Geração e transmissão de corrente elétrica alternada

Uma corrente alternada é uma corrente cuja magnitude e direção mudam periodicamente. Graças à corrente alternada, há luz e calor em nossas casas hoje. Todas as empresas industriais e produções de nosso tempo funcionam apenas graças à corrente alternada. Sem corrente alternada, o progresso tecnológico da civilização moderna seria simplesmente impossível.

Para obter corrente alternada, são utilizados dispositivos eletromecânicos, os chamados geradores de indução… Neles, a energia mecânica obtida de uma forma ou de outra é transferida para o rotor, o rotor gira, pelo que a energia mecânica da rotação do rotor é convertida em energia elétrica por indução eletromagnética.

Lembre-se de que, se você girar o ímã dentro do quadro condutor, haverá uma indução no quadro corrente alternada… O gerador funciona com base neste princípio. Somente em um gerador industrial, o estator desempenha o papel de uma carcaça, e o papel de um ímã é um rotor com uma bobina magnetizadora, na verdade um eletroímã rotativo.

Em um gerador industrial, o estator é uma enorme estrutura de aço em forma de anel com ranhuras na parte interna. Um enrolamento trifásico de cobre é colocado nesses slots. O campo magnético, como já dissemos, é criado pelo rotor, que é um núcleo de aço com um par (ou vários pares, dependendo da velocidade nominal do rotor) de pólos formados pela corrente no enrolamento do rotor. Uma corrente contínua é fornecida ao enrolamento do rotor do excitador.

De acordo com o diagrama esquemático de um alternador de indução bipolar, é fácil entender que as linhas de força do campo magnético do rotor cruzam as voltas do enrolamento do estator, enquanto uma vez por revolução o fluxo magnético do rotor muda de direção com relação às mesmas revoluções do estator.

Assim, a corrente alternada em vez da corrente contínua pulsante é produzida no enrolamento do estator. Se falamos de uma usina nuclear, então o rotor do gerador recebe rotação mecânica do vapor, que é fornecido sob enorme pressão às pás de uma turbina conectada ao rotor. Vapor em uma usina nuclear é produzido a partir de água que é aquecida pelo calor de uma reação nuclear alimentada à água através de um trocador de calor.

Na Rússia, a frequência da corrente alternada na rede é de 50 Hz, o que significa que o rotor de um gerador bipolar deve fazer 50 rotações por segundo. Assim, em uma usina nuclear, o rotor faz 3.000 revoluções por minuto, o que simplesmente dá a frequência da corrente gerada como 50 Hz. A direção da corrente gerada muda de acordo com a lei senoidal (harmônica).

O enrolamento do gerador é dividido em três partes, portanto a corrente alternada é trifásica.Isso significa que em cada uma das três partes do enrolamento do estator, o EMF resultante é deslocado de fase em relação ao outro em 120 graus. O valor efetivo da tensão gerada na usina pode ser de 6,3 a 36,75 kV, dependendo do tipo de gerador.

Para transmitir energia elétrica a longas distâncias, linhas de alta tensão (PTL)… Mas se a eletricidade for transmitida sem conversão, na mesma tensão que vem do gerador, as perdas de energia durante a transmissão serão colossais e praticamente nada chegará ao usuário final.

O fato é que as perdas de energia nos fios de transmissão são proporcionais ao quadrado do valor da corrente e diretamente proporcionais à resistência dos fios (ver A lei de Joule-Lenz). Isso significa que, para transmissão e distribuição de eletricidade mais eficientes, a tensão deve primeiro ser aumentada várias vezes para reduzir a corrente na mesma quantidade e, portanto, reduzir significativamente as perdas de transporte. E apenas o aumento da tensão faz sentido transferir para as linhas de energia.

Portanto, a eletricidade é primeiro fornecida da usina para a subestação transformadora... Aqui a tensão é aumentada para 110-750 kV e só então é alimentada nas linhas de energia. Mas o usuário precisa de 220 ou 380 volts, portanto, no final da linha, a alta tensão é reduzida com a ajuda de subestações transformadoras para 6-35 kV.

Um transformador é instalado em uma subestação perto de nossa casa ou embutido na casa. Aqui a tensão cai novamente - de 6-35 kV para 220 (380) volts, que já são distribuídos aos consumidores.Através do dispositivo de distribuição de entrada, uma rede de fios e cabos diverge em diferentes salas.