Электроэнергии

Электрический ток вырабатывается в основ­ном на электростанциях. При этом в 1992 году (118) в Германии было произведено электро­энергии:

29,6% на атомных электространциях;

28,9% на станциях, работающих на необогащен-

ном буром угле; 26,6% на станциях, работающих на каменном

угле;

_______________________________ 803 ©

6,% на станциях, работающих на природном газе;

3,9% на гидроэлектростанциях;

2,2% на электростанциях, работающих на мазуте;

2,8% за счет использования иных источников теплоты (например, сжигание мусора).

Наиболее «экологически чистыми» явля­ются гидро- и ветряные электростанции, од­нако их доля в выработке электроэнергии в ФРГ крайне незначительна вследствие гео­графического положения страны.

На всех электростанциях электрический ток вырабатывается с помощью генераторов тока, в которых механическая энергия (враща­тельного движения) преобразуется в электри­ческую.

Генератор состоит из неподвижного ста­тора и вращающегося вокруг него якоря (рото­ра) с катушками. Благодаря вращению якоря в статоре индуцируется напряжение, которое имеет форму синусоиды. Для выработки тока используются генераторы с тремя катушками, смещенными относительно друг друга на 120°. Благодаря этому в каждой катушке выраба­тывается ток, поля напряжений которого по­стоянно пересекаются; такой ток называется трехфазным.

Как правило, электроэнергия от электро­станции доставляется по линиям электропе­редачи. Так как для передачи вырабатываемой генераторами электроэнергии напряжением 10-20 кВ требуются очень толстые провода, характеризующиеся большими потерями в линии, то на электростанциях напряжение повышается при помощи трансформаторов до 60-380 кВ, и в такой форме электроэнергия передается на большие расстояния по линиям электропередачи. Для электроснабжения горо­дов напряжение понижается на силовых трансформаторных подстанциях до среднего значения 10 кВ, после чего ток передается пре­имущественно по подземным кабельным ли­ниям.

В такой форме электрический ток посту­пает на пивоваренные предприятия через один или несколько трансформаторов, которые за-питываются напряжением 10 или 20 кВ; их пониженное выходное напряжение составля­ет 380 В. В других странах зачастую использу­ется другое напряжение — например, исполь­зуется трехфазный ток напряжением 660 В.

© 804____________________________________

Это напряжение можно снимать в виде трех­фазного тока или же только с одной фазы в форме переменного тока напряжением 220 В.

Энергосбытовые организации начисляют пивоваренному предприятию расход за активную энергию в кВт • ч; реактивная энергия должна быть оплачена, начиная с 50% активной мощности. Поэтому лю-бое предприятие заинтересовано в ком­пенсации неизбежно возникающих ре­активных токов. Для понимания этого Обстоятельства сначала необходимо рас­смотреть коэффициент мощности cos φ.

10.4.2. Коэффициент мощности cos φ

Два переменных тока равны по фазе, если в один и тот же момент времени нулевые и пре­дельные значения их синусоиды совпадают между собой. Если эти моменты наступают не одновременно, то токи «смещены по фазе».

Величина фазового сдвига указывается в угловых градусах; в действительности же угол сдви­га фаз φ показывает время, на которое ток опережает напряжение.

Между силой и напряжением одного и того же переменного тока также может возникнуть фазовый сдвиг. Такая ситуация всегда имеет место при индуктивной нагрузке, то есть ког­да ток протекает через электромагнитную ка­тушку, как это происходит в двигателях пере­менного тока (рис. 10.26).

Кривые на рисунке отображают одинако­вый переменный ток при разной величине ин­дуктивной нагрузки:

1. Первая кривая показывает ток без нагруз­
ки, когда сила тока и напряжения совпа­
дают по фазе. Штрих-пунктирная линия
отражает кривую мощности данного тока,
которая является произведением напряже­
ния на силу тока; средняя активная мощ­
ность (n) является делящей пополам
осью, проходящей через эту кривую.

2. Вторая кривая показывает ток при индук­
тивной нагрузке. В результате фазового
сдвига мгновенная мощность в точках
кривой, где сила тока и напряжение имеют
различный знак, будет отрицательной.
Кривая мощности, а следовательно, и
средняя активная мощность падают и все
больше приближаются к временной оси.

3. Третья кривая обозначает ток при чисто
индуктивной нагрузке (φ = 90°). Сила тока
и напряжение половину периода имеют

Рис. 10.26.

Кривые

мощности при

фазовом сдвиге

разные знаки, и средняя активная мощ­ность совпадает с осью времени, то есть среднее значение мощности равно нулю.

Положительные значения кривой мощно­сти (то есть значения, расположенные над временной осью) представляют собой мощ­ность, которая снимается потребителем с гене­ратора. Отрицательные значения (то есть об­ласти, заштрихованные под временной осью) соответствуют нагрузке, которую потребитель возвращает на генератор. В случае чистой ин­дуктивной нагрузки (φ = 90°) количество энер­гии колеблется между генератором и потреби­телем в ту или иную сторону, при этом полез­ная мощность не отдается.

Дата добавления: 2015-07-10