשמלי להעברת מידע. בתחילה הועברו פולסים ארוכים וקצרים של זרם ישר דרך החוטים, התואמים את הנקודות והמקפים של קוד מורס. פעימות זרם כאלה, או זרם פועם, אך עם מערכת קידוד מידע מורכבת יותר משמשים במחשבים אלקטרוניים (מחשבים) מודרניים להעברת מספרים, פקודות ומילים ממכשיר מכונה אחד למשנהו.

ניתן להשתמש בזרם חילופין גם להעברת מידע. ניתן להעביר מידע על ידי זרם חילופין על ידי שינוי משרעת תנודות הזרם בצורה מסוימת. קידוד מידע זה נקרא אפנון משרעת (AM). אפשר גם לשנות את התדירות של תנודות זרם חילופין כך שמידע מסוים מתאים לשינוי מסוים בתדר. קידוד זה נקרא אפנון תדר (FM). למקלטי רדיו יש ערוצי AM ו-FM ש"מפענחים" - הופכים לצליל - את התנודות המווסתות משרעת או תדר של גלי רדיו הנקלטים על ידי האנטנה.

כיום, זרם חשמלי מצא יישום בכל תחומי הפעילות האנושית. ההנעה של מכונות ומכונות, מערכות ניטור ובקרה אוטומטיות, מכשירים רבים במעבדות מחקר ומכשירי חשמל ביתיים אינם מתקבלים על הדעת ללא שימוש בזרם חשמלי. טלפון וטלגרף מודרניים, רדיו וטלוויזיה, מחשבים אלקטרוניים ממחשבוני כיס ועד מכונות השולטות בטיסות חלליות - כל אלה הם מכשירים המבוססים על מעגלי הזרם החשמלי המורכבים ביותר.

פרק 2. הפקת אנרגיה חשמלית

.1 אלטרנטור

לאנרגיה חשמלית יש יתרונות שאין להכחישו על פני כל סוגי האנרגיה האחרים. זה יכול להיות משודר באמצעות חוט למרחקים עצומים עם הפסדים נמוכים יחסית ומופץ בנוחות בין הצרכנים. העיקר שאנרגיה זו, בעזרת מכשירים פשוטים למדי, ניתנת להמרה בקלות לכל צורה אחרת: מכנית, פנימית (חימום גופים), אנרגיית אור וכו'.

לזרם חילופין יתרון על פני זרם ישר שניתן להמיר (להמיר) מתח וזרם בטווח רחב מאוד כמעט ללא איבוד אנרגיה. טרנספורמציות כאלה נחוצות במכשירי חשמל ורדיו רבים. אך צורך גדול במיוחד בהמרת מתח וזרם מתעורר בעת העברת חשמל למרחקים ארוכים.

זרם חשמלי נוצר בגנרטורים - מכשירים הממירים אנרגיה כזו או אחרת לאנרגיה חשמלית. גנרטורים כוללים תאים גלווניים, מכונות אלקטרוסטטיות, תרמופילים, פאנלים סולאריים וכו'. האפשרויות ליצור סוגים חדשים ביסודו של גנרטורים נבדקות. לדוגמה, מפתחים מה שנקרא אנרגיות דלק, שבהן האנרגיה המשתחררת כתוצאה מתגובת מימן עם חמצן מומרת ישירות לחשמל. מתבצעת עבודה מוצלחת ליצירת גנרטורים מגנטוהידרודינמיים (מחוללי MHD). במחוללי MHD, האנרגיה המכנית של סילון של גז מיונן חם (פלזמה) הנע בשדה מגנטי מומרת ישירות לאנרגיה חשמלית.

היקף היישום של כל אחד מסוגי מחוללי החשמל המפורטים נקבע לפי המאפיינים שלהם. לפיכך, מכונות אלקטרוסטטיות יוצרות הפרש פוטנציאל גבוה, אך אינן מסוגלות ליצור שום זרם משמעותי במעגל. תאים גלווניים יכולים לייצר זרם גדול, אך משך הפעולה שלהם אינו ארוך.

את התפקיד השולט בזמננו ממלאים מחוללי זרם חילופין אינדוקציה אלקטרומכנית. בגנרטורים אלה, אנרגיה מכנית מומרת לאנרגיה חשמלית. פעולתם מבוססת על תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית. גנרטורים כאלה הם בעלי עיצוב פשוט יחסית ומאפשרים להשיג זרמים גדולים במתח גבוה מספיק.

בעתיד, כשמדברים על גנרטורים, נתכוון לגנראטורים אלקטרו-מכאניים אינדוקציה.

ישנם סוגים רבים ושונים של גנרטורים אינדוקציה זמינים כיום. אבל כולם מורכבים מאותם חלקים בסיסיים. זהו, ראשית, אלקטרומגנט או מגנט קבוע היוצר שדה מגנטי, ושנית, פיתול שבו מושרה EMF מתחלף (בדגם הגנרטור הנחשב מדובר על מסגרת מסתובבת). מכיוון שה-EMF המושרה בפניות המחוברות בסדרה מצטבר, משרעת ה-EMF המושרה בפריים פרופורציונלית למספר הסיבובים בה. זה גם פרופורציונלי לאמפליטודה של השטף המגנטי לסירוגין Фm = BS בכל סיבוב.

כדי להשיג שטף מגנטי גדול, גנרטורים משתמשים במערכת מגנטית מיוחדת המורכבת משתי ליבות עשויות פלדה חשמלית. הפיתולים היוצרים את השדה המגנטי ממוקמים בחריצים של אחת הליבות, והפיתולים שבהם מושרה ה-EMF נמצאות בחריצים של השנייה. אחת הליבות (בדרך כלל פנימית) יחד עם הפיתול שלה מסתובבת סביב ציר אופקי או אנכי. לכן זה נקרא רוטור (או אבזור). הליבה הנייחת עם הפיתול שלה נקראת סטטור (או משרן). הפער בין ליבות הסטטור והרוטור נעשה קטן ככל האפשר. זה מבטיח את הערך הגבוה ביותר של שטף אינדוקציה מגנטי.

בדגם הגנרטור המוצג באיור 19, מסתובבת מסגרת תיל, שהיא רוטור (אם כי ללא ליבת ברזל). השדה המגנטי נוצר על ידי מגנט קבוע נייח. כמובן שאפשר לעשות את ההיפך - לסובב את המגנט ולהשאיר את המסגרת ללא תנועה.

בגנרטורים תעשייתיים גדולים, האלקטרומגנט, שהוא הרוטור, הוא שמסתובב, בעוד שהפיתולים שבהם מושרה ה-EMF מונחות בחריצי הסטטור ונשארות נייחות. העובדה היא כי יש לספק זרם לרוטור או להסיר מפיתול הרוטור למעגל חיצוני באמצעות מגעים הזזה. לשם כך, הרוטור מצויד בטבעות החלקה המחוברות לקצות הפיתול שלו. לוחות קבועים - מברשות - נלחצות אל הטבעות ומחברות את פיתול הרוטור עם המעגל החיצוני. עוצמת הזרם בפיתולי האלקטרומגנט היוצר את השדה המגנטי קטן משמעותית מהזרם שמספק הגנרטור למעגל החיצוני. לכן, נוח יותר להסיר את הזרם שנוצר מהפיתולים הנייחים, ודרך המגעים ההזזה לספק זרם חלש יחסית לאלקטרומגנט המסתובב. זרם זה נוצר על ידי גנרטור DC נפרד (מעורר) הממוקם על אותו פיר.

בגנרטורים בעלי הספק נמוך, השדה המגנטי נוצר על ידי מגנט קבוע מסתובב. במקרה זה, אין צורך כלל בטבעות ובמברשות.

הופעת EMF בפיתולי הסטטור הנייחים מוסברת על ידי הופעת שדה חשמלי מערבולת בהם, הנוצר על ידי שינוי בשטף המגנטי כאשר הרוטור מסתובב.

אם מסגרת שטוחה מסתובבת בשדה מגנטי אחיד, אזי התקופה של ה-emf שנוצר שווה לתקופת הסיבוב של המסגרת. זה לא תמיד נוח. לדוגמה, כדי לקבל זרם חילופין בתדר של 50 הרץ, המסגרת חייבת לבצע 50 סל"ד בשדה מגנטי אחיד, כלומר. 3000 סל"ד אותה מהירות סיבוב תידרש במקרה של סיבוב של מגנט קבוע דו-קוטבי או אלקטרומגנט דו-קוטבי. ואכן, תקופת השינוי של השטף המגנטי החודר לסיבובים של פיתול הסטטור צריכה להיות שווה ל-1/50 שניות. לשם כך, כל אחד מעמודי הרוטור חייב לעבור את הסיבובים 50 פעמים בשנייה. ניתן להפחית את מהירות הסיבוב אם אתה משתמש באלקטרומגנט בעל 2, 3, 4... זוגות קטבים בתור רוטור. אז תקופת הזרם שנוצר תתאים לזמן הדרוש לסובב את הרוטור ב-1/2, 1/3, 1/4 ... שברי מעגל, בהתאמה. כתוצאה מכך, ניתן לסובב את הרוטור פי 2, 3, 4... לאט יותר. זה חשוב כאשר הגנרטור מונע על ידי מנועים בעלי מהירות נמוכה, כגון טורבינות הידראוליות. לפיכך, הרוטורים של הגנרטורים של תחנת הכוח ההידרואלקטרית Uglich על הוולגה מייצרים 62.5 סל"ד ויש להם 48 זוגות עמודים.

גנרטור 2.2 MHD

הבסיס של האנרגיה המודרנית הוא תחנות כוח תרמיות (CHP). פעולתן של תחנות כוח תרמיות מבוססת על המרת אנרגיה תרמית המשתחררת בעת שריפה של דלק אורגני, תחילה לאנרגיה מכנית של סיבוב של פיר של טורבינת קיטור או גז, ולאחר מכן בעזרת גנרטור חשמלי לאנרגיה חשמלית. . כתוצאה מההמרה הכפולה הזו מתבזבזת אנרגיה רבה - משתחררת כחום לאוויר, מושקעת בציוד חימום וכו'.

האם ניתן להפחית את הוצאות האנרגיה הבלתי רצוניות הללו, לקצר את תהליך המרת האנרגיה ולבטל שלבי ביניים של המרת אנרגיה? מסתבר שזה אפשרי. אחת מתחנות הכוח הממירות את האנרגיה של נוזל או גז הנעים ישירות לאנרגיה חשמלית היא גנרטור מגנטוהידרודינמי, או בקיצור גנרטור MHD.

ממש כמו בגנרטורים חשמליים רגילים, מחולל ה-MHD מבוסס על תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית: זרם חשמלי נוצר במוליך שחוצה את קווי השדה המגנטי. בגנרטור MHD, מוליך כזה הוא מה שנקרא נוזל עבודה - נוזל, גז או מתכת נוזלית עם מוליכות חשמלית גבוהה. בדרך כלל, מחוללי MHD משתמשים בגז מיונן חם, או פלזמה. כאשר פלזמה נעה על פני השדה המגנטי, נוצרות בה זרימות מכוונות הפוך של נושאי מטען - אלקטרונים חופשיים ויונים חיוביים.

מחולל MHD מורכב מתעלה שדרכה נעה הפלזמה, אלקטרומגנט ליצירת שדה מגנטי ואלקטרודות המדכאות נושאי מטען. כתוצאה מכך נוצר הפרש פוטנציאלים בין אלקטרודות הממוקמות הפוך, מה שגורם לזרם חשמלי במעגל החיצוני המחובר אליהן. כך, מחולל MHD ממיר את האנרגיה של פלזמה נעה ישירות לחשמל, ללא כל טרנספורמציות ביניים.

היתרון העיקרי של גנרטור MHD בהשוואה לגנרטורים אלקטרומגנטיים קונבנציונליים הוא היעדר רכיבים וחלקים מכניים נעים, כמו למשל במחולל טורבו או מימן. נסיבות אלה מאפשרות להגדיל באופן משמעותי את הטמפרטורה הראשונית של נוזל העבודה, וכתוצאה מכך, את היעילות של הגנרטור.

גנרטור MHD הניסיוני הראשון בהספק של 11.5 קילוואט בלבד נבנה בשנת 1959 בארה"ב. בשנת 1965 נחקר הגנרטור הסובייטי MHD הראשון בברית המועצות ובשנת 1971 הושק מפעל פיילוט - מעין תחנת כוח עם גנרטור 25 MW MHD. תחנות כוח כאלה יכולות לשמש, למשל, כמקורות חשמל לגיבוי או חירום, וכן מקורות חשמל למכשירים הדורשים צריכת חשמל משמעותית בפרק זמן קצר.

2.3 מחולל פלזמה - פלזמטרון

אם מוצק מחומם יותר מדי, הוא יהפוך לנוזל. אם תעלה את הטמפרטורה עוד יותר, הנוזל יתאדה ויהפוך לגז.

אבל מה קורה אם ממשיכים להעלות את הטמפרטורה? האטומים של החומר יתחילו לאבד את האלקטרונים שלהם, ויהפכו ליונים חיוביים. במקום גז נוצרת תערובת גזי המורכבת מאלקטרונים הנעים בחופשיות, יונים ואטומים ניטרליים. זה נקרא פלזמה.

כיום, הפלזמה נמצאת בשימוש נרחב במגוון תחומי מדע וטכנולוגיה: לטיפול בחום של מתכות, מריחת ציפויים שונים עליהן, התכה ופעולות מתכות אחרות. לאחרונה, פלזמה הפכה בשימוש נרחב על ידי כימאים. הם גילו שבסילון פלזמה המהירות והיעילות של תגובות כימיות רבות גדלות מאוד. לדוגמה, על ידי החדרת מתאן לזרם פלזמה מימן, ניתן להמיר אותו לאצטילן בעל ערך רב. או להניח אדי שמן על מספר תרכובות אורגניות - אתילן, פרופילן ואחרות, המשמשות בהמשך כחומרי גלם חשובים לייצור חומרים פולימריים שונים.

תכנית של מחולל פלזמה - פלזמטרון

סילון פלזמה;

פריקת קשת;

ערוצי מערבולת גז;

קתודה מתכת עקשן;

גז ליצירת פלזמה;

מחזיק אלקטרודה;

תא פריקה;

סולנואיד;

אנודת נחושת.

איך יוצרים פלזמה? למטרה זו משתמשים בפלסמטרון, או מחולל פלזמה.

אם תניח אלקטרודות מתכת בכלי המכיל גז ותפעיל עליהן מתח גבוה, תתרחש פריקה חשמלית. תמיד יש אלקטרונים חופשיים בגז. בהשפעת זרם חשמלי הם מאיצים, ומתנגשים באטומי גז ניטרליים, דופקים מהם אלקטרונים ויוצרים חלקיקים טעונים חשמלית - יונים, כלומר. ליינן אטומים. האלקטרונים המשתחררים מואצים גם על ידי השדה החשמלי ומייננים אטומים חדשים, ומגדילים עוד יותר את מספר האלקטרונים והיונים החופשיים. התהליך מתפתח כמו מפולת שלגים, אטומי החומר מיוננים מהר מאוד והחומר הופך לפלזמה.

תהליך זה מתרחש בפלסמטרון קשת. נוצר בו מתח גבוה בין הקתודה לאנודה, שיכול להיות, למשל, מתכת שצריך לעבד באמצעות פלזמה. חומר יוצר פלזמה, לרוב גז - אוויר, חנקן, ארגון, מימן, מתאן, חמצן וכו', מסופק לחלל תא הפריקה. בהשפעת מתח גבוה מתרחשת פריקה בגז, ונוצרת קשת פלזמה בין הקתודה לאנודה. כדי למנוע התחממות יתר של קירות תא הפריקה, הם מקוררים במים. מכשירים מסוג זה נקראים לפידי פלזמה עם קשת פלזמה חיצונית. הם משמשים לחיתוך, ריתוך, התכת מתכות וכו'.

לפיד הפלזמה מעוצב בצורה שונה במקצת כדי ליצור סילון פלזמה. הגז המייצר פלזמה נשף במהירות גבוהה דרך מערכת של תעלות ספירליות ו"נדלק" בחלל שבין הקתודה לדפנות תא הפריקה, שהם האנודה. פלזמה, המעוותת לסילון צפוף הודות לתעלות ספירליות, נפלטת מהזרבובית, ומהירותה יכולה להגיע בין 1 ל-10,000 מ"ש. השדה המגנטי שנוצר על ידי המשרן עוזר "לסחוט" את הפלזמה מדפנות החדר ולהפוך את הסילון שלה לדחוס יותר. הטמפרטורה של סילון הפלזמה ביציאה מהזרבובית היא מ-3000 עד 25000 K.

תסתכל מקרוב על הציור הזה. זה מזכיר לך משהו ידוע?

כמובן, מדובר במנוע סילון. כוח הדחף במנוע סילון נוצר על ידי זרם של גזים חמים הנפלטים במהירות גבוהה מהזרבובית. ככל שהמהירות גבוהה יותר, כוח המתיחה גדול יותר. מה יותר גרוע בפלזמה? מהירות הסילון מתאימה למדי - עד 10 קמ"ש. ובעזרת שדות חשמליים מיוחדים ניתן להאיץ את הפלזמה אפילו יותר - עד 100 קמ"ש. זוהי מהירות פי 100 בערך של גזים במנועי סילון קיימים. המשמעות היא שהדחף של מנועי פלזמה או סילון חשמליים יכול להיות גדול יותר, וניתן להפחית משמעותית את צריכת הדלק. הדגימות הראשונות של מנועי פלזמה כבר נבדקו בחלל.

פרק 3. הולכת חשמל

.1 קווי מתח

אנרגיה חשמלית שונה לטובה מכל סוגי האנרגיה בכך שזרימותיה העוצמתיות יכולות להיות מועברות כמעט באופן מיידי לאורך אלפי קילומטרים. "הערוצים" של נהרות האנרגיה הם קווי העברת כוח (PTLs) - הקישורים העיקריים של מערכות אנרגיה.

כיום נבנים שני סוגים של קווי חשמל: עילי, המובילים זרם דרך חוטים מעל פני האדמה, ומחתרת, המעבירים זרם דרך כבלי חשמל המונחים, ככלל, בתעלות מתחת לאדמה.

קווי חשמל מורכבים מתומכים - בטון או מתכת, שעל כתפיהם מחוברים זרי מבודדי פורצלן או זכוכית. חוטי נחושת, אלומיניום או פלדה-אלומיניום נמתחים בין התומכים ותלויים על מבודדים. קו העברת כוח תומך בצעד במדבריות ובטייגה, לטפס גבוה אל הרים, לחצות נהרות וערוצי הרים.

האוויר משמש כמבודד בין החוטים. לכן, ככל שהמתח גבוה יותר, כך המרחק צריך להיות גדול יותר בין החוטים. קווי חשמל עוברים גם בשדות, ליד אזורים מיושבים. לכן, החוטים חייבים להיות תלויים בגובה בטוח לאנשים. תכונות האוויר כמבודד תלויות באקלים ובתנאים מטאורולוגיים. בוני קווי חשמל חייבים לקחת בחשבון את עוצמת הרוחות השוררות, הבדלים בטמפרטורות הקיץ והחורף ועוד ועוד. לכן הקמת כל קו הולכת חשמל חדש דורשת עבודה רצינית של מודדים של התוואי הטוב ביותר, מחקר מדעי, מודלים, חישובים הנדסיים מורכבים ואפילו מיומנות גבוהה של בונים.

יצירת תחנות כוח חזקות ורשתות חשמל בו זמנית נקבעה בתוכנית GOERLO. כאשר מעבירים חשמל דרך חוטים למרחקים, הפסדי אנרגיה הם בלתי נמנעים, מכיוון שכאשר הזרם החשמלי עובר דרך החוטים, הוא מחמם אותם. לכן, העברת זרם מתח נמוך, 127 - 220 וולט, כאשר הוא נכנס לדירות שלנו, על פני מרחק של יותר מ-2 ק"מ אינו משתלם. כדי להפחית הפסדים בחוטים, המתח של הזרם החשמלי גדל בתחנות המשנה חשמליות לפני אספקתו לקו. עם עלייה בעוצמתן של תחנות כוח והרחבת השטחים המכוסים בחשמול, מתח זרם החילופין בקווי ההולכה עולה בעקביות ל-220, 380, 500 ו-750 קילוואט. כדי לחבר את מערכות החשמל של סיביר, צפון קזחסטן והאורל, נבנה קו הולכה של 1150 קילו וולט. אין קווים כאלה באף מדינה בעולם: גובה התומכים הוא עד 45 מ' (גובה בניין בן 15 קומות), המרחק בין החוטים של כל אחד משלושת השלבים הוא 23 מ'.

עם זאת, חוטי מתח גבוה מסוכנים לחיים, ואי אפשר להוביל אותם לבתים, למפעלים ולמפעלים. לכן, לפני העברת החשמל לצרכן, זרם המתח הגבוה מצטמצם בתחנות משנה מטה.

מעגל השידור AC הוא כדלקמן. זרם המתח הנמוך שנוצר על ידי הגנרטור מסופק לשנאי של תחנת המשנה, מומר לזרם מתח גבוה, לאחר מכן לאורך קו החשמל הוא עובר למקום צריכת האנרגיה, כאן הוא מומר על ידי השנאי למתח נמוך הנוכחי, ולאחר מכן הולך לצרכנים.

ארצנו היא המייסדת של סוג נוסף של קווי הולכת חשמל - קווי זרם ישר. כדאי יותר להעביר זרם ישר על קווי חשמל מאשר זרם חילופין, שכן אם אורך הקו עולה על 1.5-2 אלף ק"מ, אז הפסדי החשמל בעת העברת זרם ישר יהיו פחותים. לפני הכנסת זרם לבתי צרכנים, הוא מומר בחזרה לזרם חילופין.

כדי להחדיר זרם מתח גבוה לערים ולהפיץ אותו לתחנות משנה חשמליות, קווי חשמל מונחים מתחת לאדמה. מומחים מאמינים כי בעתיד קווי חשמל עיליים יפנו בדרך כלל את מקומם לקווי כבלים. לקווים עיליים יש חסרון: שדה חשמלי נוצר סביב חוטי מתח גבוה החורג מהשדה המגנטי של כדור הארץ. וזה משפיע לרעה על גוף האדם. הדבר עלול להוות סכנה גדולה עוד יותר בעתיד, כאשר המתח והזרם המועברים לאורך קווי החשמל יגדלו אף יותר. כבר עכשיו, כדי למנוע השלכות לא רצויות, יש צורך ליצור "זכות קדימה" סביב קווי מתח שבהם אסור לבנות דבר.

נבדק קו כבלים המדמה קווי חשמל מוליכים-על עתידיים. בתוך צינור המתכת, המכוסה במספר שכבות של בידוד תרמי מתקדם ביותר, יש ליבת נחושת המורכבת ממוליכים רבים, שכל אחד מהם מכוסה בסרט של ניוביום. בתוך הצינור נשמר קור קוסמי אמיתי - טמפרטורה של 4.2 K. בטמפרטורה זו אין אובדן חשמל עקב התנגדות.

כדי להעביר חשמל, מדענים פיתחו קווים מלאים בגז (GIL). GIL הוא צינור מתכת מלא בגז - גופרית הקספלואוריד. גז זה הוא מבודד מצוין. חישובים מראים כי בלחץ גז מוגבר, ניתן להעביר זרם חשמלי במתח של עד 500 קילו וולט דרך חוטים המונחים בתוך הצינור.

קווי חשמל שהונחו מתחת לאדמה יחסכו מאות אלפי הקטרים ​​של אדמה יקרה, במיוחד בערים גדולות.

כפי שכבר אמרנו, העברת חשמל כזו קשורה להפסדים ניכרים. העובדה היא שזרם חשמלי מחמם את החוטים של קווי חשמל. בהתאם לחוק ג'ול-לנץ, האנרגיה המושקעת בחימום החוטים של הקו נקבעת על ידי הנוסחה

ש = אני 2Rt

כאשר R הוא התנגדות הקו. אם אורך הקו ארוך מאוד, העברת האנרגיה עלולה להפוך ללא רווחית מבחינה כלכלית. למעשה, קשה מאוד להפחית משמעותית את התנגדות הקו. לכן, יש צורך להפחית את החוזק הנוכחי.

מכיוון שההספק הנוכחי הוא פרופורציונלי למכפלת הזרם והמתח, כדי לשמור על ההספק המועבר, יש צורך להגדיל את המתח בקו ההולכה. יתרה מכך, ככל שקו ההולכה ארוך יותר, כך משתלם יותר להשתמש במתח גבוה יותר. לפיכך, בקו ההולכה במתח גבוה Volzhskaya HPP - מוסקבה, נעשה שימוש במתח של 500 קילו וולט. בינתיים, גנרטורים של זרם חילופין בנויים עבור מתחים שאינם עולים על 16-20 קילו וולט. מתחים גבוהים יותר ידרשו אמצעים מיוחדים מורכבים לבידוד הפיתולים וחלקים אחרים של הגנרטורים.

לכן מותקנים שנאים עולים בתחנות כוח גדולות. השנאי מגביר את המתח בקו באותה כמות שהוא מקטין את הזרם.

כדי להשתמש ישירות בחשמל במנועים של כלי מכונות, ברשת התאורה ולמטרות אחרות, יש להפחית את המתח בקצוות הקו. זה מושג באמצעות שנאים מטה.

בדרך כלל, ירידה במתח, ובהתאם, עלייה בזרם מתרחשת במספר שלבים. בכל שלב, המתח הולך וקטן, והשטח המכוסה על ידי רשת החשמל הופך רחב יותר (איור 4).

כאשר המתח גבוה מאוד, מתחילה פריקת קורונה בין החוטים, המובילה לאובדן אנרגיה. המשרעת המותרת של מתח החילופין חייבת להיות כזו שעבור שטח חתך נתון של החוט, הפסדי אנרגיה עקב פריקת קורונה אינם משמעותיים.

תחנות כוח חשמליות במספר אזורי הארץ מחוברות בקווי הולכה במתח גבוה, היוצרים רשת חשמל משותפת אליה מחוברים הצרכנים. השילוב הזה, הנקרא מערכת אנרגיה, מאפשר להחליק את עומסי ה"שיא" של צריכת האנרגיה בשעות הבוקר והערב. מערכת החשמל מבטיחה אספקה ​​רציפה של אנרגיה לצרכנים ללא קשר למיקומם. כעת כמעט כל שטח המדינה מסופק בחשמל על ידי מערכות אנרגיה מאוחדות.

אובדן של 1% מהחשמל ליום עבור ארצנו מביא לאובדן של כחצי מיליון רובל.

3.2 שנאי

זרם חילופין שונה מזרם ישר בכך שניתן לשנות את עוצמתו בקלות יחסית. מכשירים הממירים זרם חילופין של מתח אחד לזרם חילופין של מתח אחר נקראים שנאים חשמליים (מהמילה הלטינית "טרנספורמו" - "אני מתמיר"). השנאי הומצא על ידי מהנדס החשמל הרוסי P.N. Yablochkin בשנת 1876.

השנאי מורכב ממספר סלילים (פיתולים) הכרוכים על מסגרת עם חוט מבודד, המונחים על ליבה עשויה לוחות פלדה דקים מיוחדים.

זרם חשמלי חילופין הזורם באחת הפיתולים, הנקרא ראשוני, יוצר סביבו ובהליבה שדה מגנטי לסירוגין, חוצה את הסיבובים של הפיתול השני - המשנית - של השנאי, מעורר בו כוח אלקטרו-מוטיבי לסירוגין. מספיק לחבר מנורת ליבון למסופים של הפיתול המשני, וזרם חילופין יזרום במעגל הסגור שנוצר. כך, אנרגיה חשמלית מועברת מפיתול אחד של השנאי לאחר ללא חיבור ישיר ביניהם, רק בשל השדה המגנטי המתחלף המחבר בין הפיתולים.

אם לשתי הפיתולים יש מספר שונה של סיבובים, אזי אותו מתח יושר בפיתול המשנית כפי שמושרה בראשית. לדוגמה, אם אתה מחיל זרם חילופין של 220 וולט על הפיתול הראשוני של שנאי, אז יופיע זרם של 220 וולט בפיתול המשני אם הפיתולים שונים, אז המתח בפיתול המשני לא יהיה שווה למתח המסופק לפיתול הראשוני. בשנאי מדרגה, כלומר. בשנאי שמגביר את מתח הזרם החשמלי, הפיתול המשני מכיל יותר סיבובים מהראשוני, ולכן המתח בו גדול יותר מאשר בראשי. בשנאי מטה, להיפך, הפיתול המשני מכיל פחות סיבובים מהראשוני, ולכן המתח בו נמוך יותר.

רובוטריקים נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה ובחיי היומיום. שנאי חשמל מאפשרים להעביר זרם חילופין לאורך קווי חשמל למרחקים ארוכים עם הפסדי אנרגיה נמוכים. לשם כך, מתח זרם החילופין שנוצר על ידי הגנרטורים של תחנת הכוח מועלה למתח של כמה מאות אלפי וולט באמצעות שנאים ונשלח לאורך קווי חשמל לכיוונים שונים. בנקודת צריכת האנרגיה, במרחק קילומטרים רבים מתחנת הכוח, מתח זה מופחת על ידי שנאים.

במהלך הפעולה, שנאים חזקים מתחממים מאוד. כדי להפחית את החימום של הליבה והפיתולים, שנאים ממוקמים במיכלים מיוחדים עם שמן מינרלי. לשנאי חשמלי המצויד במערכת קירור כזו מימדים מרשימים ביותר: גובהו מגיע למספר מטרים ומשקלו מאות טונות. בנוסף לשנאים כאלה, ישנם גם שנאים ננסיים הפועלים במכשירי רדיו, טלוויזיות, מכשירי טייפ וטלפונים. בעזרת שנאים כאלה מתקבלים מספר מתחים המספקים מעגלים שונים של המכשיר, הם מעבירים אותות ממעגל חשמלי אחד למשנהו, ממפל למפל, ומעגלים חשמליים נפרדים.

כפי שכבר אמרנו, השנאי מורכב מליבת פלדה סגורה, שעליה ממוקמים שני (לפעמים יותר) סלילים עם פיתולי תיל (איור 5). אחת הפיתולים, הנקראת הפיתול הראשוני, מחוברת למקור מתח חילופין. הפיתול השני, אליו מחובר ה"עומס", כלומר. מכשירים ומכשירים הצורכים חשמל נקראים משניים. תרשים העיצוב של שנאי עם שתי פיתולים מוצג באיור 6.

פעולתו של שנאי מבוססת על תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית. כאשר זרם חילופין עובר דרך הפיתול הראשוני, מופיע שטף מגנטי לסירוגין בליבה, אשר מעורר emf המושרה בכל פיתול. ליבת פלדת השנאי מרכזת את השדה המגנטי כך שהשטף המגנטי קיים כמעט אך ורק בתוך הליבה והוא זהה בכל חלקיה.

הערך המיידי של ה-emf e המושרה בכל סיבוב של הפיתול הראשוני או המשני זהה. לפי חוק פאראדיי, הוא נקבע לפי הנוסחה

e = - Ф,

כאשר Ф היא הנגזרת של שטף האינדוקציה המגנטי ביחס לזמן. אם

F=F M cos wt, אם כך

לָכֵן,

e = wФ M סינוט,

e = E M סינוט,

איפה E M = wФ M - משרעת של EMF בסיבוב אחד.

אם מעגל שצורך חשמל מחובר לקצוות הפיתול המשני, או, כמו שאומרים, שנאי נטען, אז הזרם בפיתול המשני כבר לא יהיה אפס. הזרם המתקבל, על פי הכלל של לנץ, אמור להפחית שינויים בשדה המגנטי בליבה.

אבל הפחתת משרעת התנודות של השטף המגנטי המתקבל אמור, בתורו, להפחית את ה-emf המושרה בפיתול הראשוני. עם זאת, זה בלתי אפשרי, שכן לפי u 1~ה 1. לכן, כאשר מעגל הפיתול המשני סגור, הזרם בפיתול הראשוני גדל אוטומטית. המשרעת שלו גדלה בצורה כזו שתחזיר את הערך הקודם של משרעת התנודות של השטף המגנטי שנוצר.

העלייה בחוזק הזרם במעגל המתפתל הראשוני מתרחשת בהתאם לחוק שימור האנרגיה: שחרור החשמל למעגל המחובר לליפוף המשני של השנאי מלווה בצריכת אותה אנרגיה מהרשת על ידי סלילה ראשונית. ההספק במעגל הראשוני בעומס שנאי קרוב לזה המדורג שווה בערך להספק במעגל המשני: U 1אני 1~U 2אני 2.

המשמעות היא שעל ידי הגדלת המתח מספר פעמים באמצעות שנאי, אנו מפחיתים את הזרם באותה כמות (ולהיפך).

בשנאים רבי עוצמה מודרניים, סך הפסדי האנרגיה אינם עולים על 2-3%.

על מנת שהעברת אנרגיה חשמלית תהיה רווחית מבחינה כלכלית, יש צורך להקטין את הפסדי החימום של החוטים. זה מושג על ידי העברת חשמל למרחקים ארוכים במתח גבוה. העובדה היא שכאשר המתח עולה, אותה אנרגיה יכולה להיות מועברת בעוצמת זרם נמוכה יותר, זה מוביל לירידה בחימום החוטים, ולכן ירידה בהפסדי האנרגיה. בפועל, בעת העברת אנרגיה, משתמשים במתחים של 110, 220, 380, 500, 750 ו-1150 קילוואט. ככל שקו החשמל ארוך יותר, כך הוא משתמש במתח גבוה יותר.

מחוללי זרם חילופין מייצרים מתח של מספר קילו-וולט. המרת גנרטורים למתחים גבוהים יותר היא קשה - במקרים אלו, תידרש איכות גבוהה במיוחד של בידוד של כל חלקי הגנרטור תחת זרם. לכן, בעת העברת אנרגיה למרחקים ארוכים, יש צורך להגביר את המתח באמצעות שנאים המותקנים בתחנות משנה.

תכנית הפעולה של תחנות חשמל: הגדלה, ממיר (משיכה), ירידה.

המתח הגבוה שעבר טרנספורמציה מועבר דרך קווי מתח עד לנקודת הצריכה. אבל הצרכן לא צריך מתח גבוה. צריך להוריד אותו. זה מושג בתחנות משנה מטה.

תחנות מטה מחולקות לתחנות משנה מחוזיות, מדרגות ראשיות ומקומיות. המחוזות מקבלים חשמל ישירות מקווי מתח גבוה, מפחיתים את המתח ומעבירים אותו לתחנות המשנה הראשיות, שם המתח מופחת ל-6.10 או 35 קילוואט. מתחנות המשנה הראשיות, החשמל מסופק לתחנות מקומיות, שם המתח מופחת ל-500, 380, 220V ומופץ למפעלי תעשייה ובנייני מגורים.

לפעמים מאחורי תחנת ה-step-up יש גם תחנת ממיר, שבה זרם חשמלי חילופין מומר לזרם ישר. זה המקום שבו מתבצע התיקון הנוכחי. זרם ישר מועבר דרך קווי מתח למרחקים ארוכים. בקצה הקו באותה תחנת משנה הוא שוב הופך (הפוך) לזרם חילופין, המסופק לתחנות המשנה הראשיות. כדי להפעיל מתקנים תחבורתיים ותעשייתיים מחושמלים עם זרם ישר, נבנות תחנות משנה ממירים (בתחבורה הן נקראות משיכה) לצד תחנות המשנה הראשיות והמקומיות.

מחולל שנאי זרם חשמלי

פרק 4. אנרגיה ליצרן הפלדה

.1 ייצור פלדה בתנורים חשמליים

תנור חשמלי הוא יחידה שבה חום המתקבל על ידי המרת אנרגיה חשמלית לאנרגיה תרמית מועבר לחומר הנמס. על פי שיטת המרת אנרגיה חשמלית לחום, תנורים חשמליים מחולקים לקבוצות הבאות:

) קשת, שבה חשמל הופך לחום בקשת;

) תנורי התנגדות, שבהם נוצר חום באלמנטים מיוחדים או חומרי גלם כתוצאה ממעבר זרם חשמלי דרכם;

) משולבים, הפועלים בו זמנית כתנורי קשת והתנגדות (תנורי עפר-תרמית);

) אינדוקציה, שבה המתכת מחוממת על ידי זרימות מערבולת הנרגשות בה על ידי אינדוקציה אלקטרומגנטית;

) אלומת אלקטרונים, שבה בעזרת זרם חשמלי בוואקום נוצרת זרימה מכוונת קפדנית של אלקטרונים, המפציצה וממיסה את חומרי המוצא;

) פלזמה, שבה חימום והתכה של המתכת מתבצעים על ידי פלזמה בטמפרטורה נמוכה.

בתנור חשמלי אפשר לייצר פלדת סגסוגת עם תכולה נמוכה של גופרית וזרחן, תכלילים לא מתכתיים, בעוד שהאובדן של יסודות סגסוגת הוא הרבה פחות. בתהליך של התכה חשמלית ניתן לווסת במדויק את טמפרטורת המתכת והרכבה ולהמיס סגסוגות כמעט מכל הרכב.

לתנורים חשמליים יש יתרונות משמעותיים על פני יחידות ייצור פלדה אחרות, לכן סגסוגות כלי סגסוגת גבוהה, סגסוגות כדוריות אל חלד, פלדות עמידות חום וחום, כמו גם פלדות מבניות רבות מותכות רק בתנורים אלו. תנורים חשמליים רבי עוצמה משמשים בהצלחה לייצור פלדות עם אש פתוחה בסגסוגת נמוכה ובעלי פחמן גבוה. בנוסף, בתנורים חשמליים מיוצרות סגסוגות ברזל שונות, שהן סגסוגות של ברזל עם אלמנטים שיש להוציאם לפלדה לצורך סיגוג והחמצון.

בניית תנורי קשת חשמליים.

תנור הקשת החשמלי הראשון ברוסיה הותקן בשנת 1910 במפעל אובוכוב. במהלך השנים של תוכניות חומש נבנו מאות תנורים שונים. הקיבולת של הכבשן הגדול ביותר בברית המועצות היא 200 טון הכבשן מורכב ממעטפת ברזל גלילית עם תחתית כדורית. בחלק הפנימי של המעטפת יש בטנה חסינת אש. חלל ההיתוך של התנור מכוסה בגג נשלף.

לתנור חלון עבודה ושקע עם פתח ניקוז. התנור מופעל באמצעות זרם חילופין תלת פאזי. חימום והתכה של מתכת מתבצעים על ידי קשתות חשמליות עוצמתיות הבוערות בין קצות שלוש אלקטרודות לבין המתכת בכבשן. הכבשן נשען על שני מגזרי תמיכה המתגלגלים לאורך המסגרת. הטיית התנור לכיוון השקע וחלון העבודה מתבצעת באמצעות מנגנון מתלה. לפני טעינת הכבשן, הקשת התלויה על שרשראות מועלית אל הפורטל, ואז הפורטל עם הקשת והאלקטרודות מופנה לכיוון מצנח הניקוז והכבשן נטען באמבטיה.

ציוד מכני של תנור קשת.

מעטפת התנור חייבת לעמוד בעומס מהמסה של חסיני אש ומתכת. הוא עשוי מברזל מרותך בעובי של 16-50 מ"מ, תלוי בגודל הכבשן. צורת המעטפת קובעת את פרופיל חלל העבודה של תנור הקשת החשמלי. הסוג הנפוץ ביותר של מעטפת בשימוש כיום הוא מעטפת חרוט. החלק התחתון של המעטפת בצורת גליל, החלק העליון בצורת חרוט עם הרחבה לכיוון העליון. צורה זו של המעטפת מקלה על מילוי התנור עם קירות עקשן מגדילים את עמידות הבנייה, מכיוון שהוא ממוקם רחוק יותר מהקשתות החשמליות. נעשה שימוש גם במארזים גליליים עם לוחות מקוררים במים. כדי לשמור על הצורה הגלילית הנכונה, המעטפת מחוזקת בצלעות וטבעות קשיחות. תחתית המעטפת עשויה בדרך כלל כדורית, מה שמבטיח את החוזק הגדול ביותר של המעטפת ומשקל בנייה מינימלי. התחתית עשויה מפלדה לא מגנטית להתקנה של מכשיר ערבוב אלקטרומגנטי מתחת לכבשן.

החלק העליון של התנור מכוסה בקמרון. הקמרון מורכב מלבנים עקשניות בטבעת קמרון מקוררת במים, העומדת בפני כוחות הדחף של הקמרון הכדורי הקשתי בחלק התחתון של הטבעת יש בליטה - סכין, הנכנסת לאטם החול של הקמרון. מעטפת תנור. שלושה חורים לאלקטרודות נותרו בלבנים של הכספת. קוטר החורים גדול מקוטר האלקטרודה, כך שבמהלך ההמסה ממהרים לרווח גזים חמים, אשר הורסים את האלקטרודה ומוציאים חום מהכבשן. כדי למנוע זאת, מותקנים על הכספת מקררים או כלכלנים, המשמשים לאיטום חורי האלקטרודה ולקרר את מבנה הכספת. חסכוני גז דינמיים מספקים איטום באמצעות וילון אוויר סביב האלקטרודה. בגג יש גם חור לשאיבה של גזים מאובקים וחור לאנס חמצן.

כדי להעמיס את המטען לתוך כבשן בעל קיבולת קטנה ולהעמיס סגסוגת ושטפים לתנורים גדולים, תנורים להורדת סיגים, בדיקה, מילוי ותיקון של הכבשן, יש חלון טעינה ממוסגר על ידי מסגרת יצוקה. מדריכים מחוברים למסגרת שלאורכה מחליק הבולם. הבולם מרופד בלבנים עקשן. כדי להרים את הבולם, נעשה שימוש בהנעה פניאומטית, הידראולית או אלקטרומכנית.

בצד הנגדי למעטפת יש חלון לשחרור פלדה מהכבשן. מרזב ניקוז מרותך לחלון. החור לשחרור פלדה יכול להיות עגול בקוטר של 120-150 מ"מ או מרובע בקוטר של 150 על 250 מ"מ. לפתח הניקוז יש חתך בצורת שוקת והוא מרותך למארז בזווית של 10-12 מעלות לאופק. החלק הפנימי של המרזב מרופד בלבני חרס, אורכו 1-2 מ'.

מחזיקי אלקטרודות משמשים לאספקת זרם לאלקטרודות ולהידוק האלקטרודות. ראשי מחזיקי האלקטרודות עשויים מברונזה או פלדה ומקוררים במים, שכן הם חמים מאוד הן מהחום מהכבשן והן מזרמי מגע. מחזיק האלקטרודה צריך להדק את האלקטרודה בחוזקה ובעל התנגדות מגע נמוכה. הנפוץ ביותר כיום הוא מחזיק אלקטרודה קפיץ-פניאומטי. מהדקים את האלקטרודה באמצעות טבעת קבועה וצלחת הידוק, הנלחצת אל האלקטרודה על ידי קפיץ. הצלחת נדחסת מהאלקטרודה והקפיץ נדחס באמצעות אוויר דחוס. מחזיק האלקטרודה מותקן על שרוול מתכת - קונסולה, המחוברת למעמד נייד בצורת L למבנה קשיח אחד. העמוד יכול לנוע למעלה או למטה בתוך עמוד קופסה קבוע. שלושה עמודים קבועים מחוברים בצורה נוקשה למבנה אחד משותף, המונח על פלטפורמת עריסת התמיכה בכבשן.

התנועה של מתלים טלסקופיים נעים מתרחשת באמצעות מערכת של כבלים ומשקולות נגד המונעים על ידי מנועים חשמליים, או באמצעות מכשירים הידראוליים. המנגנונים להזזת האלקטרודות צריכים להבטיח הרמה מהירה של האלקטרודות במקרה של קריסת המטען במהלך תהליך ההיתוך, כמו גם הנמכה חלקה של האלקטרודות כדי למנוע טבילתן במתכת או פגיעות על חלקים לא נמסים של האלקטרודות. לחייב. מהירות ההרמה של האלקטרודות היא 2.5-6.0 מ' לדקה, מהירות ההורדה היא 1.0-2.0 מ' לדקה.

מנגנון הטיית התנור צריך להטות בצורה חלקה את התנור לכיוון היציאה בזווית של 40-45° לשחרור פלדה ובזווית של 10-15 מעלות לכיוון חלון העבודה לפריקת סיגים. מסגרת הכבשן, או העריסה, עליה מותקן הגוף, מונחת על שניים עד ארבעה מגזרי תמיכה, המתגלגלים לאורך מובילים אופקיים. למגזרים יש חורים, ולמכוונים שיניים, המונעות החלקה של הסקטורים בעת הטיית התנור. הטיית הכבשן מתבצעת באמצעות מנגנון מתלה וגיר או כונן הידראולי. שני צילינדרים מותקנים על תומכי יסוד קבועים, והמוטות מחוברים בצירים למגזרים התומכים של עריסת התנור.

מערכת העמסת התנור מגיעה בשני סוגים: דרך חלון המילוי באמצעות מכונת העמסת מולדוזה ודרך החלק העליון באמצעות דלי. טעינה דרך חלון משמשת רק בתנורים קטנים. בעת טעינת התנור מלמעלה בשלב אחד או שניים למשך 5 דקות, הבטנה מתקררת פחות וזמן ההיתוך מצטמצם; צריכת האנרגיה מופחתת; נפח התנור משמש בצורה יעילה יותר. כדי להעמיס את הכבשן, הגג מוגבה 150-200 מ"מ מעל מעטפת התנור ומופנה לצדדים יחד עם האלקטרודות, פותח לחלוטין את חלל העבודה של התנור להכנסת גיגית מטען. גג התנור תלוי מהמסגרת. הוא מחובר לעמודים הקבועים של מחזיקי האלקטרודות למבנה קשיח אחד, המונח על קונסולה מסתובבת, המותקנת על מיסב תמיכה. לתנורים גדולים יש מגדל מסתובב בו מרוכזים כל מנגנוני הפיכת הגג. המגדל מסתובב סביב ציר על גלילים לאורך מסילה קשתית.

האמבטיה היא גליל פלדה, שקוטרו קטן מקוטר חלל העבודה של התנור. בתחתית הגליל יש סקטורים גמישים ניתנים להזזה, קצוותיהם נמשכים יחד דרך טבעות עם כבל. שקילה והעמסת המטען מתבצעת בחצר המטען של חנות ההיתוך של תנורים חשמליים. האמבטיה מועברת לבית המלאכה על גבי עגלה, מורמת על ידי מנוף ומורידה לתנור.

בעזרת הרמת עזר של העגורן נשלף הכבל מעיני הסקטורים ובהרמת האמבט פותחים את הסקטורים והשלכת המטען לתוך הכבשן לפי סדר הנחתו בתנור. אמבטיה. כאשר כדורי מתכת משמשים כמטען, הטעינה יכולה להתבצע ברציפות דרך צינור העובר לתוך חור בגג התנור. במהלך ההיתוך, האלקטרודות חותכות שלוש בארות במטען, שבתחתיתן מצטברת מתכת נוזלית. כדי להאיץ את ההיתוך, התנורים מצוידים במכשיר מסתובב המסובב את הגוף לכיוון זה או אחר בזווית של 80°. במקרה זה, האלקטרודות חתכו תשע בארות במטען. כדי לסובב את הגוף, הרם את הקשת, הרם את האלקטרודות מעל רמת הטעינה וסובב את הגוף באמצעות גלגל שיניים המחובר לגוף ולגלגלי השיניים. גוף התנור נשען על גלילים.

ניקוי גז פליטה.

תנורי קשת גדולים מודרניים להתכת פלדה פולטים כמויות גדולות של גזים מאובקים לאטמוספירה במהלך הפעולה. השימוש בחמצן ובאבקת חומרים תורם לכך עוד יותר.

תכולת האבק בגזים של תנורי קשת חשמליים מגיעה ל-10 גרם/מ"ק ועולה באופן משמעותי מהנורמה. כדי לאסוף אבק, נשאבים גזים מחלל העבודה של התנורים באמצעות מאוורר חזק. לשם כך, נעשה חור רביעי בגג התנור עם צינור יניקה של גז. הצינור מתחבר לצינור הנייח דרך רווח המאפשר הטיה או סיבוב של התנור. לאורך הדרך, הגזים מדוללים באוויר הדרוש לשריפת לאחר ה-CO. לאחר מכן, הגזים מקוררים על ידי סילוני מים במחליף החום ומופנים למערכת של צינורות ונטורי, שם אבק נשמר על ידי לחות. נעשה שימוש גם במסנני בד, במפרקים ובמשקעים חשמליים. נעשה שימוש במערכות ניקוי בגז, הכוללות את כל חנות התנורים החשמליים, עם התקנת מנדפים לעשן מתחת לגג החנות מעל התנורים החשמליים.

בטנת תנור.

לרוב תנורי הקשת יש בטנה ראשית המורכבת מחומרים מבוססי MgO. בטנת התנור יוצרת אמבט מתכת וממלאת תפקיד של שכבת בידוד חום המפחיתה את איבוד החום. החלקים העיקריים של הבטנה הם תחתית התנור, הקירות והגג. הטמפרטורה באזור הקשתות החשמליות מגיעה לכמה אלפי מעלות. למרות שריפת התנור מופרדת מהקשתות, היא עדיין חייבת לעמוד בטמפרטורות של עד 1700 מעלות צלזיוס. בהקשר זה, החומרים המשמשים לבטנה חייבים להיות בעלי עמידות גבוהה באש, חוזק מכני, עמידות תרמית וכימית. האח של תנור התכת פלדה מורכב בסדר הבא. יריעות אסבסט מונחות על מעטפת הפלדה, על שכבת אסבסט של אבקת פיירקליי, שתי שכבות של לבני פיירקליי ושכבת בסיס של לבני מגנזיט. שכבת עבודה של אבקת מגנזיט עם שרף וזפת, מוצר זיקוק נפט, ממולאת על תחתית לבני מגנזיט. עובי השכבה המודפסת הוא 200 מ"מ. העובי הכולל של האח שווה בערך לעומק האמבטיה ויכול להגיע ל-1 מ' עבור תנורים גדולים. קירות הכבשן מונחים לאחר הנחה מתאימה של לבני אסבסט ולבני חימר מלבני מגנזיט-כרומיט בגודל גדול עד אורך 430 מ"מ. ניתן לייצר בנייה לקירות מלבנים בקסטות ברזל, המבטיחות ריתוך של לבנים לבלוק מונוליטי אחד. עמידות הקירות מגיעה ל-100-150 נמסים. עמידות האח היא שנה עד שנתיים. בטנה של גג התנור עובד בתנאים קשים. הוא עומד בעומסים תרמיים גדולים מקשתות בוערות וחום המשתקף מהסיגים. הקמרונות של תנורים גדולים עשויים מלבני מגנזיט-כרומיט. בעת בניית קמרון, משתמשים בלבנים רגילות ובצורה. בחתך, לקמרון יש צורה של קשת, מה שמבטיח היצמדות הדוקה של הלבנים זו לזו. עמידות הקשת היא 50 - 100 נמסים. זה תלוי במצב החשמלי של ההתכה, במשך השהייה של המתכת הנוזלית בכבשן, הרכב הפלדה והסיגים המותכים. נכון לעכשיו, קמרונות ולוחות קיר מקוררים במים הופכים נפוצים. אלמנטים אלה מקלים על שירות בטנה.

זרם מסופק לחלל ההיתוך של הכבשן באמצעות אלקטרודות המורכבות מקטעים, שכל אחד מהם הוא בילט עגול בקוטר של 100 עד 610 מ"מ ואורך של עד 1500 מ"מ. בתנורים חשמליים קטנים משתמשים באלקטרודות פחמן, בגדולים - גרפיט. אלקטרודות גרפיט עשויות מחומרי פחמן דלי אפר: קוקי נפט, שרף, זפת. מערבבים ולוחצים את מסת האלקטרודה, ולאחר מכן שורפים את חומר העבודה הגולמי בתנורי גז ב-1300 מעלות ועובר שריפת גרפיטיזציה נוספת בטמפרטורה של 2600 - 2800 מעלות בתנורי התנגדות חשמליים. במהלך הפעולה, כתוצאה מחמצון על ידי גזי תנור ואטומיזציה במהלך שריפת קשת, האלקטרודות נשרפות.

כאשר האלקטרודה מתקצרת, היא מורידה לתוך הכבשן. במקרה זה, מחזיק האלקטרודה מתקרב לקשת. מגיע שלב שבו האלקטרודה הופכת כל כך קצרה שהיא לא יכולה לתמוך בקשת, ויש להאריך אותה. כדי להאריך את האלקטרודות, עושים חורים מושחלים בקצות החתכים, שאליהם מוברגת פטמת-מתאם, שאיתה מחברים את הקטעים הבודדים. צריכת האלקטרודות היא 5-9 ק"ג לטון פלדה המיוצרת.

קשת חשמלית היא אחד מסוגי הפריקה החשמלית שבה זרם עובר דרך גזים מיוננים ואדי מתכת. כאשר האלקטרודות מתקרבות לזמן קצר למטען או זו לזו, נוצר קצר חשמלי.

יש זרם גדול שזורם. קצוות האלקטרודות הופכים לוהטים לבנים. כשמזיזים את האלקטרודות זה מזה, נוצרת קשת חשמלית ביניהן. פליטה תרמיונית של אלקטרונים מתרחשת מהקתודה החמה, אשר בכיוון האנודה, מתנגשת במולקולות גז ניטרליות ומייננת אותן. יונים שליליים מופנים לאנודה, יונים חיוביים לקתודה. המרווח בין האנודה לקתודה הופך למיונן ומוליך. הפצצת האנודה באמצעות אלקטרונים ויונים גורמת לה להתחמם מאוד. טמפרטורת האנודה יכולה להגיע ל-4000 מעלות. הקשת יכולה להישרף על זרם ישר וזרם חילופין. תנורי קשת חשמליים פועלים על זרם חילופין. לאחרונה נבנה בגרמניה תנור קשת חשמלי בזרם ישר.

במחצית הראשונה של התקופה, כאשר האלקטרודה היא הקתודה, הקשת נשרפת. כאשר הקוטביות משתנה, כאשר המטען - מתכת - הופך לקתודה, הקשת נכבית, שכן בתקופה הראשונית של ההיתוך המתכת עדיין לא חוממת והטמפרטורה שלה אינה מספקת לפליטת אלקטרונים. לכן, בתקופה הראשונית של ההיתוך, הקשת נשרפת בחוסר מנוחה ולסירוגין. לאחר כיסוי האמבטיה בשכבת סיגים, הקשת מתייצבת ונשרפת בצורה אחידה יותר.

ציוד אלקטרוני.

האלקטרודות משמשות לספק זרם לחלל העבודה של הכבשן ויוצרות קשת חשמלית. אלקטרודות יכולות להיות פחמן או גרפיט. בייצור פלדה חשמלית משתמשים בעיקר באלקטרודות גרפיטיות. אלקטרודות פחמן משמשות בדרך כלל על תנורים קטנים.

ציוד חשמלי של תנורי קשת כולל ציוד למעגל הזרם הראשי, ציוד בקרה ומדידה, מיגון ואיתות וכן ווסת אוטומטי למנגנון תנועת האלקטרודות, כוננים חשמליים למנגנוני הכבשן ומתקן לערבול מתכת אלקטרומגנטית.

מתח ההפעלה של תנורי קשת חשמליים הוא 100 - 800 וולט, והזרם נמדד בעשרות אלפי אמפר. הספק של התקנה בודדת יכול להגיע ל-50 - 140 MVA*A. מתח זרם של עד 110 קילו וולט מסופק לתחנת המשנה של חנות תנורים חשמליים. מתח גבוה מפעיל את הפיתולים העיקריים של שנאי תנור. הציוד החשמלי של תנור קשת כולל את המכשירים הבאים:

מנתק האוויר נועד לנתק את כל מתקן התנור החשמלי מקו המתח הגבוה במהלך ההיתוך. המנתק אינו מיועד להפעלה וכיבוי של זרם, ולכן ניתן להשתמש בו רק עם אלקטרודות מורמות וללא קשתות. מבחינה מבנית, המנתק הוא מתג תלת פאזי מסוג מסוק.

המפסק הראשי משמש לניתוק תחת עומס מעגל חשמלי שדרכו זורם זרם מתח גבוה. אם המטען אינו מונח בחוזקה בכבשן בתחילת ההתכה, כאשר המטען עדיין קר, הקשתות נשרפות בצורה לא יציבה, המטען קורס ומתרחשים קצרים בין האלקטרודות. במקרה זה, עוצמת הזרם עולה בחדות. זה מוביל לעומסי יתר גדולים של השנאי, שעלולים להיכשל. כאשר הזרם חורג מהמגבלה שנקבעה, המתג מכבה אוטומטית את ההתקנה, שעבורה קיים ממסר זרם מרבי.

יש צורך בשנאי תנור כדי להמיר מתח גבוה למתח נמוך (מ-6-10 קילוואט ל-100-800 וולט). פיתולי המתח הגבוה והנמוך והמעגלים המגנטיים עליהם הם ממוקמים נמצאים במיכל עם שמן, המשמש לקירור הפיתולים. הקירור נוצר על ידי שאיבה מאולצת של שמן ממעטפת השנאי לתוך מיכל מחליף החום, בו מקררים את השמן במים. השנאי מותקן ליד התנור החשמלי בחדר מיוחד. יש לו מכשיר המאפשר להחליף את הפיתולים בשלבים ובכך לווסת בשלבים את המתח המסופק לכבשן. לדוגמה, שנאי לתנור ביתי של 200 טון בהספק של 65 MV*A הוא בעל 23 רמות מתח המתחלפות בעומס, מבלי לכבות את התנור.

הקטע של רשת החשמל מהשנאי לאלקטרודות נקרא רשת קצרה. מזינים היוצאים מקיר תחנת המשנה מספקים מתח למחזיק האלקטרודה באמצעות כבלים גמישים מקוררי מים. אורך הקטע הגמיש אמור לאפשר את ההטיה הרצויה של התנור ואת פתיחת הגג להעמסה. כבלים גמישים מחוברים לסורגים מקוררים במים מנחושת המותקנים על השרוולים של מחזיקי האלקטרודות. צמיגי הצינור מחוברים ישירות לראש מחזיק האלקטרודה, אשר מהדק את האלקטרודה. בנוסף למרכיבים העיקריים המצוינים של רשת החשמל, הוא כולל ציוד מדידה שונים המחובר לקווי הזרם באמצעות שנאי זרם או מתח, וכן מכשירים לשליטה אוטומטית בתהליך ההיתוך.

ויסות אוטומטי.

ככל שההתכה מתקדמת, נדרשות אספקת כמויות שונות של אנרגיה לתנור הקשת החשמלי. אתה יכול לשנות את ספק הכוח על ידי שינוי מתח הקשת או הזרם. ויסות מתח מתבצע על ידי החלפת פיתולי השנאי. הזרם מווסת על ידי שינוי המרחק בין האלקטרודה למטען על ידי הרמה או הורדה של האלקטרודות. במקרה זה, מתח הקשת אינו משתנה. הורדת או העלאת האלקטרודות מתבצעת באופן אוטומטי באמצעות ווסתים אוטומטיים המותקנים בכל שלב של התנור. בתנורים מודרניים, ניתן להגדיר תוכנית מצב חשמלי נתונה לכל תקופת ההיתוך.

מכשיר לערבוב אלקטרומגנטי של מתכת.

כדי לערבב מתכת בתנורי קשת גדולים, כדי להאיץ ולהקל על הפעולות הטכנולוגיות של הורדת סיגים, מותקן פיתול חשמלי בקופסה מתחת לתחתית הכבשן, אשר מקורר במים או באוויר דחוס. פיתולי הסטטור מופעלים על ידי זרם בתדר נמוך מגנרטור דו-פאזי, היוצר שדה מגנטי נע הלוכד את אמבט המתכת הנוזלית וגורם לשכבות התחתונות של המתכת לנוע לאורך תחתית הכבשן בכיוון תנועת השדה. שכבות המתכת העליונות, יחד עם הסיגים הסמוכים לה, נעות בכיוון ההפוך. כך ניתן לכוון את התנועה או לכיוון חלון העבודה, שיקל על יציאת סיגים מהכבשן, או לכיוון חור הניקוז, שיעדיף את הפיזור האחיד של מסגסוג ומסיר חמצון וממוצע של הרכב המתכת ושלה. טֶמפֶּרָטוּרָה. לשיטה זו הייתה שימוש מוגבל לאחרונה, שכן בתנורים כבדים מתערבבת באופן פעיל על ידי קשתות. מתכת פלדה בתנור קשת חשמלי ראשי.

חומרי גלם.

החומר העיקרי להתכה חשמלית הוא גרוטאות פלדה. אסור לחמצן את הגרוטאות בכבדות, שכן נוכחות של כמות גדולה של חלודה מכניסה כמות משמעותית של מימן לפלדה. בהתאם להרכב הכימי, יש למיין גרוטאות לקבוצות מתאימות. הכמות העיקרית של גרוטאות המיועדות להתכה בתנורים חשמליים חייבת להיות קומפקטית וכבדה. עם מסה בתפזורת קטנה של גרוטאות, החלק כולו להיתוך אינו מתאים לכבשן. יש צורך לקטוע את תהליך ההתכה ולהעמיס את המטען. זה מגדיל את משך ההיתוך, מוביל לצריכת אנרגיה מוגברת ומפחית את התפוקה של תנורים חשמליים. לאחרונה נעשה שימוש בכדורי מתכת שהושגו בשיטת ההפחתה הישירה בתנורים חשמליים. היתרון של סוג זה של חומר גלם, המכיל 85-93% ברזל, הוא בכך שהוא אינו מזוהם בנחושת ובזיהומים אחרים. רצוי להשתמש בכדורים להיתוך של פלדות סגסוגת מבניות בעלות חוזק גבוה, פלדות חשמליות ופלדות כדוריות.

פסולת סגסוגת נוצרת בחנות ההיתוך של תנורים חשמליים בצורה של מטילי סגסוגת וספוגים; במחלקת החשפנות בצורת צ'יפס, בחנויות לגלגול בצורת קישוט וגרוטאות וכו'; בנוסף, הרבה גרוטאות סגסוגת מגיעות ממפעלי בניית מכונות. השימוש בפסולת מתכת סגסוגת מאפשר חיסכון בחומרי סגסוג יקרי ערך ומגביר את היעילות הכלכלית של נמסים חשמליים. ברזל רך מותך במיוחד בתנורי אח פתוחים וממירים ומשמש לשליטה בתכולת הפחמן במהלך תהליך ההיתוך החשמלי.

4.2 מקלטים אופייניים של אנרגיה חשמלית

צרכני הקבוצה הנבחנת יוצרים עומס אחיד וסימטרי על פני כל שלושת השלבים. זעזועים של עומס מתרחשים רק במהלך ההפעלה. מקדם ההספק די יציב ובדרך כלל יש לו ערך של 0.8-0.85. עבור הנעה חשמלית של משאבות גדולות, מדחסים ומאווררים, משתמשים לרוב במנועים סינכרוניים הפועלים עם גורם הספק מוביל.

מכשירי הרמה והובלה פועלים במצב לסירוגין. מכשירים אלה מאופיינים בהלם עומס תכוף. עקב שינויים פתאומיים בעומס, גם מקדם ההספק משתנה בגבולות משמעותיים, בממוצע מ-0.3 ל-0.8. מבחינת אספקת אל-פסק, יש לסווג מכשירים אלו (בהתאם למקום הפעולה וההתקנה) כצרכנים מהקטגוריות ה-1 וה-2. מכשירי הרמה והובלה משתמשים גם בזרם חילופין (50 הרץ) וגם בזרם ישר. ברוב המקרים, העומס מציוד ההרמה בצד AC צריך להיחשב סימטרי על פני כל שלושת השלבים.

מתקני תאורה חשמליים

מנורות חשמליות הן עומס חד פאזי, עם זאת, בשל ההספק הנמוך של המקלט (בדרך כלל לא יותר מ-2 קילוואט) ברשת החשמל, עם קיבוץ נכון של גופי תאורה, ניתן להשיג עומס אחיד למדי על פני שלבים ( עם אסימטריה של לא יותר מ-5-10%).

אופי העומס אחיד, ללא זעזועים, אך ערכו משתנה בהתאם לשעה ביום, לשנה ולמיקום הגיאוגרפי. התדר הנוכחי הוא תעשייתי כללי, שווה ל-50 הרץ. גורם ההספק עבור מנורות ליבון הוא 1, עבור מנורות פריקת גז 0.6. יש לזכור כי הרמוניות זרם גבוהות יותר מופיעות בחוטים, במיוחד חוטים ניטרליים, כאשר משתמשים במנורות פריקת גז.

הפסקות חירום קצרות טווח (מספר שניות) באספקת החשמל למתקני תאורה מקובלות. הפסקות ארוכות (דקות ושעות) בתזונה אינן מקובלות עבור סוגים מסוימים של ייצור. במקרים כאלה, נעשה שימוש בגיבוי כוח ממקור זרם שני (במקרים מסוימים אפילו ממקור DC עצמאי). בתעשיות שבהן כיבוי תאורה מאיים על בטיחות האנשים, נעשה שימוש במערכות תאורת חירום מיוחדות. עבור מתקני תאורה של מפעלים תעשייתיים משתמשים במתחים מ-6 עד 220 וולט.

התקנות ממירים

כדי להמיר זרם תלת פאזי לזרם ישר או זרם תלת פאזי בתדר תעשייתי 50 הרץ לזרם תלת פאזי או חד פאזי בתדר נמוך, גבוה או גבוה, עצירות ממירים בנויות על שטח של מפעל תעשייתי.

בהתאם לסוג ממירי הזרם, עצירות הממיר מחולקות ל:

) התקנות ממירי מוליכים למחצה;

) יחידות ממירים עם מיישרי כספית;

) יחידות ממירים עם מנוע-גנרטורים,

) ממיר עוצר עם מיישרים מכניים.

לפי ייעודם, מתקני הממיר יתקפלו לצורך אספקת חשמל

) מנועים של מספר מכונות ומנגנונים;

) אמבטיות אלקטרוליזה;

) הובלה חשמלית בתוך המפעל;

) משקעים חשמליים;

) התקנות ריתוך DC וכו'.

התקנות ממירים למטרות אלקטרוליזה נמצאים בשימוש נרחב במטלורגיה לא ברזליות לייצור אלומיניום אלקטרוליטי, עופרת, נחושת וכו'. במתקנים כאלה, זרם תדר תעשייתי במתח של 6-35 קילו וולט, ככלל, שימוש במיישרי סיליקון הוא מומר למתח זרם ישר הנדרש בתנאים טכנולוגיים (עד 825 V).

הפסקה באספקת החשמל למתקנים אלקטרוליזה אינה מביאה לתאונות קשות עם פגיעה בציוד הראשי וניתן לסבול אותה למספר דקות, ובמקרים מסוימים למספר שעות כאן, הפסקת החשמל קשורה בעיקר לחוסר ייצור . עם זאת, בשל emf הפוך. אמבטיות אלקטרוליזה, במקרים מסוימים, עשויה להיות תנועה של מתכות משוחררות בחזרה לתמיסת האמבט, ולכן, צריכת אנרגיה נוספת עבור שחרור חדש של אותה מתכת חייבת להיות מסופקת עם אנרגיה חשמלית, כמו מקלטים של 1 קטגוריה, אך מאפשר הפסקות במתח במצבי הפעלה נותנים עקומת עומס די אחידה וסימטרית בשלבים זרם מתוקן קבוע, ובקשר לכך יש צורך לווסת את המתח בצד זרם החילופין.

מתקני ממירים להובלה חשמלית תוך-תעשייתית (גרירה, הרמה, סוגים שונים של תנועת מטען וכו') הם בהספקים קטנים יחסית (ממאות ל-2000-3000 קילוואט). גורם ההספק של מתקנים כאלה נע בין 0.7-0.8. העומס בצד AC סימטרי בשלב, אך משתנה בחדות עקב שיאי זרם במהלך פעולת מנועי המתיחה הפסקה באספקת החשמל למקלטים מקבוצה זו יכולה להוביל לפגיעה במוצרים ואף בציוד (במיוחד במפעלים מתכתיים). . הפסקת פעילות ההובלה גורמת בדרך כלל לסיבוכים חמורים בתפעול המיזם, ולכן יש לספק לקבוצת צרכנים זו חשמל, כמו מקלטים מקטגוריה 1 או 2, המאפשרים הפסקה קצרת טווח באספקת החשמל של מתקנים אלה מיוצר על ידי זרם חילופין בתדר תעשייתי עם מתח של 0.4-35 קילו וולט.

מתקנים ממירים להנעת משקעים חשמליים (עם מיישרים מכניים) עד 100-200 קילוואט נמצאים בשימוש נרחב לטיהור גז מתקנים אלה מופעלים על ידי זרם חילופין בתדר תעשייתי משנאים מיוחדים עם מתח של 6-10 קילו וולט על הפיתול הראשי. ועד 110 קילו וולט בפיתול המשני גורם ההספק של הגדרות אלה הוא 0.7-0.8. העומס בצד המתח הגבוה הוא סימטרי ואחיד מותרים הפסקות חשמל, משך הזמן תלוי בתהליך הייצור בתעשיות כמו מפעלים כימיים, מתקנים אלו יכולים להיות מסווגים כקולטים בקטגוריה 1 ו-2.

מנועים חשמליים של מנגנוני ייצור

סוג זה של מקלט נמצא בכל המפעלים התעשייתיים כל סוגי המנועים משמשים להנעת כלים מודרניים. הספק המנועים מגוון ביותר ומשתנה בין שברים למאות קילוואט ועוד במכונות בהן נדרשות מהירויות סיבוב גבוהות וויסות שלה, נעשה שימוש במנועי DC המופעלים על ידי יחידות מיישרים. מתח רשת 660-380/220 V עם תדר של 50 הרץ מקדם הספק משתנה מאוד בהתאם לתהליך הטכנולוגי מבחינת אמינות אספקת החשמל, קבוצה זו של מקלטים, ככלל, שייכת לקטגוריה השנייה מספר מכונות בהן הפסקת חשמל אינה מקובלת עקב תנאי בטיחות (פציעות אפשריות לאנשי הפעלה) ובשל נזק אפשרי למוצרים, במיוחד בעת עיבוד חלקים גדולים ויקרים.

תנורים חשמליים ומתקנים אלקטרו-תרמיים

על פי שיטת המרת אנרגיה חשמלית לחום, ניתן לחלק אותה ל:

) תנורי התנגדות;

) תנורי אינדוקציה ומתקנים;

) תנורי קשת חשמליים;

) תנורים עם חימום מעורב.

תנורי התנגדות מחולקים לתנורים הפועלים בעקיפין ולתנורים הפועלים ישירות לפי שיטת החימום. חימום החומר בתנורים עקיפים מתרחש עקב החום שנוצר על ידי גופי החימום כאשר זרם חשמלי עובר דרכם. תנורי חימום עקיף הם מתקנים עם מתחים של עד 1000 וולט ומופעלים ברוב המקרים מרשתות 380 וולט בתדר תעשייתי של 50 הרץ. תנורים מיוצרים בהספק חד ותלת פאזי מיחידות ועד כמה אלפי קילוואט. מקדם ההספק הוא 1 ברוב המקרים.

בתנורים הפועלים ישירות, החימום מתבצע על ידי החום המשתחרר במוצר המחומם כאשר זרם חשמלי עובר דרכו. תנורים מיוצרים עם כוח חד ותלת פאזי עד 3000 קילוואט; אספקת החשמל מתבצעת עם זרם תדר תעשייתי של 50 הרץ מרשתות 380/220 וולט או באמצעות שנאים מטה מרשתות מתח גבוהות יותר. מקדם ההספק נמצא בטווח שבין 0.7 ל-0.9 רוב תנורי ההתנגדות במונחים של אספקת חשמל רציפה שייכים למקלטי אנרגיה חשמלית מקטגוריה 2.

תנורים ומתקנים לחימום אינדוקציה ודיאלקטרי מחולקים לתנורי התכה ומתקנים להתקשות ובאמצעות חימום דיאלקטריים

התכה של מתכת בתנורים אינרציאליים מתבצעת על ידי החום שנוצר בה במהלך מעבר זרם אינדוקציה.

תנורי התכה מיוצרים עם וללא ליבת פלדה. תנורי ליבה משמשים להתכת מתכות לא ברזליות וסגסוגות שלהן. התנורים מופעלים באמצעות זרם תדר תעשייתי של 50 הרץ במתח של 380 וולט ומעלה, בהתאם להספק. תנורי ליבה זמינים בגרסאות חד, דו ותלת פאזיות עם הספק של עד 2000 קילוואט. גורם ההספק נע בין 0.2-0.8 (לתנורים להתכת אלומיניום יש cos(?) = 0.2 - 0.4, להתכת נחושת 0.6-0.8). תנורים חסרי ליבה משמשים להתכת פלדה איכותית, ובאופן פחות נפוץ, מתכות לא ברזליות. תנורים תעשייתיים ללא ליבה יכולים להיות מופעלים על ידי זרם תדר תעשייתי של 50 הרץ מרשתות במתח של 380 וולט ומעלה ועל ידי זרם בתדר גבוה של 500-10,000 הרץ מממירי תיריסטורים או מכונות חשמליות. מנועי ההנעה של הממירים מופעלים על ידי זרם תדר תעשייתי.

תנורים מיוצרים בהספק של עד 4500 kVA, מקדם ההספק שלהם נמוך מאוד: מ 0.05 עד 0.25. כל תנורי ההיתוך שייכים למקלטי אנרגיה חשמלית מקטגוריה 2. מתקנים להתקשות וחימום, בהתאם למטרה, מופעלים בתדרים מ-50 הרץ ועד מאות קילו-הרץ.

אספקת החשמל ליחידות בתדר גבוה וגבוה מופקת בהתאמה מממירי מכונות תיריסטורים או משרנים ומגנרטורים של צינורות. מתקנים אלו שייכים למקלטי אנרגיה חשמלית מקטגוריה 2.

במתקנים לחימום דיאלקטריים, החומר המחומם ממוקם בשדה החשמלי של קבל וחימום מתרחש עקב זרמי תזוזה. קבוצת מתקנים זו נמצאת בשימוש נרחב להדבקה וייבוש עצים, חימום אבקות לחיצות, הלחמה וריתוך של פלסטיק, מוצרי עיקור וכו'. הכוח מסופק בזרם בתדר של 20-40 מגה-הרץ ומעלה. מבחינת אספקת חשמל רציפה, מתקנים לחימום דיאלקטרי שייכים למקלטי אנרגיה חשמלית מקטגוריה 2.

על פי שיטת החימום, תנורי קשת חשמליים מחולקים לתנורים ישירים ועקיפים. בתנורים הפועלים ישירות, החימום וההתכה של המתכת מתבצעים על ידי החום שנוצר מקשת חשמלית הבוערת בין האלקטרודה למתכת המותכת. תנורי קשת ישירים מחולקים למספר סוגים, האופייניים להם הם ייצור פלדה ואקום.

תנורי התכת פלדה מופעלים על ידי זרם תדר תעשייתי של 6-110 וולט באמצעות שנאים יורדים. תנורים מיוצרים תלת פאזיים עם קיבולת של עד 45,000 kVA ליחידה. מקדם הספק 0.85-0.9. במהלך הפעולה, במהלך תקופת ההיתוך של המטען בתנורי התכת פלדה בקשת, מתרחשים קצרים תפעוליים תכופים (SC). חורג מהערך הנומינלי פי 2.5-3.5. קצרים גורמים לירידה במתח באוטובוסי התחנות, מה שמשפיע לרעה על פעולתם של מקלטי אנרגיה חשמלית אחרים. לעניין זה, מותרת הפעלה משותפת של תנורי קשת וצרכנים אחרים מתחנת משנה משותפת, אם, כאשר מופעלת ממערכת חשמל חזקה, הספק הכולל של התנורים אינו עולה על 40% מהספק של תחנת המשנה הנמוכה. וכאשר מופעל ממערכת בעלת הספק נמוך, 15-20%

תנורי קשת ואקום מיוצרים בהספק של עד 2000 קילוואט. הכוח מסופק על ידי זרם ישר עם מתח של 30-40 V. ממירי מכונות חשמליות ומיישרים מוליכים למחצה המחוברים לרשת זרם חילופין של 50 הרץ משמשים כמקורות אנרגיה חשמלית.

חימום מתכת בתנורים עקיפים מתבצע על ידי החום שנוצר מקשת חשמלית הבוערת בין אלקטרודות פחמן מחוממים בעקיפין משמשים להתכת נחושת וסגסוגותיה. כוחם של התנורים קטן יחסית (עד 500 קילוואט); הכוח מסופק על ידי זרם תדר תעשייתי של 50 הרץ משנאי תנור מיוחדים. במונחים של אספקת חשמל רציפה, תנורים אלה שייכים למקלטי אנרגיה חשמלית מקטגוריה 1, המאפשרים הפסקות חשמל לטווח קצר.

ניתן לחלק תנורים חשמליים עם חימום מעורב לתנורים תרמיים ועפרתיים ותנורים להתכת אלקטרוסלג.

בתנורים תרמיים, החומר מחומם על ידי חום, אשר משתחרר כאשר זרם חשמלי עובר דרך המטען והקשת בוערת. תנורים משמשים לייצור סגסוגות ברזל, קורונדום, התכה של ברזל יצוק, עופרת, סובלימציה של זרחן, התכת נחושת ומאט נחושת ניקל. הכוח מסופק על ידי זרם תדר תעשייתי דרך שנאים יורדים. ההספק של חלק מהתנורים גבוה מאוד, עד 100 MVA (תנור לסובלימציה של זרחן צהוב). מקדם הספק 0.85-0.92. במונחים של אספקת חשמל ללא הפרעה, תנורים לתהליכים עפרות-תרמיים שייכים למקלטי אנרגיה חשמלית מקטגוריה 2.

בתנורי התכה מחדש של אלקטרוסג, החימום מתבצע עקב החום המשתחרר בסיג כאשר עובר בו זרם. הסיגים נמסים בחום של קשת חשמלית. היתוך מחדש של Electroslag משמש לייצור פלדות איכותיות וסגסוגות מיוחדות. התנורים מופעלים על ידי זרם תדר תעשייתי של 50 הרץ דרך שנאים יורדים, בדרך כלל מרשתות 6-10 קילוואט עם מתח משני של 45-60 וולט. התנורים הם, ככלל, חד פאזיים, אך יכולים גם להיות תלת פאזי. מקדם הספק 0.85-0.95. במונחים של אמינות אספקת החשמל, תנורי התכה של electroslag שייכים למקלטי אנרגיה חשמלית מקטגוריה 1.

בעת אספקת חשמל לבתי מלאכה בהם יש תנורים חשמליים ואקום מכל הסוגים, יש לקחת בחשבון שהפסקה באספקת החשמל למשאבות ואקום מביאה לתאונות ולפגמים של מוצרים יקרים. תנורים אלה צריכים להיות מסווגים כמקלטי אנרגיה חשמלית בקטגוריה 1.

מתקני ריתוך חשמלי

אופן חלוקת המקלטים למתקנים הפועלים על זרם חילופין וישר. מבחינה טכנולוגית, הריתוך מתחלק לריתוך קשת ומגע, ולפי שיטת ביצוע העבודה - ידנית ואוטומטית.

יחידות ריתוך חשמליות DC מורכבות ממנוע AC ומגנרטור ריתוך DC. עם מערכת כזו, עומס הריתוך מתחלק באופן שווה על פני שלושה שלבים ברשת אספקת AC, אך לוח הזמנים שלה נשאר משתנה. גורם ההספק של מתקנים כאלה בתנאי הפעלה נומינליים הוא 0.7-0.8; במצב סרק, מקדם ההספק יורד ל-0.4. בין יחידות ריתוך DC ישנן גם יחידות מיישר.

יחידות ריתוך חשמליות AC פועלות בתדר AC תעשייתי של 50 הרץ ומייצגות עומס חד פאזי בצורת שנאי ריתוך עבור מכונות ריתוך בקשת והתנגדות. ריתוך עם זרם חילופין מייצר עומס חד פאזי עם פעולה לסירוגין, עומס לא אחיד של שלבים וככלל, מקדם הספק נמוך (0.3-0.35 עבור קשת ו-0.4-0.7 עבור ריתוך התנגדות). מתקני ריתוך מופעלים מרשתות במתח של 380-220 V. שנאי ריתוך באתרי בנייה והתקנה מאופיינים בתנועות תכופות ברשת האספקה. יש לקחת בחשבון נסיבות אלה בעת תכנון רשת האספקה. מנקודת מבט של אמינות הספק, מתקני ריתוך שייכים למקלטי אנרגיה חשמלית מקטגוריה 2.

סיכום

התקדמות האוטומציה אפשרה ליצור פרויקט למפעל מתכות מתמשך, שבו תהליכים שונים יחוברו למערכת זרימה אחת. מסתבר שתנור הפיצוץ עדיין תופס מקום מרכזי בכל התהליך. האם אפשר להסתדר בלי דומיין?

בעיית ייצור תנורי הפיצוץ, או כפי שהיא מכונה, ייצור ישיר של ברזל, נפתרה במשך עשורים רבים. חלה התקדמות משמעותית בכיוון זה. יש סיבה להאמין שבשנות ה-70 ייכנסו לפעולה מפעלי הפחתת ברזל ישירים למדי עם תפוקה יומית של 500 טון, אך גם במקרה זה, ייצור תנורי הפיצוץ ישמור על מעמדה במשך עשורים רבים.

אפשר לדמיין תהליך ללא תחום, למשל, כך. בתנורי צינורות סיבוביים הופכים עפרות ברזל לברזל. באמצעות מגנטים מפרידים גרגירי ברזל מיתר המסה - והמוצר הטהור מוכן לעיבוד נוסף. מוצרים מוגמרים יכולים להיות מוטבעים מאבקת ברזל. ניתן להשתמש בו לייצור פלדה בדרגות שונות על ידי הוספת התוספים הדרושים (אלמנטים סגסוגים).

עם הפעלתן של תחנות כוח ענקיות, המתכות הסובייטית תקבל הרבה חשמל זול. זה ייצור תנאים נוחים לפיתוח ייצור אלקטרו-מטלורגי ולשימוש רחב עוד יותר בחשמל בכל שלבי העיבוד הבאים של סגסוגות ברזל.

ההצלחות של הפיזיקה האטומית עוררו את הרעיון של מה שנקרא מטלורגיית קרינה. האקדמאי I.P Bardin (1883-1960) הביע רעיון נועז, כמעט פנטסטי, לפיתוח עתידי של המטלורגיה. "אני חושב," אמר, "שבהתחלה אנשים יתחילו "לבנות" פלדות סגסוגת בהרכב הנדרש תוך שימוש בהשפעה רדיואקטיבית, מבלי להכניס לתוכם תוספי סגסוג נדירים ויקרים, אלא ליצור אותם ישירות במצקת של פלדה מותכת. מאטומי ברזל, אולי, גופרית וזרחן, בהשפעת זרם של קרניים, יתרחשו טרנספורמציות גרעיניות ממוקדות במתכת המותכת".

דורות עתידיים של חוקרים יצטרכו לעבוד על פתרון בעיות זו ואחרות מרתקות. מתכות ברזל מחכה למגלים חדשים.

בחיבור זה, לדעתנו, השגנו את מטרתנו ובחנו את העברת החשמל למרחקים ואת השימוש בו כמרכיב הכרחי בתהליך ייצור הפלדה החשמלית. וגם, נדמה לנו, השלמנו את כל המשימות שהצבנו, דהיינו: למדנו ספרות נוספת שעזרה לנו בכתיבת עבודה זו; הכירו סוגים חדשים של גנרטורים ושנאים; נחשב לנתיב הזרם החשמלי מרגע קבלתו ועד למסירה לצרכן; ולבסוף, חקרנו את התהליכים הפיזיים והמכאניים המתרחשים בכבשן פלדה חשמלי.

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה

1. Babich V.K., Lukashkin N.D., Morozov A.S. et al./Fundamentals of metallurgical production (ברזל מטלורגיה). ספר לימוד לבתי ספר מקצועיים תיכוניים - מ.: מטלורגיה, 1988. 272 ​​עמ'.

ברג י ג , ולק ח יא , קומרוב ד ט ; אד. Barga I.G./שיפור התחזוקה של רשתות חשמל 0.4-20 קילו וולט באזור סלדסק - מ.: אנרגיה, 1980. - 240 עמ', ill.

Bornatsky I. I., Blashchuk N. M., Yargin S. A., Strok V. I./Wide-profile steelmaker's assistant: Book Text for Secondary Professional Schools - M.: Metallurgy, 1986. 456 p.

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

מיאקישב ג' יא., בוכוצב ב'/פיזיקה: ספר לימוד. לכיתה י' ממוצע בית ספר - מ.: חינוך, 1990. - 223 עמ': ill.

מיאקישב ג' יא., בוכוצב ב'/פיזיקה: ספר לימוד. לכיתה י' ממוצע בית ספר - מהדורה 9, מתוקנת. - מ.: חינוך, 1987. - 319 עמ', 4 עמ'. חולה: חולה.

Chigrai I. D. ממיר עוזר ליצרן פלדה. מ.: מטלורגיה, 1977. 304 עמ'.

הצורך בהקמת קווי חשמל מוסבר בייצור חשמל בעיקר בתחנות כוח גדולות המרוחקות מהצרכנים - מקלטים קטנים יחסית הפזורים על פני שטחים עצומים.

תחנות כוח ממוקמות תוך התחשבות בהשפעה המשולבת של מספר רב של גורמים: זמינות משאבי האנרגיה, סוגיהם ורזרבותיהם; אפשרויות תחבורה; סיכויי צריכת אנרגיה באזור מסוים וכו'. העברת אנרגיה חשמלית למרחקים מספקת מספר יתרונות המאפשרים:

השתמש במקורות אנרגיה מרוחקים;

הפחת את כוח העתודה הכולל של גנרטורים;

השתמש בפער הזמן בקווי רוחב גיאוגרפיים שונים, שבהם העומסים המרביים הממוקמים בהם אינם תואמים;

השתמש באופן מלא יותר בכוח של תחנות כוח הידרואלקטריות;

הגדל את האמינות של אספקת החשמל לצרכנים וכו'.

קווי חשמל, המיועדים לחלוקת חשמל בין צרכנים בודדים באזור מסוים ולחיבור מערכות חשמל, יכולים להתבצע הן למרחקים ארוכים והן למרחקים קצרים ומיועדים להעברת הספקים בגדלים שונים. למעברים למרחקים ארוכים יש לזה חשיבות רבה תפוקה, כלומר ההספק הגדול ביותר שניתן להעביר לאורך קווי מתח, תוך התחשבות בכל הגורמים המגבילים.

עבור קווי מתח AC עיליים, ניתן להניח בקירוב שההספק המרבי שהם יכולים להעביר הוא פרופורציונלי בערך לריבוע המתח וביחס הפוך לאורך השידור. כמו כן, ניתן לראות בגסות רבה את עלות המבנה כפרופורציונלית לגודל המתח. לכן, בפיתוח של העברת אנרגיה חשמלית למרחקים ארוכים, ישנה נטייה להגביר את המתח כאמצעי העיקרי להגדלת התפוקה. מאז יצירת קווי החשמל הראשונים, המתח גדל פי 1.5-2 בערך כל 10-15 שנים. עלייה במתח אפשרה להגדיל את אורך קווי החשמל וההספקים המשודרים. כך, בשנות ה-20 של המאה העשרים, הועבר חשמל למרחקים מירביים של כ-100 ק"מ. עד שנות ה-30 גדלו המרחקים הללו ל-400 ק"מ, ובשנות ה-60 אורכם של קווי החשמל הגיע ל-1000-1200 ק"מ (לדוגמה, קו הילוכים וולגוגרד-מוסקבה).

הגדלת כושר ההולכה של קווי החשמל מושגת בעיקר על ידי הגדלת המתח, אך חיוני גם שינוי עיצוב קווי החשמל והכנסת התקני פיצוי שונים נוספים, בהם השפעת הפרמטרים המגבילים את ההספק המועבר. לדוגמה, בקווי חשמל עם מתח של 330 קילו וולט ומעלה, החוטים בכל שלב מפוצלים למספר מוליכים מחוברים חשמלית, בעוד הפרמטרים של הקווים משתפרים באופן משמעותי (התגובתיות שלו מופחתת); נעשה שימוש במה שנקרא פיצוי סדרתי - הכללת קבלים בקו וכו'.

האפשרות להגדיל עוד יותר את ההספק המרבי מחייבת הגדלת מתחים ושינוי עיצוב קווי החשמל. הם קשורים להתקדמות טכנית כללית, בפרט עם התקדמות בטכנולוגיית מוליכים למחצה, עם יצירת חומרים מתקדמים ועם פיתוח סוגים חדשים של העברת אנרגיה.

כאשר בונים קווי מתח זרם ישר עם הספק מרבי גבוה, יש צורך לבצע המרה ישירה של זרם חילופין לזרם ישר בתחילת הקו והמרה הפוכה של זרם ישר לזרם חילופין בסוף הקו, מה שגורם לכך קשיים טכניים וכלכליים.

קיימת אפשרות בסיסית של קווי חשמל אלחוטיים באמצעות גלים אלקטרומגנטיים או תנודות בתדר גבוה המכוונות לאורך מוליכי גל. עם זאת, יישום מעשי של קווי חשמל אלו בתעשייה אינו מקובל כיום בשל יעילותם הנמוכה.

להעברת אנרגיה חשמלית ניתן להשתמש בקווים מוליכים, בהם ניתן להפחית את המתח באופן משמעותי. אפקט קרוב למוליכות-על מושג על ידי קירור עמוק של המוליכים. במקרה זה, קווי מתח נקראים קריוגניים. לשאלה הזו יש היסטוריה. עוד בשנת 1911, הפיזיקאי ההולנדי G. Kamerlingh-Onnes קבע שכאשר הכספית מתקררת לטמפרטורה מתחת ל-4 K, ההתנגדות החשמלית שלה נעלמת לחלוטין. הוא מופיע שוב בפתאומיות כאשר הטמפרטורה עולה מעל ערך קריטי. תופעה זו נקראה מוליכות על.כמובן שאם חומרים כאלה היו משיגים מהנדסי חשמל, הם היו מחליפים בהם מוליכים רגילים, קווי מתח היו מספקים אנרגיה בכמויות אדירות למרחקים ארוכים במיוחד ללא אובדן. ניתן יהיה להגביר משמעותית את היעילות של מכשירים עתירי אנרגיה רבי עוצמה (אלקטרומגנטים, שנאים, מכונות חשמליות), ולהימנע מקשיים רבים הקשורים להתחממות יתר, התכה והרס של חלקים.

אולם כל זה לא נותר אלא חלומות, אם כי לא היה ספק לגבי התופעה עצמה. מוליכים רבים התגלו. בטבלה המחזורית התברר שהם 28 יסודות. אבל הטמפרטורה הקריטית הגבוהה ביותר השייכת לניוביום לא עלתה על 10 K. האפשרויות של מוליכות-על, לכן, הוגבלו בחדות על ידי העלות הגבוהה והמורכבות של מתקנים השומרים על טמפרטורות נמוכות במיוחד. סגסוגות של מוליבדן עם טכנציום קידמו את הטמפרטורה הקריטית ל-14 K. יתרה מכך, ניתן היה להשיג תרכובת של ניוביום, אלומיניום וגרמניום עם טמפרטורה קריטית של 21 K. עבור כמה מאות חומרים מוליכים-על המוכרים כיום, זהו נתון שיא.

מחקרים מעשיים הראו כי עם עליית הטמפרטורה הקריטית מספר המוליכים יורד. כמה מומחים אפילו האמינו שאי אפשר יהיה להימלט מהשבי של טמפרטורות נמוכות במיוחד. אי שם בסביבות 25 K נמצאת הטמפרטורה הקריטית הגבוהה ביותר האפשרית.

לאחר הגילוי הניסיוני של מוליכות-על, ניסו פיזיקאים תיאורטיים במשך זמן רב להבין את מהות התופעה הבלתי מובנת. ורק חצי מאה לאחר מכן, ב-1957, הופיעה התיאוריה הרצינית הראשונה של מוליכות-על. אחרים הלכו בעקבותיו. הם נשאו הרבה דברים יוצאי דופן. כך, למשל, על פי התיאוריה שנוצרה, האלקטרונים של מוליך-על, בניגוד לחוק הידוע של קולומב, הקובע את כל החלקיקים הטעונים דומים לדחות זה את זה, להיפך, למשוך ולהתאחד לזוגות. צוין כי לא רק מתכות וסגסוגות, אלא גם... חומרים אורגניים יכולים להיות מוליכים. אחת המסקנות המשמעותיות ביותר של התיאוריה הייתה הבאה. מימן מתכתי בשל תכונותיו יוצאות הדופן- פרוטונים אור ממוקמים בצמתים של סריג הגביש זה יכול להיות מוליכות גבוהה יחסית, מקובל למדי למטרות מעשיות, טמפרטורות בסדר 220K אוֹ-53 0 C. ועוד דבר אחד: ייתכן שתהליך העברת חומר מהשלב המולקולרי לשלב האטומי הוא בלתי הפיך. כאשר הלחץ החיצוני מוסר, מימן עלול לא לאבד את תכונות המוליך העל שלו במשך זמן רב. /

כעת התברר: כדי לקבל חומר המציג תכונות מוליכות-על בתנאים רגילים, יש צורך לשלוט בטווח הלחץ בסדר גודל של כמה מאות קילופסקל. סדרי גודל אלה, לפי הסטנדרטים האנושיים שלנו, הם עצומים. הם ניתנים להשוואה רק ללחצים במרכז כדור הארץ (כ-300 kPa שם). דרך המובילה אל המטרה נפתחה בפני החוקרים, למרות שגם בניסוי מעבדה לא ניתן עדיין להשיג לחץ מסוג זה וכמובן מימן מוצק - מוליך-על בטמפרטורה רגילה.

חלופה להעברת אנרגיה חשמלית למרחק באמצעות זרמי חילופין וישירים מתחנות כוח תרמיות לצרכנים היא הובלת דלק. ניתוח השוואתי של אפשרויות אפשריות לאספקת אנרגיה לצרכנים מראה שפחם עתיר קלוריות (יותר מ-4000 קק"ל/ק"ג) מומלץ בדרך כלל להובלה ברכבת (אם קיים). במקרים רבים, כאשר משתמשים בגז טבעי ובנפט בתחנות כוח, עדיף להעבירם בצינורות (איור 1). בבחירת שיטה להעברת אנרגיה למרחקים, יש צורך לקחת בחשבון מערך גדול של נושאים, כגון חיזוק מערכת החשמל במהלך בניית הולכת חשמל, אספקת חשמל, צרכנים הממוקמים ליד הקווים, הגדלת העומס על רכבות וכו'.

בניתוח הפיתוח של מערכות אנרגיה במספר מדינות, ניתן לזהות שתי מגמות עיקריות:

1) קירוב תחנות כוח למרכזי צריכה במקרים בהם אין מקורות אנרגיה זולים בשטח המכוסה על ידי מערכת האנרגיה המאוחדת או כאשר המקורות כבר נוצלו;

2) הקמת תחנות כוח בקרבת מקורות אנרגיה זולים והעברת חשמל למוקדי צריכתו.

קווי הולכת חשמל, צינורות נפט וצינורות גז מהווים את מערכת אספקת האנרגיה המאוחדת של המדינה. מערכות אספקת חשמל, נפט וגז חייבות להיות מתוכננות, לבנות ולהפעיל בתיאום מסוים ביניהן, ויוצרות מערכת אנרגיה מאוחדת.

איור 1 - מאפיינים של שיטות שונות להעברת אנרגיה למרחקים: ז- עלויות משוערות, ל- מרחק; 1 - מסילת רכבת כפולה, 2 - צינורות גז, 3 - צינורות נפט, 4 - העברת כוח מתחנות הפועלות על פחם זול

העברת חשמל למרחק באמצעות מערכת חד חוטית תהודה מאופיינת בעלויות כלכליות נמוכות בהשוואה לטכנולוגיות מסורתיות. יחד עם זאת, כמעט ואין הפסדים בחוטים (פחות מאות פעמים מאשר בשיטה המסורתית של העברת אנרגיה חשמלית). עלות הנחת הכבלים מופחתת באופן משמעותי - עד פי 10. מובטחת רמה גבוהה של בטיחות חשמל לסביבה ולבני אדם.

תיאור:

אחת הבעיות הדוחקות ביותר של אנרגיה מודרנית היא העברת חשמל למרחקים בעלויות כלכליות נמוכות והבטחת חיסכון באנרגיה.

בפועל, כדי להעביר אנרגיה חשמלית למרחקים ארוכים, ככלל, נעשה שימוש במערכות תלת פאזיות, שהטמעתן דורשת שימוש ב-4 לפחות. חוטים, שיש לו את החסרונות המשמעותיים הבאים:

– הפסדים גדולים של אנרגיה חשמלית בחוטים, מה שנקרא הפסדי ג'ול,

– הצורך להשתמש בתחנות שנאי ביניים כדי לפצות על הפסדי אנרגיה בחוטים,

– התרחשות תאונות עקב קצר חשמלי בחוטים, לרבות עקב תופעות מזג אוויר מסוכנות (רוח חזקה, קרח על חוטים וכו'),

– צריכה גבוהה מתכות לא ברזליות,

– עלויות כלכליות גבוהות להנחת רשתות חשמל תלת פאזיות (כמה מיליוני רובל לכל ק"מ).

ניתן לבטל את החסרונות שצוינו לעיל באמצעות שימוש במערכת חוטית תהודה להעברת אנרגיה חשמלית, המבוססת על הרעיונות של נ. טסלה, ששונתה תוך התחשבות בהתפתחות המודרנית של המדע והטכנולוגיה. נכון לעכשיו, פותחה הטכנולוגיה של מערכת העברת אנרגיה חשמלית חד-חוטית תהודה.

חוט יחיד תהודה מוליך גלהמערכת להעברת אנרגיה חשמלית בתדר גבוה יותר של 1-100 קילו-הרץ אינה משתמשת בזרם הולכה פעיל במעגל סגור. בקו מוליך גל תהודה חד מוליך אין לולאה סגורה, אין גלים נעים של זרם ומתח, אך ישנם גלים עומדים (נייחים) של זרם קיבולי תגובתי ומתח עם היסט פאזה של 90°. יתר על כן, עקב היעדר זרם פעיל ונוכחות של צומת זרם ב שורותאין עוד צורך ליצור מצב הולכה בטמפרטורה גבוהה בקו כזה, והפסדי ג'ול הופכים לחסרי משמעות עקב היעדר זרמי הולכה פעילים סגורים בקו וערכים לא משמעותיים של זרם קיבולי פתוח ליד צמתים נייחים. גלים שוטפים בקו.

הטכנולוגיה המוצעת מבוססת על שימוש בשני מעגלי תהודה בתדר של 0.5-50 קילו-הרץ ובקו חד-חוטי בין המעגלים (ראה איור 1) במתח קו של 1-100 קילו-וולט כאשר פועלים במצב תהודה של מתח.

חוט הקו הוא ערוץ מנחה שלאורכו נעה אנרגיה אלקטרומגנטית. אנרגיית השדה האלקטרומגנטי מופצת מסביב מנצחשורות.

אורז. 1. דיאגרמה חשמלית של מערכת העברת כוח תהודה בת חוט יחיד

1 - מחולל תדר גבוה; 2 - מעגל תהודה של השנאי המוגבר; 3 - קו חוטי יחיד; 4 - מעגל תהודה של שנאי הירידה; 5 - מיישר; 6 – ממיר.

כפי שמראה חישובים וניסויים שנערכו, בשיטה זו של העברת אנרגיה חשמלית, אין כמעט הפסדים בחוטים (פחות מאות פעמים מאשר בשיטה המסורתית של העברת אנרגיה חשמלית) וטכנולוגיה זו בטוחה לסביבה ולבני אדם.

לתאם מערכת אספקת חשמל קונבנציונלית עם המערכת המוצעת, התאמת התקנים ו ממירים, המותקנים בתחילתו ובקצהו של קו חד חוטי ומאפשרים שימוש בציוד חשמלי AC או DC סטנדרטי בכניסה וביציאה.

נכון להיום פותחה הטכנולוגיה להעברת חשמל בהספק של עד 100 קילוואט. העברת חשמל בהספק גבוה יותר דורשת שימוש במכשירים אלקטרוניים (טרנזיסטורים, תיריסטורים, דיודות וכו') בעלי הספק ואמינות מוגברים. נדרש מחקר נוסף כדי לפתור את בעיית אספקת האנרגיה למתקנים הצורכים חשמל בהספק של מעל 100 קילוואט.

יתרונות:

- אנרגיה חשמלית מועברת באמצעות זרם קיבולי תגובתי במצב תהודה,

– שימוש לא מורשה באנרגיה קשה,

- הפחתת עלויות להקמת קווי חשמל,

– אפשרות של החלפת קווי חשמל עיליים בקווי כבלים חד מוליכים,

- חיסכון משמעותי במתכות לא ברזליות,כי חתך הכבלים קטן פי 3-5 מהחתך של מערכת הולכת חשמל תלת פאזית מסורתית, ניתן להפחית את תכולת האלומיניום והנחושת בחוטים פי 10,

– הפחתה משמעותית ברדיוס הסיבוב של קווים, שחשובה מאוד בעת הנחת כבלים בסביבות עירוניות,

- הפחתה משמעותית (עד פי 10) בעלויות הנחת כבלים,

– אין קצר חשמלי משלב לשלב,

- מבטיח רמה גבוהה של בטיחות חשמל לסביבה ולבני אדם,

– הפסדי חשמל בקו יחיד הם קטנים,

- ניתן להעביר חשמל למרחקים ארוכים וארוכים במיוחד,

– קצרים חשמליים אינם אפשריים בכבל חוט יחיד וכבל חוט יחיד אינו יכול לגרום לשריפה,

- אין צורך בתחזוקה,

– נוכחות של שדה מגנטי מופחת,

- אין השפעה של תנאי מזג האוויר,

– הנוף הטבעי אינו מופרע,

- חוסר זכות קדימה,

– אין כמעט הפסדים בחוטים (פחות מאות פעמים מאשר בשיטה המסורתית של העברת אנרגיה חשמלית).

כיצד מועבר חשמל למרחקים ארוכים?
כאשר הם מעבירים חשמל למרחקים ארוכים הם משתמשים
העברה אלחוטית של חשמל למרחקים
העברת חשמל למרחקים ארוכים ללא חוטים וידאו
העברת חשמל על פני מרחק היסטוריית מצגת הודעה מופשטת
אובדן חשמל במהלך שידור למרחקים ארוכים
הצגת העברת כוח על שנאים למרחק
תרשים של עקרונות הבעיה של העברת חשמל למרחקים ארוכים
ייצור והולכה של חשמל מרחוק
חיבור בנושא העברת חשמל מרחוק
דיאגרמת שיטות להעברת חשמל למרחקים
שנאים המעבירים חשמל מרחוק
העברת חשמל למרחק באמצעות מערכת חוטית תהודה ללא חוטים הפסדי ייצור והפצה של שנאי תעריפי שירותי Tyumenenergosbyt TNS Energy Vologdaenergosbyt לצרכנים באמצעות חשבון אישי חשבון אישי לפעול רשת Krasnoyarskenergosbyt באמצעות קווי האינטרנט Krasnoyarskenergosbyt אנרגיה אספקת שירותים ארגון מונחי טלפון

גורם ביקוש 458

סקרים

האם המדינה שלנו צריכה תיעוש?

• כן, אנחנו צריכים את זה (90%, 2,486 הצבעות)
• לא, אין צורך (6%, 178 קולות)
• לא יודע (4%, 77 קולות)

חפש טכנולוגיות

טכנולוגיות שנמצאו 1

יכול להיות מעניין: