Obsah Generátor střídavého proudu Trojfázová soustava střídavého napětí Transformátor Přenos elektrické energie Střídavý proud v energetice 1

Primární zdroje elektrické energie Střídavý proud v energetice 2 uhlí 1 zemní plyn 2 ropa 3 voda 4 slunce, vítr 5 jaderné palivo 6

Přeměna primárních zdrojů Střídavý proud v energetice 3 Probíhá v elektrárnách pomocí generátorů střídavého napětí = alternátorů. V energetice využíváme střídavé napětí o frekvenci 50 Hz. Střídavé napětí se rozvádí do míst spotřeby pomocí elektrické rozvodné sítě.

Trojfázový generátor střídavého proudu Střídavý proud v energetice 4 U1U1 U2U2 V1V1 V2V2 W2W2 W1W1 120° stator alternátoru je tvořen třemi cívkami osy cívek svírají úhel 120° stator alternátoru je tvořen třemi cívkami osy cívek svírají úhel 120° rotor s póly je otáčivý magnet otáčením rotoru se v cívkách indukuje střídavé napětí rotor s póly je otáčivý magnet otáčením rotoru se v cívkách indukuje střídavé napětí

Trojfázový generátor střídavého proudu Střídavý proud v energetice 5 U1U1 U2U2 V1V1 V2V2 W2W2 W1W1 0 T t u 1/3 T 2/3 T

Trojfázový generátor střídavého proudu Střídavý proud v energetice 6 U1U1 U2U2 V1V1 V2V2 W2W2 W1W1 0 T t u 1/3 T 2/3 T Generují se tak tři samostatná navzájem fázově posunutá střídavá napětí u 1, u 2, u 3. u1u1 u2u2 u3u3 Mají stejnou amplitudu U m a mají stejnou frekvenci f.

Trojfázová soustava střídavého napětí Střídavý proud v energetice 7 Součet okamžitých hodnot střídavých napětí indukovaných v cívkách alternátoru je stále nulový. u 1 + u 2 + u 3 = 0 0 T t u 1/3 T 2/3 T u1u1 u2u2 u3u3 U1U1 U2U2 U3U3 -U 1

Trojfázová soustava střídavého napětí Střídavý proud v energetice 8 Tyto tři cívky tvoří vinutí alternátoru = fáze alternátoru. V každé fázi je indukované napětí = fázové napětí. Vnější (vnitřní) vývody cívek značíme U 1, V 1, W 1 (U 2, V 2, W 2 ). U1U1 U2U2 V1V1 V2V2 W2W2 W1W1

Sdružení fází Střídavý proud v energetice 9 Sdružením (elektrickým spojením) cívek lze omezit počet vodičů potřebných k přenosu elektrické energie z šesti na čtyři (L1, L2, L3, N), popř. tři (L1, L2, L3) sdružené vodiče. Vzniká tak sdružená trojfázová soustava. Sdružená trojfázová napěťová soustava je tvořena třemi sinusovými napětími fázově posunutými o 120°.

Zapojení do hvězdy Střídavý proud v energetice 10 Spojením konců fází U 2, V 2, W 2 alternátoru do jednoho uzlu vzniká zapojení do hvězdy. U1U1 U2U2 V1V1 V2V2 W2W2 W1W1 U1U1 U2U2 W1W1 W2W2 V1V1 V2V2

Zapojení do hvězdy Střídavý proud v energetice 11 Spojením konců fází U 2, V 2, W 2 alternátoru do jednoho uzlu vzniká zapojení do hvězdy. Nulový bod hvězdy U1U1 W1W1 V1V1 L1L1 L2L2 L3L3 N U 12 U 13 U 23 U 1N U 2N U 3N N – střední vodič L i – fázové vodiče U 12, U 23, U 31 sdružená napětí (síťová) – U S U 1N, U 2N, U 3N fázová napětí – U F

Zapojení do hvězdy Střídavý proud v energetice 12 W1W1 V1V1 L1L1 L2L2 L3L3 N U 12 U 31 U 23 U 1N U 2N U 3N U1U1 Efektivní hodnota sdruženého (síťového) napětí U ij je krát větší než efektivní hodnota fázového napětí U iN. Síťové proudy I i jsou stejně velké, jako proudy fázové I F. IFIF IFIF IFIF I1I1 I2I2 I3I3 Při symetrickém zatíženi trojfázové (čtyřvodičové) soustavy neprotéká nulovým vodičem žádný proud. I N = 0 I i = I F

Sdružení fází – shrnutí Střídavý proud v energetice 13 Ve 4-vodičové trojfázové soustavě 400 V je efektivní hodnota síťového napětí 400 V a fázová napětí jsou 230 V. Toto umožňuje současný provoz trojfázových spotřebičů na jmenovité napětí 400 V (např. motorů, elektrických sporáků, bojlerů atd.) jakož i jednofázových spotřebičů na střídavé napětí 230 V (např. žárovek, žehliček, televizorů atd.) v jedné rozvodné síti.

Spotřebitelská síť Střídavý proud v energetice 14 V elektrickém rozvodu spotřebitelské sítě je fázové napětí 230 V a sdružené napětí 400 V. Značíme např. 3 x 400/230 V. V elektrickém rozvodu spotřebitelské sítě je fázové napětí 230 V a sdružené napětí 400 V. Značíme např. 3 x 400/230 V. Dříve se ve spotřebitelské síti používalo trojfázové napětí 3 x 380/220 V.

Transformátor Střídavý proud v energetice 15 Součástí přenosu elektrické energie je potřeba zvyšování, popř. snižování (transformování) elektrického napětí v rozvodných sítích. Transformátor je elektrický netočivý stroj, který mění střídavé napětí jedné hodnoty na hodnotu jinou při stejném kmitočtu. Princip transformátoru je založen na elektromagnetické indukci.

Přenos elektrické energie Střídavý proud v energetice 16 K výrobě elektrické energie slouží elektrárny. Tepelná elektrárna 15 Vodní elektrárna 16 Jaderná elektrárna 17 Větrná elektrárna 18 Solární elektrárna 19 Geotermální elektrárna 20

Přenos elektrické energie Střídavý proud v energetice 17 Dálkový přenos energie zajišťuje přenosová síť vedení velmi vysokého napětí. Schéma přenosu elektrické energie 21 6,3 kV 400 kV

Spotřebitelská síť Střídavý proud v energetice 18 V běžné síťové zásuvce je fázové napětí. Jedna zdířka je tedy spojena se středním vodičem (nulovacím) a druhá s fázovým vodičem.

Spotřebitelská síť Střídavý proud v energetice 19 fázový vodičnulový vodič ochranný vodič