36. Střídavý proud v energetice Jakub Báňa, 4. C

Alternátor V alternátorech se mění energie kinetická na energii elektrickou. Alternátory jsou generátory střídavého proudu, které využívají elektromagnetické indukce.

V magnetickém poli rotuje smyčka úhlovou rychlostí ω . Indukční tok se periodicky mění: Ve smyčce se indukuje napětí: V praxi se konstruuje alternátor v opačném uspořádání – rotuje magnet (elektromagnet), statorem je vinutí (cívka).

Trojfázový alternátor tvoří stator a rotor Trojfázový alternátor tvoří stator a rotor. Stator tvoří trojice cívek, jejichž osy svírají navzájem úhly π . Rotorem je magnet (elektromagnet). V cívkách se indukují napětí navzájem posunutá o π .

Z fázorového diagramu je zřejmé, že součet okamžitých hodnot všech tří napětí je stále nulový. Toho se využívá k tomu, že jeden konec každé z cívek se spojuje do společného bodu – uzlu. Ke druhým koncům cívek jsou připojeny fázové vodiče. S uzlem bývá spojen nulovací vodič. Mezi fázovými vodiči a nulovacím vodičem jsou fázová napětí u1, u2, u3 (v síti 220 V); mezi fázovými vodiči je napětí sdružené u12, u13, u23 (v síti )

Některé spotřebiče jsou konstruované na vyšší výkon (např Některé spotřebiče jsou konstruované na vyšší výkon (např. elektromotory), jsou proto tvořeny ze tří stejných částí, které se připojují k fázovým vodičů. Podle potřebného výkonu se zapojují a) do hvězdy (na napětí 220 V, není nutný tak velký výkon) nebo b) do trojúhelníku (380 V, výkonnější).

Synchronní elektromotor Synchronní elektromotor je v principu obrácený generátor střídavého proudu. Rotor je tvořen magnetem nebo elektromagnetem, stator, na nějž je přiveden střídavý proud, vytváří pulzní nebo častěji rotující magnetické pole. Rotor se snaží udržet polohu souhlasící s tímto polem. Magnet umístěný v rotoru se snaží uchovat si svoji konstantní polohu vůči otáčivému magnetickému poli vyvářenému průchodem střídavého proudu ve statoru.

Synchronní motory mají řadu nevýhod - je třeba je roztočit na pracovní otáčky jiným strojem nebo pomocným asynchronním rozběhovým vinutím, pokud pod zátěží ztratí synchronizaci s rotujícím polem, skokově klesne jejich výkon a zastaví se. Využívají se např. jako pohon gramofonu, kdy jsou nevýhody vyváženy požadavkem na pravidelnost otáček o celočíselném násobku frekvence elektrické sítě.

Asynchronní elektromotor Má proti synchronnímu jinou konstrukci rotoru. Rotor se obvykle skládá ze sady vodivých tyčí, uspořádaných do tvaru válcové klece. U stojícího motoru rotující magnetické pole statoru indukuje v tyčích rotoru elektrické proudy, které vytváří své vlastní elektromagnetické pole. Obě magnetická pole (rotoru a statoru) pak spolu navzájem reagují a vzniká tak elektromotorická síla.

Otáčky rotoru vzrůstají Otáčky rotoru vzrůstají. Tím, jak se přibližují otáčky rotoru otáčkám magnetického pole, klesají indukované proudy a intenzita jimi vytvářeného pole, klesají tím i otáčky rotoru a tím i točivý moment motoru. Pokud je motor alespoň minimálně zatížen, nikdy nedosáhne otáček daných frekvencí napájecího proudu ( není s ní nikdy synchronní - proto se nazývá asynchronní motor). Tento druh motoru je v praxi nejběžnější, využívá v mnoha oblastech průmyslu, dopravy i v domácnostech. U nás je použit např. u rychlovlaku Pendolino.

Transformátor Transformátor slouží ke zvýšení nebo ke snížení napětí střídavého proudu. Jeho princip je založen na elektromagnetické indukci.

Jednofázový transformátor tvoří dvě cívky, které jsou na společném jádře z měkké oceli. Primární cívka je připojena k střídavému napětí u1 a prochází jí střídavý proud i1. Vytváří se mag. pole a v každém závitu primární nebo sekundární cívky se indukuje napětí Celkové napětí na cívkách s N1 nebo N2 závity:

Poměr efektivních hodnot proudu vyplývá z rovnosti výkonů v primární a sekundární cívce. Pro poměr efektivních hodnot indukovaných napětí pak vyplývá rovnice transformátoru: k je transformační poměr transformátoru. Pro k < 1 se napětí zmenšuje, pro k > 1 zvětšuje. Použití: nabíječka mobilních telefonů, rádia, televize

Napětí střídavého proudu se zvyšuje, aby se zamezilo ztrátám způsobeným odporem vodičů. Proto se u dálkových vedení používají vysoká napětí a nízké proudy, při kterých je přenos el. energie nejúčinnější. Pro trojfázový proud se používají trojfázové transformátory.

Elektrárna Elektrárna je technologické zařízení sloužící k výrobě elektrické energie. Ta se získává přeměnou z energie vázané v nějakém zdroji. Nejčastěji je tato energie nejdříve přeměněna na energii mechanickou, kterou je následně poháněn elektrický generátor.

Z ekologického hlediska rozlišujeme zdroje neobnovitelné: Tepelné elektrárny Jaderné elektrárny obnovitelné: Vodní elektrárny Větrné elektrárny Geotermální elektrárny Solární elektrárny Přílivové elektrárny