Generación y transmisión de corriente eléctrica alterna

Una corriente alterna es una corriente cuya magnitud y dirección cambian periódicamente. Gracias a la corriente alterna, hoy en día hay luz y calor en nuestros hogares. Todas las empresas industriales y producciones de nuestro tiempo funcionan solo gracias a la corriente alterna. Sin corriente alterna, el progreso tecnológico de la civilización moderna sería simplemente imposible.

Para obtener corriente alterna se utilizan dispositivos electromecánicos, los llamados generadores de inducción… En ellos, la energía mecánica obtenida de una forma u otra se transfiere al rotor, el rotor gira, por lo que la energía mecánica del giro del rotor se convierte en energía eléctrica por inducción electromagnética.

Recuerde que si gira el imán dentro del marco conductor, habrá una inducción en el marco corriente alterna… El generador funciona según este principio. Solo en un generador industrial, el estator desempeña el papel de un marco, y el papel de un imán es un rotor con una bobina de magnetización, en realidad un electroimán giratorio.

En un generador industrial, el estator es una enorme estructura de acero en forma de anillo con ranuras en el interior. En estas ranuras se coloca un devanado trifásico de cobre. El campo magnético, como ya hemos dicho, lo crea el rotor, que es un núcleo de acero con un par (o varios pares, dependiendo de la velocidad nominal del rotor) de los polos formados por la corriente en el devanado del rotor. Se suministra una corriente continua al devanado del rotor desde el excitador.

De acuerdo con el diagrama esquemático de un alternador de inducción de dos polos, es fácil entender que las líneas de fuerza del campo magnético del rotor cruzan las vueltas del devanado del estator, mientras que una vez por revolución el flujo magnético del rotor cambia su dirección con respecto a las mismas revoluciones del estator.

Por lo tanto, se produce corriente alterna en lugar de corriente continua pulsante en el devanado del estator. Si hablamos de una planta de energía nuclear, entonces el rotor del generador recibe rotación mecánica del vapor, que se suministra bajo una enorme presión a las palas de una turbina conectada al rotor. Vapor en una central nuclear se produce a partir de agua que se calienta con el calor de una reacción nuclear alimentada al agua a través de un intercambiador de calor.

En Rusia, la frecuencia de la corriente alterna en la red es de 50 Hz, lo que significa que el rotor de un generador bipolar debe dar 50 revoluciones por segundo. Entonces, en una planta de energía nuclear, el rotor hace 3000 revoluciones por minuto, lo que simplemente da la frecuencia de la corriente generada como 50 Hz. La dirección de los cambios actuales generados de acuerdo con la ley sinusoidal (armónica).

El devanado del generador se divide en tres partes, por lo que la corriente alterna es trifásica.Esto significa que en cada una de las tres partes del devanado del estator, la FEM resultante está desfasada entre sí en 120 grados. El valor efectivo de la tensión generada en la central puede ser de 6,3 a 36,75 kV, dependiendo del tipo de generador.

Para transmitir energía eléctrica a larga distancia, líneas eléctricas de alta tensión (PTL)… Pero si la electricidad se transmite sin conversión, al mismo voltaje que sale del generador, entonces las pérdidas de energía durante la transmisión serán colosales y prácticamente nada llegará al usuario final.

El hecho es que las pérdidas de energía en los cables de transmisión son proporcionales al cuadrado del valor actual y directamente proporcionales a la resistencia de los cables (ver La ley de Joule-Lenz). Esto significa que para una transmisión y distribución de electricidad más eficiente, primero se debe aumentar el voltaje varias veces para reducir la corriente en la misma cantidad y, por lo tanto, reducir significativamente las pérdidas de transporte. Y solo el aumento de voltaje tiene sentido para transferir a las líneas eléctricas.

Por lo tanto, la electricidad se suministra primero desde la planta de energía. a la subestación transformadora... Aquí el voltaje se aumenta a 110-750 kV y solo entonces se alimenta a las líneas eléctricas. Pero el usuario necesita 220 o 380 voltios, por lo tanto, al final de la línea, el alto voltaje se reduce con la ayuda de las subestaciones transformadoras a 6-35 kV.

Se instala un transformador en una subestación cerca de nuestra casa o se construye dentro de la casa. Aquí el voltaje vuelve a caer, de 6-35 kV a 220 (380) voltios, que ya se distribuyen a los consumidores.A través del dispositivo de distribución de entrada, una red de alambres y cables diverge en diferentes habitaciones.