Vypracovala: B. Horváthová

 
 
Primárnymi zdrojmi elektrickej energie sú uhlie, ropa, zemný plyn, voda. Premena energie primárnych zdrojov na elektrickú energiu sa uskutočňuje v elektrárňach. Tu pracujú výkonné generátory striedavého napätia – alternátory.

Alternátor používaný v elektrárňach je upravený tak, že otáčavý pohyb koná elektromagnet, ktorý tvorí rotor alternátora. Striedavé napätie sa indukuje v sústave cievok v statore. To umožňuje odvádzať prúd z alternátora pevnými svorkami.

V elektrárňach je zdrojom striedavého napätia trojfázový alternátor.




Stator alternátora sa skladá z troch cievok, ktorých osi zvierajú navzájom uhly 120°. Uprostred medzi cievkami sa otáča magnet a v cievkach sa indukujú striedavé napätia. Indukované napätia majú rovnakú amplitúdu a sú navzájom posunuté o 1/3 periódy. Pre napätia platia rovnice:

 
Trojfázové alternátory, ktoré sa používajú v energetike sú konštruované tak, aby mali veľký výkon a preto majú mohutnú konštrukciu.

Stator tvorí plášť, ktorý je pevne priskrutkovaný na nosnú plošinu generátora, pretože musí odolávať veľkému momentu sily. Jadro statora sa skladá z tenkých izolovaných plechov a v jeho drážkach sú uložené vinutia cievok. Konce cievok sú vyvedené na svorkovnicu alternátora.

Rotor alternátora je silný elektromagnet, uložený na oceľovej osi v strede alternátora. Na obvode rotora sú drážky, do ktorých sa vkladajú vodiče vinutia rotora. Vinutím prechádza jednosmerný prúd, ktorý vytvára magnetické pole.

Zdrojom prúdu je zvláštny generátor – dynamo, ktorý má s rotorom spoločnú os otáčania a nazýva sa budič.

Rotory sa obyčajne konštruujú pre frekvenciu otáčania 3000 otáčok za minútu. Tomu odpovedá frekvencia striedavého prúdu 50 Hz.

V elektrárňach je alternátor spojený s hriadeľom hnacej turbíny. Celá sústava strojov sa potom nazýva turboalternátor.




Najčastejšia je trojfázová sústava striedavých napätí založená na poznatku, že súčet okamžitých hodnôt napätí indukovaných v cievkach alternátora je stále nulový.

Môžeme to vidieť aj z časového diagramu.

Na základe tohto poznatku môžeme spojiť jeden koniec každej z cievok statora do spoločného bodu – uzla. S uzlom je spojený nulovací vodič (N).

Na opačné konce cievok sú pripojené fázové vodiče (L1,L2,L3). Medzi fázovými vodičmi a nulovacím vodičom sú fázové napätia u1, u2 ,u3. Napätia medzi ľubovoľnými dvoma fázovými vodičmi sú združené napätia. Ich efektívna hodnota je √3 - krát väčšia než efektívna hodnota fázového napätia.

 

V elektrickom rozvode spotrebiteľskej siete je fázové napätie 230 V a združené napätie má hodnotu 400 V.

Používame označenie spotrebiteľskej siete 3 x 400 V / 230 V.

V bežnej sieťovej zásuvke je teda fázové napätie, takže jedna jej dierka je spojená s nulovacím vodičom a druhá s fázovým vodičom.

Dotyk fázového vodiča rukou alebo vodivým predmetom je životu nebezpečný!


Príklad:
V minulosti sa používala spotrebiteľská sieť s fázovým napätím 127 V. Akú hodnotu malo v tejto sieti združené napätie?

Pre združené napätie platí



Združené napätie v takejto sieti malo hodnotu 220 V.



Úlohy:
1) Stručne popíšte stavbu trojfázového alternátora.
2) Aký je rozdiel medzi fázovým a združeným napätím?
3) Aké sú primárne zdroje elektrickej energie?


Obrázková príloha:
PaedDr. Jozef Beňuška, PhD. – Magnetizmus, fyzika pre gymnáziá
O. Lepil a kol . - Fyzika pre 3. Ročník gymnázia


Použitá literatúra:
J. Pišút a kol . – Fyzika pre 4. Ročník gymnázií
O.Lepil a kol . - Fyzika pre 3. Ročník gymnázia
PaedDr. Jozef Beňuška, PhD. – Magnetizmus, fyzika pre gymnáziá