वैकल्पिक विद्युत प्रवाह का उत्पादन और संचरण

एक प्रत्यावर्ती धारा एक ऐसी धारा है जिसका परिमाण और दिशा समय-समय पर बदलती रहती है। प्रत्यावर्ती धारा की बदौलत आज हमारे घरों में रोशनी और गर्मी है। हमारे समय के सभी औद्योगिक उद्यम और निर्माण केवल प्रत्यावर्ती धारा की बदौलत काम करते हैं। प्रत्यावर्ती धारा के बिना, आधुनिक सभ्यता की तकनीकी प्रगति असंभव होगी।

प्रत्यावर्ती धारा प्राप्त करने के लिए, विद्युत यांत्रिक उपकरणों का उपयोग किया जाता है, तथाकथित प्रेरण जनरेटर… उनमें, किसी न किसी तरह से प्राप्त यांत्रिक ऊर्जा को रोटर में स्थानांतरित किया जाता है, रोटर घूमता है, जिसके परिणामस्वरूप रोटर के घूमने की यांत्रिक ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय प्रेरण द्वारा विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है।

याद रखें कि यदि आप चुंबक को कंडक्टिंग फ्रेम के अंदर घुमाते हैं, तो फ्रेम में एक इंडक्शन होगा प्रत्यावर्ती धारा... जनरेटर इसी सिद्धांत पर काम करता है। केवल एक औद्योगिक जनरेटर में, स्टेटर एक फ्रेम की भूमिका निभाता है, और एक चुंबक की भूमिका एक चुंबकीय कॉइल के साथ एक रोटर है, जो वास्तव में एक घूर्णन विद्युत चुंबक है।

एक औद्योगिक जनरेटर में, स्टेटर अंदर की तरफ खांचे के साथ एक अंगूठी के रूप में एक विशाल इस्पात संरचना है। इन स्लॉट्स में कॉपर थ्री-फेज वाइंडिंग बिछाई जाती है। चुंबकीय क्षेत्र, जैसा कि हमने पहले ही कहा है, रोटर द्वारा बनाया गया है, जो रोटर वाइंडिंग में करंट द्वारा गठित ध्रुवों की एक जोड़ी (या कई जोड़े, रोटर की नाममात्र गति के आधार पर) के साथ एक स्टील कोर है। एक्साइटर से रोटर वाइंडिंग को डायरेक्ट करंट की आपूर्ति की जाती है।

दो-पोल इंडक्शन अल्टरनेटर के योजनाबद्ध आरेख के अनुसार, यह समझना आसान है कि रोटर चुंबकीय क्षेत्र की बल रेखाएँ स्टेटर वाइंडिंग के घुमावों को पार करती हैं, जबकि एक बार क्रांति के बाद रोटर का चुंबकीय प्रवाह अपनी दिशा बदल देता है स्टेटर के समान क्रांतियों के संबंध में।

इस प्रकार, स्टेटर वाइंडिंग में प्रत्यक्ष धारा को स्पंदित करने के बजाय प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न होती है। अगर हम एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र के बारे में बात करते हैं, तो जनरेटर का रोटर भाप से यांत्रिक घुमाव प्राप्त करता है, जो रोटर से जुड़े टरबाइन के ब्लेड को भारी दबाव में आपूर्ति करता है। भाप एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र में पानी से उत्पन्न होता है जिसे हीट एक्सचेंजर के माध्यम से पानी को दी गई परमाणु प्रतिक्रिया से गर्मी से गर्म किया जाता है।

रूस में, नेटवर्क में प्रत्यावर्ती धारा की आवृत्ति 50 हर्ट्ज है, जिसका अर्थ है कि दो-ध्रुव जनरेटर के रोटर को प्रति सेकंड 50 चक्कर लगाने चाहिए। तो, एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र में रोटर प्रति मिनट 3000 चक्कर लगाता है, जो केवल 50 हर्ट्ज के रूप में उत्पन्न धारा की आवृत्ति देता है। उत्पन्न धारा की दिशा बदल जाती है साइनसोइडल (हार्मोनिक) कानून के अनुसार.

जनरेटर वाइंडिंग को तीन भागों में बांटा गया है, इसलिए प्रत्यावर्ती धारा तीन चरण है।इसका मतलब यह है कि स्टेटर वाइंडिंग के तीन भागों में से प्रत्येक में, परिणामी EMF 120 डिग्री से एक दूसरे के सापेक्ष चरण-स्थानांतरित होता है। जनरेटर के प्रकार के आधार पर, बिजली संयंत्र में उत्पन्न वोल्टेज का प्रभावी मूल्य 6.3 से 36.75 केवी तक हो सकता है।

लंबी दूरी पर विद्युत ऊर्जा संचारित करने के लिए, उच्च वोल्टेज बिजली लाइनें (पीटीएल)... लेकिन अगर बिजली रूपांतरण के बिना उसी वोल्टेज पर प्रसारित की जाती है जो जनरेटर से आती है, तो संचरण के दौरान ऊर्जा का नुकसान बहुत अधिक होगा और व्यावहारिक रूप से अंतिम उपयोगकर्ता तक कुछ भी नहीं पहुंचेगा।

तथ्य यह है कि तारों को प्रसारित करने में ऊर्जा की हानि वर्तमान मान के वर्ग के समानुपाती होती है और तारों के प्रतिरोध के सीधे आनुपातिक होती है (देखें जूल-लेनज़ कानून). इसका मतलब यह है कि बिजली के अधिक कुशल संचरण और वितरण के लिए, वोल्टेज को पहले कई बार बढ़ाया जाना चाहिए ताकि उसी मात्रा में करंट को कम किया जा सके और इसलिए परिवहन घाटे को काफी कम किया जा सके। और केवल बढ़ा हुआ वोल्टेज ही बिजली लाइनों में स्थानांतरित करने के लिए समझ में आता है।

इसलिए बिजली की आपूर्ति सबसे पहले पावर प्लांट से की जाती है ट्रांसफार्मर सबस्टेशन के लिए... यहां वोल्टेज को 110-750 kV तक बढ़ाया जाता है और उसके बाद ही इसे बिजली लाइनों को खिलाया जाता है। लेकिन उपयोगकर्ता को 220 या 380 वोल्ट की आवश्यकता होती है, इसलिए लाइन के अंत में ट्रांसफॉर्मर सबस्टेशन की मदद से उच्च वोल्टेज को 6-35 केवी तक वापस ले जाया जाता है।

ट्रांसफार्मर हमारे घर के पास सबस्टेशन पर लगाया जाता है या घर में बनाया जाता है। यहां वोल्टेज फिर से गिरता है - 6-35 केवी से 220 (380) वोल्ट तक, जो पहले से ही उपभोक्ताओं को वितरित किए जाते हैं।इनपुट डिस्ट्रीब्यूशन डिवाइस के माध्यम से, तारों और केबलों का एक नेटवर्क अलग-अलग कमरों में जाता है।