Centralele electrice

Centralele electrice

CENTRALELE ELECTRICE - TRANSMITEREA ENERGIEI ELECTRICE LA DISTANTA
Energia electrica produsa de centralele electrice sufera mai multe transformari ale tensiunii pentru a putea fi transportata cu pierderi cat mai mici la distante cat mai mari si apoi utilizata de catre consumatori. Transportul energiei electrice ladistante mari si foarte mari de ordinul zecilor respectiv sutelor de kilometri) trebuie deci facuta pe linii electrice de inalta si foarte inalta tensiune(110,220,400,750 kv). Transportul energiei electrice la distante relativ mici ( de ordinul kilometrilor sau cel mult cateva zeci de kilometri) se face cu ajutorul liniilor de medie tensiune(6,10,20 kv) iar la distantefoarte mici (de ordinul sutelor de metri), pe linii de joasa tensiune(0.4kV). Cu cat tensiunea este mai mare cu atat curentul este mai mare si ca urmare pierderile pentru transportul energiei electrice scad foarte mult deoarece sunt proportionale cu patratul curentului.
Transformarea nivelurilor de tensiune necesare transportului energiei electrice cu pierderi cat mai mici cu ajutorul liniilorelectrice, au loc in statiile si posturile de transformare, care sunt noduri ale sistemului electroenergetic si la care sunt racordate liniile electrice
TRANSPORTUL DE CURENT LA MARI DISTANTE
La sfarsitul secolului XIX transportul de energie in general devenise o problema acuta pentru dezvoltarea industriei . S-au incercat in acea perioada diferite solutii, pentru a se gasi cea mai avantajoasa din punct de vedere tehnic si economic.
Este interesant de mentionat ca , inca din 1884 , s-a construit la Londra o retea de conducte cu lungimea de 112 km pentru transportul de energie prin intermediul apei. Presiunea la iesirea din pompe era de 50-80 atmosfere. Sistemul deservea 2 200 de motoare hidraulice.
La Paris, in 1897, s-a experimentat un transport de energie la un kilometru distanta, prin tuburi folosind ca agent aerul comprimat, la 6 atmosfere presiune. Puterea motorului central era de 2 000 CP
Nici unul din aceste sisteme nu s-a dovedit viabil, fiind greoaie in exploatare si avand pierderi mari
Avantajele electricitatii au impus solutia transportului de energie electrica. La inceput progresul n-a fost prea rapid, dar dupa inventia lui Gramme si apoi dupa acelea ale lui Tesla si Dolivo-Dobrovolski, ritmul perfectionarii s-a accelerat.
Prima experienta de transmitere la distanta a curentului continuu a avut loc in 1873, la Expozitia de la Viena, cand inginerul Fontaine a realizat o demonstratie publica de transmitere a energiei electrice la distanta de un kilometru.
In septembrie 1874, F.A.Pirotki , ofiter de artilerie din armata rusa, a instalat un dinam de 6 CP actionat de o locomobila, transmitand curentul la 50 de metri. Dupa un an a transmis energia electrica la un kilometru; puterea transmisa era de sase ori mai mare decat cea transmisa la Expozitia de la Viena.
Concluzia trasa de Pirotki a fost insa ca transportul de electricitate se poate face numai prin conductori grosi.
In 1880, Pirotki a experimentat electrotransmisia pe sinele de tramvai cu cai din Petersburg, facand sa circule un vagon miscat de un motor electric.
Problema transportului de energie electrica a fost rezolvata principal si practic la inceputul celui de-al 9-lea deceniu al secolului al XIX-lea.
In octombrie 1881 a avut loc la Paris Congresul mondial al electrotehnicienilor, unde Marcel Deprez, fizician si electrotehnician francez (1843-1918), a prezentat raportul Despre transmiterea si distributia curentilor electrici , in care demonstra teoretic ca randamentul electromotorului nu depinde de rezistenta liniei de transport exterioare si catransportul energiei electrice la distanta este posibil fara pierderi mari. Raportul avea la baza comunicarile facute de Deprez in 1880. Tot in 1880, fizicianul rus D.A.Lacinov (1842-1902), in lucrarea sa intitulata Lucrul electromecanic, ajunsese, independent de Deprez, la aceleasi concluzii.
In 1882, Deprez realizeaza o experienta de mare insemnatate, reusind sa transporte cu ajutorul unui fir de telegraf curentul electric produs de un generator Misbach si Mnchen. Puterea transmisa era de 3 CP, tensiunea la bornele generatorului fiind de 1500-2000 V.
Continuandu-si experientele, Deprez a reusit sa transporte o putere de cateva sute de kw la circa 100 de kilometri. Marimea distantei reclama ridicarea tensiunii. Deprez a atins un maxim de 6000V; mai mult n-a putut realiza, deoarece izolatia lamelelor din colectoarele generatoarelor nu rezista.
In 1883 au aparut sistemele de curent continuu cu trei conductori, ceea ce a permis marirea importanta a teritoriului alimentat de fiecare centrala electrica.
In experientele care au fost efectuate in Franta in 1883 si 1885 s-au atins randamente ale transmisiei de energie electrica intre 45 si 62%.
Astfel au fost dezmintite aprecierile pesimiste din 1882 ale unor savanti care socoteau ca randamentul la transmisia electricitatii pe distante mari nu va putea depasi 50 %.
TRNSFORMATORUL IN AJUTORUL LINIILOR ELECTRICE
Tehnica curentilor alternativi a putut ajunge la dezvoltarea pe care a luat-o catre sfarsitul secolului al XIX-lea numai datorita transformatorului electric, care permite sa se ridice sau sa se coboare tensiunea curentului electric. Stramosul transformatorului a fost bobina Ruhmkorff, derivata din experientele lui Faraday. Un transformator de tensiune a fost construit de Gramme sub forma de masina rotativa si prezentat academiei de Stiinte din Paris in 1874. Un transformator rotativ a construit ulterior si francezul Cabanellas, dandu-i numele de "robinet electric".
Transformatorul electric este un aparat static cu doua sau mai multe infasurari cuplate magnetic, cu ajutorul caruia se schimba valorile marimilor electrice ale puterii in curent alternativ (tensiunea si curentul), frecventa ramanand aceeasi.
Functionarea transformatorului are la baza fenomenul de inductie electromagnetica. Pentru realizarea unui cuplaj magnetic cat mai strans, infasurarile asezate pe un miez feromagnetic. La frecvente mai mari de 10 kHz transformatorul se realizeaza fara miez feromagnetic.
In functie de destinatia lor, in principal , transformatoarele sunt:
- de putere care alimenteaza anumiti consumatori sau conecteaza intre ele diferite sisteme energetice
- de masura prin intermediul carora se pot masura caracteristicile unui anumit sistem, de inalta tensiune sau curenti mari
Primul transformator industrial propriu-zis, construit ca aparat static, a fost realizat de Gaulard si Gibbs, in Anglia, in 1882, pentru a asigura functionarea lampilor cu arc., bobinele transformatorului erau montate pe un cilindru gol , din lemn, in care se introducea o bara de fier.
In 1882 I.F.Usaghin, preparator la Universitatea din Moscova, a demonstrat in public un tip de transformator care se apropia de forma actuala, cu miezul in intregime din fier si cu un circuit magnetic inchis. Miezul era format dintr-un pachet de bare rotunde din fier, asa cum se utiliza si la masinile electrice care se construiau in acea vreme.
Pentru transportul energiei electrice in curent alternativ - adevaratul domeniu de aplicatie al transformatorului - barele de fier au fost inlocuite cu tole izolante; in felul acesta au realizat constructii robuste Brown si Schuckert in Europa si Westinghouse in America. In America s-au realizat in 1890 primele transporturi de curent alternativ bifazic, cu aparataj realizat de Westinghouse pe baza brevetelor lui Tesla. Transformatoarele trifazice au aparut pentru prima data la Expozitia de electricitate din Frankfurt, din 1819, fiind construite de Brown si Schuckert dupa proiectul lui Dobrovolski.
Inca inainte de 1890 a aparut si transformatorul cu ulei, realizat de Swinburne. In preajma anului 1900 se poate spune ca, pe baza curentului trifazic, tehnica transportului de energie electrica rezolvase principalele probleme. Odata transformatorul de energie perfectionat, a inceput o perioada de dezvoltare rapida a electroenergeticii si a transportuluide electricitate. Stimulentul il constituiau cerintele rapid crescande in ce priveste transmisia de energie pentru alimentarea industriei, stimulent cu mult mai puternic din punct de vedere economic in comparatie cu cel pe care-l constituise in perioadele de inceput iluminatul electric.