Génération et transmission de courant électrique alternatif
Un courant alternatif est un courant dont l'intensité et le sens changent périodiquement. Grâce au courant alternatif, il y a de la lumière et de la chaleur dans nos maisons aujourd'hui. Toutes les entreprises et productions industrielles de notre époque fonctionnent uniquement grâce au courant alternatif. Sans courant alternatif, le progrès technologique de la civilisation moderne serait tout simplement impossible.
Pour obtenir du courant alternatif, des dispositifs électromécaniques sont utilisés, les soi-disant générateurs à induction… En eux, l'énergie mécanique obtenue d'une manière ou d'une autre est transférée au rotor, le rotor tourne, à la suite de quoi l'énergie mécanique de la rotation du rotor est convertie en énergie électrique par induction électromagnétique.
Rappelez-vous que si vous faites pivoter l'aimant à l'intérieur du cadre conducteur, il y aura alors une induction dans le cadre courant alternatif… Le générateur fonctionne sur ce principe. Uniquement dans un générateur industriel, le stator joue le rôle d'un cadre et le rôle d'un aimant est un rotor avec une bobine magnétisante, en fait un électroaimant rotatif.
Dans un générateur industriel, le stator est une énorme structure en acier sous la forme d'un anneau avec des rainures à l'intérieur. Un enroulement triphasé en cuivre est posé dans ces fentes. Le champ magnétique, comme nous l'avons déjà dit, est créé par le rotor, qui est un noyau en acier avec une paire (ou plusieurs paires, selon la vitesse nominale du rotor) des pôles formés par le courant dans l'enroulement du rotor. Un courant continu est fourni à l'enroulement du rotor à partir de l'excitatrice.
D'après le schéma de principe d'un alternateur à induction bipolaire, il est facile de comprendre que les lignes de force du champ magnétique du rotor traversent les spires de l'enroulement du stator, tandis qu'une fois par tour le flux magnétique du rotor change de sens avec par rapport aux mêmes révolutions du stator.
Ainsi, un courant alternatif plutôt qu'un courant continu pulsé est produit dans l'enroulement du stator. Si nous parlons d'une centrale nucléaire, le rotor du générateur reçoit une rotation mécanique de la vapeur, qui est fournie sous une pression énorme aux aubes d'une turbine reliée au rotor. Fumer dans une centrale nucléaire est produit à partir d'eau qui est chauffée par la chaleur d'une réaction nucléaire alimentée à l'eau par un échangeur de chaleur.
En Russie, la fréquence du courant alternatif dans le réseau est de 50 Hz, ce qui signifie que le rotor d'un générateur bipolaire doit faire 50 tours par seconde. Ainsi, dans une centrale nucléaire, le rotor fait 3000 tours par minute, ce qui donne simplement la fréquence du courant généré à 50 Hz. Le sens du courant généré change selon la loi sinusoïdale (harmonique).
L'enroulement du générateur est divisé en trois parties, de sorte que le courant alternatif est triphasé.Cela signifie que dans chacune des trois parties de l'enroulement du stator, la FEM résultante est déphasée l'une par rapport à l'autre de 120 degrés. La valeur efficace de la tension générée dans la centrale électrique peut aller de 6,3 à 36,75 kV, selon le type de générateur.
Pour transmettre de l'énergie électrique sur une longue distance, lignes à haute tension (PTL)… Mais si l'électricité est transmise sans conversion, à la même tension qui provient du générateur, alors les pertes d'énergie lors de la transmission seront colossales et pratiquement rien n'atteindra l'utilisateur final.
Le fait est que les pertes d'énergie dans les fils de transmission sont proportionnelles au carré de la valeur du courant et directement proportionnelles à la résistance des fils (voir La loi Joule-Lenz). Cela signifie que pour une transmission et une distribution plus efficaces de l'électricité, la tension doit d'abord être augmentée plusieurs fois afin de réduire le courant de la même quantité et donc de réduire considérablement les pertes de transport. Et seule la tension accrue a du sens pour être transférée aux lignes électriques.
Par conséquent, l'électricité est d'abord fournie par la centrale au poste de transformation... Ici, la tension est augmentée à 110-750 kV et ce n'est qu'alors qu'elle est acheminée vers les lignes électriques. Mais l'utilisateur a besoin de 220 ou 380 volts, donc à la fin de la ligne, la haute tension est abaissée à l'aide de sous-stations de transformation à 6-35 kV.
Un transformateur est installé dans une sous-station près de notre maison ou intégré dans la maison. Ici, la tension chute à nouveau - de 6-35 kV à 220 (380) volts, qui sont déjà distribués aux consommateurs.Grâce au dispositif de distribution d'entrée, un réseau de fils et de câbles diverge dans différentes pièces.