 Dnes se podíváme na další článek, z cyklu výroby elektrické energie, dnes to bude o tom, kde se vůbec elektřina v elektrárnách získává.
V několika dílném seriálu o výrobě elektrické energie dnes pokročíme opět o kousek dále. Připomeňme si, minulé kapitoly:
- Článek: Historie výroby elektrické energie
- ČLÁNEK: Typy elektráren - kde se bere elektřina?
- Výroba el.energie - TURBÍNY V ELEKTRÁRNÁCH
Dnes se tedy podíváme na to, co nám v elektrárnách vyrábí vlastní elektrický proud.
ELEKTRICKÉ STROJE COBY GENERÁTORY
Mechanickou energii na energii elektrickou přeměňují elektrické generátory. Generátory jsou točivé elektrické stroje, které pracují na základě elektromagnetické indukce. Mohou být synchronní, asynchronní nebo stejnosměrné. Generátor vyrábějící střídavý proud, se nazývá alternátor. Generátor na výrobu stejnosměrného proudu se nazývá dynamo, někdy se spíše používá výraz stejnosměrný stroj.
1. SYNCHRONNÍ ALTERNÁTOR
Synchronní alternátor je točivý elektrický stroj, který mění mechanickou energii na elektrickou za pomoci magnetického toku. Je zdrojem střídavého proudu. V dnešní době jsou třífázové synchronní alternátory hlavními zdroji elektrické energie v elektrárnách. Potřebný magnetický tok vytváří budící vynutí umístěné většinou na rotoru stroje. Do tohoto vynutí se přivádí stejnosměrný budící proud přes dva kroužky a potřebný počet kartáčů. Budící proud se odebírá z vhodného budícího zařízení.
Nalezneme je v tepelných elektrárnách, kde jsou poháněny parními nebo plynovými turbínami. Mají vodorovný hřídel a jsou to rychloběžné stroje s otáčkami 3000/min při 50 Hz nebo 3600 otáček/min při frekvenci 60 Hz.
Rotor je vyroben z jednoho kusu oceli jehož průměr je omezen mechanickými vlastnostmi použitého materiálu. Jedná se o hladký válec s podélnými drážkami po obvodu, které zaujímají asi dvě třetiny obvodu a jsou souměrně rozloženy. Tyto drážky slouží k uložení budícího vinutí, napájeného stejnosměrným proudem. Rotor turboalternátoru se obvykle vyrábí jako dvoupólový, méně často jako čtyřpólový.
Nalezneme je ve vodních elektrárnách ve spojení s vodními turbínami. Jejich otáčky se pohybují od desítek do tisíce otáček za minutu. Výkon hydroalternátorů záleží na množství vody a výšce vodního spádu. Většinou bývají postaveny se svislými hřídeli.
U hydroalternátorů se používá rotor s vyniklými póly. Oproti turboalternátoru má rotor hydroalternátoru velký průměr a malou délku. Hydroalternátor patří mezi pomaluběžné stroje. Na hřídeli rotoru je většinou připevněno magnetové kolo s příslušným počtem pólů, které se často skládají z plechů. Na těle každého pólu je umístěna cívka budicího vinutí, do níž se přivádí stejnosměrný proud. Budicí cívky jsou spojeny do série tak, aby střídavě vznikaly severní a jižní póly. Konstrukce statoru hydroalternátoru se liší od turboalternátoru pouze velkým průměrem a malou délkou. Velké hydroalternátory mívají na rotoru ještě tlumič.
- Alternátory poháněné spalovacími motory
Jsou to dieselové pomaluběžné stroje s velkým průměrem a malou délkou rotoru a horizontální osou hřídele. Rotor pracuje většinou i jako setrvačník, aby vyrovnával nerovnoměrnosti způsobené chodem pístových motorů.
- Alternátory poháněné spalovacími turbínami
Jako spalovací turbíny jsou užívány vyřazené letecké proudové motory, které se vyřazují po určité době nebo po „nalétání" daného počtu kilometrů. Jejich využití ale může pokračovat v podobě záložního zdroje. Jelikož se jedná o vysokootáčkové stroje, je nutná mezi turbínou a generátorem převodovka.
2. ASYNCHRONNÍ ALTERNÁTOR
Pro výrobu elektrické energie se dnes asynchronní alternátory používají pouze výjimečně v malých automatizovaných vodních elektrárnách. U pomaluběžných jsou výkony od jednotek wattů až po 20 MW, u rychloběžných se pohybují maximálně kolem 6 MW. Výhodou asynchronního generátoru je jednoduchá konstrukce u stroje nakrátko, spolehlivost při provozu a stálé otáčky - turbína nepotřebuje regulátor otáček.
Stator asynchronního generátoru je složen z plechů s drážkami, ve kterých je trojfázové vinutí. Podle zapojení rotoru je dělíme na stroje nakrátko a stroje kroužkové. Rotor asynchronního stroje nakrátko je složený z plechů a v drážkách má klecové vinutí, spojené právě nakrátko. Rotor kroužkového stroje se od rotoru stroje nakrátko liší trojfázovým vinutím zapojeným do hvězdy a sběracím ústrojím (kroužky a uhlíkové kartáče).
3. STEJNOSMĚRNÝ STROJ
Je nejstarším druhem elektrického stroje. Velkou výhodou stejnosměrných strojů je jejich jednoduchá regulace. Jejich výkony se mohou pohybovat v řádech 10-3 W až do 5 MW. Stejnosměrné stroje se dnes používají převážně v průmyslových pohonech a v elektrické trakci, například u dieselelektrických lokomotiv, kde napájejí hnací stejnosměrné motory.
Hlavní části stejnosměrného stroje:
- Stator
- - vyroben z magneticky měkké oceli nebo je složen z elektrotechnických plechů
- - hlavní a pomocné póly a většinou i sběrací ústrojí
- - na jádrech hlavních pólů jsou nasazeny cívky budicího vinutí, které jsou napájeny stejnosměrným proudem
- Rotor
- - elektrotechnické izolované plechy tloušťky 0,5 mm
- - tvar válce a na svém hřídeli má umístěn komutátor
- - vývody cívek rotorového vinutí, které je uloženo v drážkách rotoru, jsou připájeny k lamelám komutátoru
- Komutátor
- - slouží k přepojení vodiče z jednoho kartáče na jiný a má funkci usměrňovače
- - skládá se z několika vzájemně izolovaných měděných lamel
- - ke každé lamele vedou vodiče dvou různých cívek, čím více lamel komutátor má, tím je výstupní stejnosměrné napětí stabilnější (tedy je méně zvlněné)
Příště se podíváme podrobněji na generátor elektrické energie.
| AUTOR: Jan "DD" Stach |
|---|
| Radši dělám věci pomaleji a pořádně, než rychle a špatně. |
|
:grin ;) 
