Электроснабжение предприятий. Многофазные электрические сети
В настоящее время в России 99% всей электроэнергии вырабатывается на мощных электростанциях трехфазными генераторами переменного напряжения. Частота колебаний напряжения поддерживается равной 50 Гц (страны СНГ и Европы) или 60 Гц (США). Передача электроэнергии от электростанций потребителям также производится на переменном токе по воздушным линиям электропередачи (ЛЭП) или по экранированным кабелям.
Как уже отмечалось, существенными недостатками передачи электроэнергии ЛЭП являются потери электрической энергии на коронный разряд и излучение в пространство, а также вредное влияние электромагнитных излучений на человека, животных, растения. Поэтому более целесообразна и безопасна передача электрической энергии по экранированным кабелям. В этом случае устраняются потери электроэнергии на излучение в воздушное пространство, а также потери из-за коронного разряда, особенно сильно возрастающие при повышенной влажности воздуха.
Передача электроэнергии на постоянном токе практически не осуществляется, кроме случаев, когда генераторы напряжения находятся в непосредственной близости от мощных потребителей постоянного тока, например, ванн в которых производится электролиз глинозема при производстве алюминия. Хотя в конечном счете около 40% электроэнергии потребляется на постоянном токе, постоянное напряжение в настоящее время вырабатывается из переменного с помощью полупроводниковых выпрямителей.
Основной причиной, по которой электроэнергия передается потребителю в виде переменного синусоидального напряжения – возможность использования трансформаторов, позволяющих с малыми потерями изменять в широких пределах величину напряжения. Для чего используются трансформаторы? Как уже отмечалось, чем выше напряжение, тем меньше ток, протекающий в линии передачи, тем более тонкие провода можно использовать в ней. Поэтому от генератора напряжения на электростанции электрическая энергия подается на трансформатор, который повышает напряжение с 3 киловольт до значительно более высокого 110 кВ, 330 кВ, 750 кВ и даже 1150 киловольт. В месте потребления электрическая энергия сначала поступает на районные трансформаторные подстанции, на которых установлены трансформаторы, понижающих напряжение до 35кВ (для питания предприятий, расположенных в радиусе 50 километров), до 10 кВ или 6кВ (для питания предприятий в радиусе до15 км. От районных подстанций электроэнергия с помощью ЛЭП подается на заводские или цеховые подстанции. На заводских или цеховых трансформаторных подстанциях напряжение понижается до 660, 380, 220В и подается на электродвигатели, электрические печи, осветительные и нагревательные и другие устройства.
Необходимо отметить, что неудачный выбор таких низких частот колебаний переменного напряжения как 50 Гц (60 Гц) привело к тому, что размеры генераторов и трансформаторов напряжения оказываются слишком большими и требуют для своего изготовления большого количества электротехнической стали. Гораздо меньшего размера и более эффективными генераторы и трансформаторы напряжения могли бы быть использованы при выработке и передаче электроэнергии на частотах 10 - 50кГц.
Поэтому в современных системах генерации переменного напряжения, главным образов бортовых, а также в современных выпрямительных устройствах, используются более высокие рабочие частоты, вплоть до 100кГц. Переход на более высокие рабочие частоты в современных импульсных выпрямителях позволяет также резко уменьшить величины конденсаторов в фильтрах нижних частот (выпрямители, питающие ЭВМ и другие устройства).
|
