Generació i transmissió de corrent elèctric altern
Un corrent altern és un corrent la magnitud i la direcció del qual canvien periòdicament. Gràcies al corrent altern, avui dia hi ha llum i calor a les nostres cases. Totes les empreses i produccions industrials del nostre temps funcionen només gràcies al corrent altern. Sense corrent altern, el progrés tecnològic de la civilització moderna seria simplement impossible.
Per obtenir corrent altern s'utilitzen dispositius electromecànics, els anomenats generadors d'inducció… En ells, l'energia mecànica obtinguda d'una manera o altra es transfereix al rotor, el rotor gira, com a resultat de la qual cosa l'energia mecànica de la rotació del rotor es converteix en energia elèctrica per inducció electromagnètica.
Recordeu que si feu girar l'imant dins del marc conductor, hi haurà una inducció al marc corrent altern… El generador funciona segons aquest principi. Només en un generador industrial, l'estator fa el paper d'un bastidor i el paper d'un imant és un rotor amb una bobina magnetitzadora, en realitat un electroimant giratori.
En un generador industrial, l'estator és una enorme estructura d'acer en forma d'anell amb ranures a l'interior. En aquestes ranures es col·loca un bobinatge trifàsic de coure. El camp magnètic, com ja hem dit, el crea el rotor, que és un nucli d'acer amb un parell (o diversos parells, segons la velocitat nominal del rotor) de pols formats pel corrent al bobinat del rotor. Es subministra un corrent continu al bobinatge del rotor des de l'excitador.
Segons el diagrama esquemàtic d'un alternador d'inducció de dos pols, és fàcil entendre que les línies de força del camp magnètic del rotor travessen les espires del bobinatge de l'estator, mentre que una vegada per revolució el flux magnètic del rotor canvia la seva direcció amb respecte a les mateixes revolucions de l'estator.
Per tant, al bobinatge de l'estator es produeix corrent altern en lloc de corrent continu pulsat. Si parlem d'una central nuclear, aleshores el rotor del generador rep una rotació mecànica del vapor, que es subministra sota una pressió enorme a les pales d'una turbina connectada al rotor. Vapor en una central nuclear es produeix a partir d'aigua que s'escalfa per la calor d'una reacció nuclear alimentada a l'aigua a través d'un intercanviador de calor.
A Rússia, la freqüència de corrent altern a la xarxa és de 50 Hz, el que significa que el rotor d'un generador de dos pols ha de fer 50 revolucions per segon. Així, en una central nuclear, el rotor fa 3000 revolucions per minut, la qual cosa simplement dóna la freqüència del corrent generat com a 50 Hz. La direcció del corrent generat canvia segons la llei sinusoïdal (harmònica)..
El bobinatge del generador es divideix en tres parts, de manera que el corrent altern és trifàsic.Això vol dir que en cadascuna de les tres parts del bobinatge de l'estator, l'EMF resultant es desfasa entre si en 120 graus. El valor efectiu de la tensió generada a la central pot ser de 6,3 a 36,75 kV, segons el tipus de generador.
Per transmetre energia elèctrica a llarga distància, línies elèctriques d'alta tensió (PTL)… Però si l'electricitat es transmet sense conversió, a la mateixa tensió que prové del generador, aleshores les pèrdues d'energia durant la transmissió seran colossals i pràcticament res arribarà a l'usuari final.
El fet és que les pèrdues d'energia en els cables de transmissió són proporcionals al quadrat del valor actual i directament proporcionals a la resistència dels cables (vegeu La llei de Joule-Lenz). Això significa que per a una transmissió i distribució d'electricitat més eficients, primer s'ha d'augmentar la tensió diverses vegades per tal de reduir el corrent en la mateixa quantitat i, per tant, reduir significativament les pèrdues de transport. I només l'augment de la tensió té sentit transferir-lo a les línies elèctriques.
Per tant, l'electricitat es subministra primer des de la central elèctrica a la subestació transformadora... Aquí la tensió augmenta a 110-750 kV i només llavors s'alimenta a les línies elèctriques. Però l'usuari necessita 220 o 380 volts, per tant, al final de la línia, l'alta tensió es redueix amb l'ajuda de subestacions transformadores a 6-35 kV.
S'instal·la un transformador en una subestació prop de casa nostra o incorporat a la casa. Aquí la tensió torna a baixar: de 6-35 kV a 220 (380) volts, que ja estan distribuïts als consumidors.A través del dispositiu de distribució d'entrada, una xarxa de cables i cables divergeix en diferents sales.