Pembangkitan dan transmisi arus listrik bolak-balik
Arus bolak-balik adalah arus yang besar dan arahnya berubah secara berkala. Berkat arus bolak-balik, ada cahaya dan panas di rumah kita saat ini. Semua perusahaan industri dan produksi di zaman kita hanya berfungsi berkat arus bolak-balik. Tanpa arus bolak-balik, kemajuan teknologi peradaban modern tidak mungkin terjadi.
Untuk mendapatkan arus bolak-balik, perangkat elektromekanis digunakan, yang disebut generator induksi… Di dalamnya, energi mekanik yang diperoleh dengan satu atau lain cara ditransfer ke rotor, rotor berputar, akibatnya energi mekanik putaran rotor diubah menjadi energi listrik dengan induksi elektromagnetik.
Ingatlah bahwa jika Anda memutar magnet di dalam rangka konduktor, maka akan ada induksi di dalam rangka arus bolak-balik… Generator bekerja berdasarkan prinsip ini. Hanya dalam generator industri, stator berperan sebagai bingkai, dan peran magnet adalah rotor dengan koil magnetisasi, sebenarnya adalah elektromagnet yang berputar.
Dalam generator industri, stator adalah struktur baja besar berbentuk cincin dengan alur di bagian dalam. Belitan tembaga tiga fase diletakkan di slot ini. Medan magnet, seperti yang telah kami katakan, dibuat oleh rotor, yang merupakan inti baja dengan sepasang (atau beberapa pasang, tergantung pada kecepatan nominal rotor) dari kutub yang dibentuk oleh arus dalam belitan rotor. Arus searah disuplai ke belitan rotor dari exciter.
Menurut diagram skematik alternator induksi dua kutub, mudah dipahami bahwa garis-garis gaya medan magnet rotor melintasi belitan belitan stator, sementara sekali per putaran fluks magnet rotor mengubah arahnya dengan sehubungan dengan revolusi yang sama dari stator.
Dengan demikian, arus bolak-balik daripada arus searah berdenyut diproduksi di belitan stator. Jika kita berbicara tentang pembangkit listrik tenaga nuklir, maka rotor generator menerima putaran mekanis dari uap, yang disuplai dengan tekanan tinggi ke bilah turbin yang terhubung ke rotor. Uap di pembangkit listrik tenaga nuklir dihasilkan dari air yang dipanaskan oleh panas dari reaksi nuklir yang diumpankan ke air melalui penukar panas.
Di Rusia, frekuensi arus bolak-balik dalam jaringan adalah 50 Hz, yang berarti rotor generator dua kutub harus menghasilkan 50 putaran per detik. Jadi, di pembangkit listrik tenaga nuklir, rotor menghasilkan 3000 putaran per menit, yang memberikan frekuensi arus yang dihasilkan sebagai 50 Hz. Arah perubahan arus yang dihasilkan menurut hukum sinusoidal (harmonik)..
Belitan generator dibagi menjadi tiga bagian, sehingga arus bolak-balik adalah tiga fase.Ini berarti bahwa di masing-masing dari tiga bagian belitan stator, EMF yang dihasilkan mengalami pergeseran fasa relatif satu sama lain sebesar 120 derajat. Nilai efektif tegangan yang dihasilkan di pembangkit listrik dapat berkisar antara 6,3 hingga 36,75 kV, tergantung pada jenis generatornya.
Untuk menyalurkan energi listrik jarak jauh, saluran listrik tegangan tinggi (PTL)… Tetapi jika listrik ditransmisikan tanpa konversi, pada tegangan yang sama yang berasal dari generator, maka kerugian energi selama transmisi akan sangat besar dan praktis tidak ada yang sampai ke pengguna akhir.
Faktanya adalah bahwa kehilangan energi dalam kabel transmisi sebanding dengan kuadrat dari nilai arus dan berbanding lurus dengan resistansi kabel (lihat Hukum Joule-Lenz). Ini berarti bahwa untuk transmisi dan distribusi listrik yang lebih efisien, voltase pertama-tama harus dinaikkan beberapa kali untuk mengurangi arus dengan jumlah yang sama dan karenanya secara signifikan mengurangi kerugian transportasi. Dan hanya tegangan yang meningkat yang masuk akal untuk ditransfer ke saluran listrik.
Oleh karena itu, listrik pertama kali disuplai dari pembangkit listrik ke gardu transformator... Di sini tegangan dinaikkan menjadi 110-750 kV dan baru kemudian diumpankan ke saluran listrik. Tetapi pengguna membutuhkan 220 atau 380 volt, oleh karena itu pada akhir saluran tegangan tinggi diturunkan dengan bantuan gardu trafo menjadi 6-35 kV.
Trafo dipasang di gardu induk dekat rumah kita atau dibangun di dalam rumah. Di sini voltase turun lagi — dari 6-35 kV menjadi 220 (380) volt, yang sudah didistribusikan ke konsumen.Melalui perangkat distribusi input, jaringan kabel dan kabel menyimpang ke ruangan yang berbeda.