Ի՞նչ է էլեկտրական ենթակայանը: Էլեկտրական ենթակայաններ և անջատիչ սարքեր

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-09 14:11

Էլեկտրական ինժեներները գիտեն, թե ինչ են էլեկտրակայանները և ենթակայանները, ինչի համար են դրանք և ինչպես են աշխատում: Նրանք գիտեն, թե ինչպես հաշվարկել իրենց հզորությունը և բոլոր անհրաժեշտ պարամետրերը, ինչպիսիք են պտույտների քանակը, մետաղալարերի խաչմերուկը և մագնիսական շղթայի չափերը: Սա ուսուցանվում է տեխնիկական բուհերի և տեխնիկումների ուսանողներին: Լիբերալ արվեստի ծագում ունեցող մարդիկ ենթադրում են, որ կառույցները, որոնք հաճախ միայնակ են կանգնած առանց պատուհանների տների տեսքով (գրաֆիտիի սիրահարները սիրում են նկարել դրանք), անհրաժեշտ են տներին և ձեռնարկություններին էլեկտրաէներգիա մատակարարելու համար, և դրանց վրա չպետք է թափանցել, վախեցնող խորհրդանիշների տեսքով: գանգերն ու կայծակները պերճախոսորեն խոսում են այդ մասին՝ կապված վտանգավոր առարկաների հետ: Հավանաբար շատերը կարիք չունեն ավելին իմանալու, բայց տեղեկատվությունը երբեք ավելորդ չէ:

Մի քիչ ֆիզիկա

Էլեկտրաէներգիան այն ապրանքն է, որի համար պետք է վճարել, և ամոթ է, եթե այն վատնվի: Եվ սա, ինչպես ցանկացած արտադրությունում, անխուսափելի է, խնդիրը միայն ավելորդ կորուստները նվազեցնելն է։ Էներգիան հավասար է ժամանակով բազմապատկած հզորությանը, ուստի հետագա դատողություններում մենք կարող ենք գործել այս հայեցակարգով, այսպեսինչպես է ժամանակն անընդհատ հոսում, և անհնար է այն հետ շրջել, ինչպես երգն է ասում. Էլեկտրական հզորությունը, կոպիտ մոտավոր հաշվարկով, առանց ռեակտիվ բեռների հաշվի առնելու, հավասար է լարման և հոսանքի արտադրյալին։ Եթե այն ավելի մանրամասն դիտարկենք, ապա կոսինուս ֆին կմտնի բանաձև, որը որոշում է սպառված էներգիայի հարաբերակցությունը իր օգտակար բաղադրիչի հետ, որը կոչվում է ակտիվ։ Բայց այս կարևոր ցուցանիշը ուղղակիորեն կապված չէ այն հարցի հետ, թե ինչու է անհրաժեշտ ենթակայանը։ Այսպիսով, էլեկտրական հզորությունը կախված է Օհմի և Ջուլ-Լենցի օրենքների երկու հիմնական ներդրողներից՝ լարումից և հոսանքից: Փոքր հոսանքը և բարձր լարումը կարող են արտադրել նույն հզորությունը, ինչ հակառակը, բարձր հոսանքը և ցածր լարումը: Թվում է, թե ո՞րն է տարբերությունը: Եվ դա և շատ մեծ է։

Տաքացնե՞լ օդը։ Կրակ

Այսպիսով, եթե օգտագործում եք ակտիվ հզորության բանաձևը, կստանաք հետևյալը.

P=U x I, որտեղ:

U-ը լարումը չափվում է վոլտերով;

I հոսանքը չափվում է Ամպերով;P-ն հզորությունը չափվում է Վատներով կամ վոլտով: -Ամպեր.

Բայց կա ևս մեկ բանաձև, որը նկարագրում է արդեն հիշատակված Ջուլ-Լենց օրենքը, ըստ որի հոսանքի անցման ժամանակ թողարկվող ջերմային հզորությունը հավասար է դրա մեծության քառակուսուն՝ բազմապատկված հաղորդիչի դիմադրությամբ։ Էլեկտրահաղորդման գծի շուրջ օդը տաքացնելը նշանակում է էներգիայի վատնում: Տեսականորեն այդ կորուստները կարող են կրճատվել երկու ճանապարհով. Դրանցից առաջինը ենթադրում է դիմադրության նվազում, այսինքն՝ լարերի խտացում։ Որքան մեծ է խաչմերուկը, այնքան ցածր է դիմադրությունը ևընդհակառակը. Բայց ես նաև չեմ ուզում մետաղը իզուր վատնել, այն թանկ է, վերջիվերջո պղինձ: Բացի այդ, դիրիժոր նյութի կրկնակի սպառումը կհանգեցնի ոչ միայն ինքնարժեքի ավելացման, այլև կշռման, ինչը, իր հերթին, կհանգեցնի բարձրահարկ գծերի տեղադրման բարդության ավելացմանը: Իսկ հենարանները կպահանջվեն ավելի հզոր։ Իսկ կորուստները միայն երկու անգամ կկրճատվեն։

Որոշում

Էլեկտրահաղորդման ժամանակ լարերի ջեռուցումը նվազեցնելու համար անհրաժեշտ է նվազեցնել անցնող հոսանքի քանակը։ Սա միանգամայն պարզ է, քանի որ դրա կրկնակի կրճատումը կբերի կորուստների քառապատիկ կրճատման։ Իսկ եթե տասն անգամ. Կախվածությունը քառակուսի է, ինչը նշանակում է, որ կորուստները հարյուր անգամ պակաս կլինեն։ Բայց էլեկտրաէներգիան պետք է «ճոճվի» նույնը, ինչի կարիքն ունի էլեկտրահաղորդման գծի մյուս ծայրում, երբեմն էլ էլեկտրակայանից հարյուրավոր կիլոմետրեր հեռավորության վրա գտնվող սպառողների ագրեգատը։ Եզրակացությունն ինքնին հուշում է, որ անհրաժեշտ է բարձրացնել լարումը նույնքան, որքան հոսանքը նվազում է։ Հաղորդման գծի սկզբում գտնվող տրանսֆորմատորային ենթակայանը հենց դրա համար է նախատեսված: Դրանից լարերը դուրս են գալիս շատ բարձր լարման տակ, որը չափվում է տասնյակ կիլովոլտներով։ ՋԷԿ-ը, հիդրոէլեկտրակայանը կամ ատոմակայանը այն տեղամասից, որտեղ այն հասցեագրված է, բաժանող ամբողջ հեռավորության վրա էներգիան անցնում է փոքր (համեմատաբար) հոսանքով: Սպառողին, ընդհակառակը, պետք է էներգիա ստանա տվյալ ստանդարտ պարամետրերով, որոնք մեզ մոտ համապատասխանում են 220 վոլտ (կամ 380 Վ ինտերֆազ): Այժմ մեզ պետք է ոչ թե բարձրացում, ինչպես էլեկտրահաղորդման գծի մուտքի դեպքում, այլ իջնող ենթակայան: Էլեկտրական էներգիան մատակարարվում է բաշխիչ սարքերին, որպեսզի տներում լույսերը վառվեն ևմեքենաների ռոտորները պտտվում էին գործարաններում։

Ի՞նչ կա տաղավարում

Վերոնշյալից պարզ է դառնում, որ ենթակայանի ամենակարևոր մասը տրանսֆորմատորն է և սովորաբար եռաֆազ: Կարող են լինել մի քանիսը: Օրինակ, եռաֆազ տրանսֆորմատորը կարող է փոխարինվել երեք միաֆազով: Ավելի մեծ թիվը կարող է պայմանավորված լինել մեծ էներգիայի սպառմամբ: Այս սարքի դիզայնը տարբեր է, բայց ամեն դեպքում այն տպավորիչ չափեր ունի։ Որքան շատ իշխանություն տրվի սպառողին, այնքան կառույցն ավելի լուրջ տեսք ունի։ Էլեկտրական ենթակայանի սարքը, սակայն, ավելի բարդ է և ներառում է ոչ միայն տրանսֆորմատոր: Գոյություն ունի նաև սարքավորում, որը նախատեսված է թանկարժեք միավորը միացնելու և պաշտպանելու համար, իսկ առավել հաճախ՝ դրա հովացման համար: Կայանների և ենթակայանների էլեկտրական մասում կան նաև կառավարման և չափիչ սարքավորումներով կահավորված բաշխիչ վահանակներ։

Տրանսֆորմեր

Այս կառույցի հիմնական խնդիրն է էներգիան սպառողին հասցնել։ Ուղարկելուց առաջ լարումը պետք է ավելացվի, իսկ ստանալուց հետո՝ իջեցվի ստանդարտ մակարդակի։

Իսկ այն փաստը, որ էլեկտրական ենթակայանի շղթան ներառում է բազմաթիվ տարրեր, հիմնականը դեռ տրանսֆորմատորն է: Այս ապրանքի սարքի միջև հիմնարար տարբերություն չկա կենցաղային տեխնիկայի սովորական էլեկտրամատակարարման և բարձր հզորության արդյունաբերական նմուշների միջև: Տրանսֆորմատորը բաղկացած է ոլորուններից (առաջնային և երկրորդային) և ֆերոմագնիսից պատրաստված մագնիսական միացումից, այսինքն՝ նյութից (մետաղից), որն ուժեղացնում է մագնիսական դաշտը։ ՀաշվարկԱյս սարքը բավականին ստանդարտ ուսումնական խնդիր է տեխնիկական համալսարանի ուսանողի համար: Ենթակայանի տրանսֆորմատորի և նրա պակաս հզոր գործընկերների միջև հիմնական տարբերությունը, որը նկատելի է, բացի չափից, հովացման համակարգի առկայությունն է, որը տաքացվող ոլորունները շրջապատող նավթատարների մի շարք է: Էլեկտրական ենթակայանների նախագծումը, սակայն, հեշտ գործ չէ, քանի որ պետք է հաշվի առնել բազմաթիվ գործոններ՝ սկսած կլիմայական պայմաններից մինչև բեռի բնույթը:

Շարժիչ ուժ

Միայն տներն ու բիզնեսները չեն, որ էլեկտրաէներգիա են սպառում: Այստեղ ամեն ինչ պարզ է, դուք պետք է կիրառեք 220 վոլտ AC հարաբերական չեզոք ավտոբուսի կամ 380 Վ լարման փուլերի միջև 50 Հերց հաճախականությամբ: Բայց կա նաև քաղաքային էլեկտրական տրանսպորտ։ Տրամվայներն ու տրոլեյբուսները պահանջում են ոչ թե փոփոխական, այլ հաստատուն լարում։ Եվ տարբեր: Տրամվայի կոնտակտային հաղորդալարի վրա (գետնի, այսինքն՝ ռելսերի համեմատ) պետք է լինի 750 վոլտ, իսկ տրոլեյբուսին մի հաղորդիչի վրա պետք է զրո, իսկ մյուսի վրա՝ 600 վոլտ DC, ռետինե անիվի պաշտպանիչները մեկուսիչ են։ Սա նշանակում է, որ անհրաժեշտ է առանձին շատ հզոր ենթակայան։ Էլեկտրական էներգիան դրա վրա փոխակերպվում է, այսինքն՝ ուղղվում է։ Նրա հզորությունը շատ մեծ է, շղթայի հոսանքը չափվում է հազարավոր ամպերով։ Նման սարքը կոչվում է սահող սարք։

Ենթակայանի պաշտպանություն

Ե՛վ տրանսֆորմատորը, և՛ հզոր ուղղիչը (քաշող սնուցման սարքերի դեպքում) թանկ են։ Եթե կաարտակարգ իրավիճակ, մասնավորապես, կարճ միացում, հոսանք կհայտնվի երկրորդական ոլորուն միացումում (և, հետևաբար, առաջնային): Սա նշանակում է, որ հաղորդիչների խաչմերուկը հաշվարկված չէ: Էլեկտրական տրանսֆորմատորային ենթակայանը կսկսի տաքանալ դիմադրողական ջերմության առաջացման պատճառով: Եթե նման սցենար նախատեսված չէ, ապա ծայրամասային գծերից որևէ մեկում կարճ միացման արդյունքում ոլորուն լարը կհալվի կամ այրվի։ Որպեսզի դա տեղի չունենա, օգտագործվում են տարբեր մեթոդներ. Սրանք դիֆերենցիալ, գազային և գերհոսանքից պաշտպանություններ են:

Դիֆերենցիալը համեմատում է ընթացիկ արժեքները միացումում և երկրորդական ոլորուն: Գազի պաշտպանությունն ակտիվանում է, երբ օդում հայտնվում են մեկուսացման, յուղի և այլնի այրման արտադրանք: Ընթացիկ պաշտպանությունն անջատում է տրանսֆորմատորը, երբ հոսանքը գերազանցում է սահմանված առավելագույն արժեքը:

Տրանսֆորմատորային ենթակայանը պետք է ավտոմատ կերպով անջատվի նաև կայծակի հարվածի դեպքում:

Ենթակայանների տեսակները

Նրանք տարբերվում են հզորությամբ, նշանակությամբ և սարքով: Նրանցից նրանք, որոնք ծառայում են միայն լարման բարձրացման կամ նվազեցման համար, կոչվում են տրանսֆորմատոր: Եթե պահանջվում է նաև այլ պարամետրերի փոփոխություն (ուղղում կամ հաճախականության կայունացում), ապա ենթակայանը կոչվում է փոխակերպող ենթակայան։

Ըստ իրենց ճարտարապետական նախագծի՝ ենթակայանները կարող են կցվել, ներկառուցված (հիմնական օբյեկտին կից), ներխանութ (գտնվում է արտադրական օբյեկտի ներսում) կամ ներկայացնել առանձին օժանդակ շինություն։ Որոշ դեպքերում, երբ բարձր հզորություն չի պահանջվում (էլեկտրամատակարարում կազմակերպելիսփոքր բնակավայրեր), օգտագործվում է ենթակայանների կայմի կառուցվածքը։ Երբեմն տրանսֆորմատորը տեղադրելու համար օգտագործվում են էլեկտրահաղորդման աշտարակներ, որոնց վրա տեղադրված են բոլոր անհրաժեշտ սարքավորումները (ապահովիչներ, կալանիչներ, անջատիչներ և այլն):

Էլեկտրական ցանցերը և ենթակայանները դասակարգվում են ըստ լարման (մինչև 1000 կՎ և ավելի, այսինքն՝ բարձր լարման) և հզորության (օրինակ՝ 150 VA-ից մինչև 16 հազար կՎԱ):

Ըստ արտաքին կապի սխեմատիկ նշանի, ենթակայանները բաժանվում են հանգուցային, փակուղային, միջանցիկ և ճյուղային։

Բջջի ներսում

Ենթակայանի ներսում գտնվող տարածությունը, որում տրանսֆորմատորները, լիսեռները և ամբողջ սարքի շահագործումն ապահովող սարքավորումները կոչվում են խցիկ: Այն կարող է պարսպապատվել կամ փակվել։ Այն շրջապատող տարածությունից օտարելու եղանակների տարբերությունը փոքր է։ Փակ խցիկը լիովին մեկուսացված սենյակ է, իսկ պարսպապատը գտնվում է ոչ ամուր (ցանցային կամ վանդակավոր) պատերի հետևում։ Դրանք պատրաստվում են, որպես կանոն, արդյունաբերական ձեռնարկությունների կողմից՝ ըստ ստանդարտ նախագծերի։ Էլեկտրամատակարարման համակարգերի սպասարկումն իրականացվում է վերապատրաստված անձնակազմի կողմից՝ թույլտվությամբ և անհրաժեշտ որակավորումներով՝ հաստատված բարձրավոլտ գծերի վրա աշխատելու թույլտվության մասին պաշտոնական փաստաթղթով: Ենթակայանի շահագործման օպերատիվ հսկողությունն իրականացնում է հերթապահ էլեկտրիկը կամ էլեկտրաէներգետիկը, որը գտնվում է հիմնական կոմուտատորի մոտ, որը կարող է տեղակայված լինել ենթակայանից հեռահար:

Բաշխում

Կա ևս մեկ կարևոր գործառույթ, որը կատարում է էլեկտրաենթակայանը: Էլեկտրական էներգիան բաշխվում է միջևսպառողները՝ ըստ իրենց ստանդարտների, և բացի այդ, երեք փուլերի բեռը պետք է լինի հնարավորինս միատեսակ։ Որպեսզի այս խնդիրը հաջողությամբ լուծվի, կան բաշխիչ սարքեր։ Անջատիչ սարքը գործում է նույն լարման վրա և պարունակում է սարքեր, որոնք կատարում են անջատիչ և պաշտպանում գծերը գերբեռնվածությունից: Անջատիչ սարքը միացված է տրանսֆորմատորին ապահովիչներով և անջատիչներով (միաբևեռ, մեկական յուրաքանչյուր փուլի համար): Բաշխիչ սարքերը ըստ գտնվելու վայրի բաժանվում են բաց (գտնվում են բաց երկնքի տակ) և փակ (գտնվում են ներսում):

Անվտանգություն

Էլեկտրական ենթակայանում կատարված բոլոր աշխատանքները դասակարգվում են որպես հատկապես ռիսկային, հետևաբար պահանջում են արտակարգ միջոցառումներ՝ աշխատանքի անվտանգությունն ապահովելու համար։ Հիմնականում վերանորոգումն ու սպասարկումն իրականացվում են լրիվ կամ մասնակի անջատմամբ։ Լարման անջատումից հետո (էլեկտրիկները ասում են՝ «հանված է»), պայմանով, որ բոլոր անհրաժեշտ հանդուրժողականությունները տեղում լինեն, հոսանք կրող ձողերը հիմնավորված են՝ պատահական ակտիվացումը կանխելու համար: Դրա համար նախատեսված են նաև «Մարդիկ աշխատում են» և «Մի միացրեք» նախազգուշացնող նշանները։ Բարձրավոլտ ենթակայանները սպասարկող անձնակազմը համակարգված վերապատրաստվում է, հմտություններն ու ձեռք բերած գիտելիքները պարբերաբար վերահսկվում են։ Հանդուրժողականությունը No 4 իրավունք է տալիս 1 կՎ-ից ավելի էլեկտրական կայանքներում աշխատանքներ կատարել։