Elektrienergia tootmine ja ülekanne (1)

Elektrienergia tootmine ja ülekanne
Elektrienergia genereerimine
Vahelduvvoolul on alalisvoolu ees see eelis, et tema pinget ja voolutugevust saab peaaegu energiakadudeta muuta väga suurtes piirides(transformeerida). See on vajalik elektrienergia ülekandmisel suurtele kaugustele. Elektrienergiat toodetakse generaatoritega, mis muudavad mingit teist liiki energiat elektrienergiaks. Vahelduvvoolu generaatori lihtsaimat mudelit vaatlesime eespool , kus püsimagneti pooluste vahel oli traatraam. Kui raami asemel kasutada järjestikku ühendatud juhtmekeerdusid, siis nende indutseeritud elektromotoorjõud liituvad. Püsimagneti asemel võib kasutada elektromagnetit. Tugeva magnetvoo saamiseks kasutatakse generaatorites erilisest elektrotehnilisest terasest südamikke. Magnetvälja tekitavad mähised on paigutatud ühe südamiku uuretesse. Mähised, milles indutseeritakse elektromotoorjõud on teise südamiku uuretes. Üks südamik koos mähisega pöörleb ja teda nim rootoriks. Liikumatut südamikku koos mähisega nim staatoriks. Harilikult on liikumatu magnetvälja tekitav elektromagnet, kuid suurtes tööstuslikes generaatorites pannakse pöörlema just elektromagnet, mis on roororiks. Nii on mugavam võtta genereeritavat voolu liikumatutest mähistest, sest nendes on voolutugevus suurem kui elektromagneti mähistes.
Transformaator
Elektrijaama generaatorites indutseeritud elektromotoorjõud on küllalt suured. Elektrienergia kasutamisel üldiselt pole tarvis kuigi kõrget pinget. Transformaatorid on vahendid mille abil saab tõsta või madaldada vahelduvvoolu pinget.
Transformaator koosneb kinnisest raudsüdamikust, millele on paigutatud kaks traatmähiseg pooli. Üks traatmähistest, mida nim primaarmähiseks, ühendatakse vahelduvpinge allikaga . Teine mähis mida nim sekundaarmähiseks ühendatakse tarbijaga (joonis A). Joonisel B on kujutatud transformaatori tingmärk.
Transformaatori töö põhineb elektromagnetilise induktsiooni nähtusel. Primaarmähist läbiv vool tekitab raudsüdamikus muutuva magnetvoo, mis indutseerib elektromotoorjõu mõlemas mähises. Magnetvoog tekib praktiliselt ainult trafoterase lehtede südamikus ja on kogu südamiku ulatuses ühesugune. Seega on ka induktsiooni elektromotoorjõu hetkeväärtus e mõlema mähise mistahes keerus ühesugune. Primaarmähises keerdude arvuga N1 indutseeritakse elektromotoorjõud e1=N1 e ja sekundaarmähises keerdude arvuga N2 indutseeritakse elektromotoorjõud e2=N2 e. Järelikult e1/e2=N1/N2. Mähiste aktiivtakistus on tavaliselt väike ja pinged mähiste otste vahel on ligikaudu võrdsed indutseeritud elektromotoorjõuga: u1=e1 ja u2=e2 (kui sekundaarmähises puudub vool). Elektromotoorjõud hetkeväärtused e1 ja e2 muutuvad samas faasis. Järelikult U1/U2=E1/E2=N1/N2=k, kus U1 ja U2 on pingete efektiivväärtused, E1 ja E2 on elektromotoorjõu efektiivvärtused, k nim transformaatori ülekandesuhteks. Kui k>1 siis pinged madaldatakse ja kui k