1 / 37

Gymnázium, Havířov -Město, Komenského 2, p.o

Gymnázium, Havířov -Město, Komenského 2, p.o. soubor prezentací FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. F23 – STŘÍDAVÝ PROUD V ENERGETICE. Mgr. Alexandra Bouchalová.

teagan
Download Presentation

Gymnázium, Havířov -Město, Komenského 2, p.o

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o soubor prezentací FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. F23 – STŘÍDAVÝ PROUD V ENERGETICE Mgr. Alexandra Bouchalová • Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání na gymnáziu Komenského v Havířově“

  2. Obsah • Generátor střídavého proudu • Trojfázová soustava střídavého napětí • Transformátor • Přenos elektrické energie Střídavý proud v energetice 2

  3. Primární zdroje elektrické energie uhlí 1 ropa 3 zemní plyn 2 voda 4 slunce, vítr 5 jaderné palivo 6 Střídavý proud v energetice 3

  4. Přeměna primárních zdrojů Probíhá v elektrárnách pomocí generátorů střídavého napětí = alternátorů. V energetice využíváme střídavé napětí o frekvenci 50 Hz. Střídavé napětí se rozvádí do míst spotřeby pomocí elektrické rozvodné sítě. Střídavý proud v energetice 4

  5. Trojfázový generátor střídavého proudu • stator alternátoru • je tvořen třemi cívkami • osy cívek svírají úhel 120° U1 120° U2 V2 W1 • rotor s póly • je otáčivý magnet • otáčením rotoru se v cívkách indukuje střídavé napětí W2 V1 Střídavý proud v energetice 5

  6. Trojfázový generátor střídavého proudu U1 U2 V2 W1 W2 V1 u 2/3 T 0 1/3 T t T Střídavý proud v energetice 6

  7. Trojfázový generátor střídavého proudu U1 Generují se tak tři samostatná navzájem fázově posunutá střídavá napětí u1, u2, u3. U2 V2 W1 Mají stejnou amplitudu Uma mají stejnou frekvenci f. W2 V1 u u1 u2 u3 2/3 T 0 1/3 T t T Střídavý proud v energetice 7

  8. Trojfázová soustava střídavého napětí Součet okamžitých hodnot střídavých napětí indukovaných v cívkách alternátoru je stále nulový. u1 + u2 + u3 = 0 u1 u2 u3 u U3 U1 -U1 0 T 2/3 T 1/3 T t U2 Střídavý proud v energetice 8

  9. Trojfázová soustava střídavého napětí Tyto tři cívky tvoří vinutí alternátoru = fáze alternátoru. U1 U2 V2 W1 V každé fázi je indukované napětí = fázové napětí. Vnější (vnitřní) vývody cívek značíme U1, V1, W1 (U2, V2, W2). W2 V1 Střídavý proud v energetice 9

  10. Sdružení fází Sdružením (elektrickým spojením) cívek lze omezit počet vodičů potřebných k přenosu elektrické energie z šesti na čtyři (L1, L2, L3, N), popř. tři (L1, L2, L3) sdružené vodiče. Vzniká tak sdružená trojfázová soustava. Sdružená trojfázová napěťová soustava je tvořena třemi sinusovými napětími fázově posunutými o 120°. Střídavý proud v energetice 10

  11. Zapojení do hvězdy Spojením konců fází U2, V2, W2 alternátoru do jednoho uzlu vzniká zapojení do hvězdy. U1 U2 V2 W1 U1 W2 V1 U2 W2 V2 W1 V1 Střídavý proud v energetice 11

  12. Zapojení do hvězdy Spojením konců fází U2, V2, W2 alternátoru do jednoho uzlu vzniká zapojení do hvězdy. N – střední vodič Li – fázové vodiče U1 L1 U12 U1N U12 , U23 , U31 sdružená napětí (síťová) – US Nulový bod hvězdy U13 N U1N , U2N , U3N fázová napětí – UF U2N U3N L2 W1 V1 U23 L3 Střídavý proud v energetice 12

  13. Zapojení do hvězdy Efektivní hodnota sdruženého (síťového) napětí Uij je krát větší než efektivní hodnota fázového napětí UiN. Při symetrickém zatíženi trojfázové (čtyřvodičové) soustavy neprotéká nulovým vodičem žádný proud. I3 U1 L1 I2 I1 U12 IF U1N IF U31 Ii= IF IN = 0 N IF U2N U3N L2 W1 V1 U23 L3 Síťové proudy Ii jsou stejně velké, jako proudy fázové IF. Střídavý proud v energetice 13

  14. Zapojení do trojúhelníku Spojíme-li fázová vinutí sériově,dostaneme zapojení do trojúhelníku. U1 U2 V2 W1 I1 V2 L1 U1 U12 W2 V1 UF UF IF IF U31 UF I2 L2 U2 W1 W2 IF U23 I3 V1 L3 Síťový proud je krát větší než proud fázový: . Fázová napětí jsou stejná jako síťová napětí: UF = US = Uij. Střídavý proud v energetice 14

  15. Zapojení do trojúhelníku Toto zapojení se u trojfázových alternátorů téměř nevyskytuje. Využívá se spíše u trojfázových spotřebičů. U1 U2 V2 W1 I1 W2 L1 U1 U12 W2 V1 UF UF IF IF U31 UF I2 L2 U2 W1 W2 IF U23 I3 V1 L3 Střídavý proud v energetice 15

  16. Zapojení do trojúhelníku Toto zapojení se u trojfázových alternátorů téměř nevyskytuje. Využívá se spíše u trojfázových spotřebičů. I1 W2 L1 U1 U12 UF UF IF U31 IF UF I2 L2 U2 W1 W2 U23 I3 IF V1 L3 třífázový bojler 7 Střídavý proud v energetice 16

  17. Sdružení fází – shrnutí Ve 4-vodičové trojfázové soustavě 400 V je efektivní hodnota síťového napětí 400 V a fázová napětí jsou 230 V. Toto umožňuje současný provoz trojfázových spotřebičů na jmenovité napětí 400 V (např. motorů, elektrických sporáků, bojlerů atd.)... ... jakož i jednofázových spotřebičů na střídavé napětí 230 V (např. žárovek, žehliček, televizorů atd.) v jedné rozvodné síti. Střídavý proud v energetice 17

  18. Spotřebitelská síť V elektrickém rozvodu spotřebitelské sítě je fázové napětí 230 Va sdružené napětí 400 V. Značíme např. 3 x 400/230 V. Dříve se ve spotřebitelské síti používalo trojfázové napětí 3 x 380/220 V. Střídavý proud v energetice 18

  19. Sdružení fází – shrnutí výrobce vedení odběratel I1 L1 I2 L2 I1 I1 U1N U1N I3 L3 I2 I3 I2 I3 U2N N U3N U3N I31 U2N I12 U12 U23 U31 V V V I23 U12 Napětí ve 4-vodičové trojfázové soustavě U31 napětí po 230 V napětí po 400 V U23 Střídavý proud v energetice 19

  20. Elektromotor na trojfázový proud Na štítku trojfázových motorů je udáváno vždy jmenovité napětí a vyžadované zapojení. Střídavý proud v energetice 20

  21. Transformátor Součástí přenosu elektrické energie je potřeba zvyšování, popř. snižování(transformování) elektrického napětí v rozvodných sítích. Transformátor je elektrický netočivý stroj, který mění střídavé napětí jedné hodnoty na hodnotu jinou při stejném kmitočtu. Princip transformátoru je založen na elektromagnetické indukci. Transformátory dělíme na jednofázové a trojfázové. Střídavý proud v energetice 21

  22. Jednofázový transformátor Uspořádání dvou cívek (vinutí) na společném jádře budeme nazývat jednofázovýtransformátor. primární vinutí = vstupní cívka sekundární vinutí = výstupní cívka 1. cívka 2. cívka I2 I1 Φ N2 N1  V V U1 U2 N1 = N2 zanedbáme-li odpor primární cívky U1 = U2 Střídavý proud v energetice 22

  23. Jednofázový transformátor primární vinutí = vstupní cívka sekundární vinutí = výstupní cívka I2 I1 Φ N2 N1  transformační poměr transformátoru V V U1 U2 N2 > N1 U2 > U1 Střídavý proud v energetice 23

  24. Jednofázový transformátor 1. cívkou prochází střídavý proud, který v jádře transformátoru vytváří nestacionární magnetické pole. Nestacionární magnetické pole je příčinou vzniku indukovaného napětí ve 2. cívce. Železné jádro zesiluje magnetickou indukci v cívkách. Indukované napětí je tím větší, čím rychleji se v cívce mění magnetický indukční tok a čím větší je počet závitů 2. cívky. Střídavý proud v energetice 24

  25. Transformační poměr Poměrem efektivních hodnot indukovaných napětí získáme rovnici transformátoru k < 1 transformace dolů k > 1 transformace nahoru Střídavý proud v energetice 25

  26. Transformátor Transformátor naprázdno = bez zatížení = v sekundárním vinutí neteče proud. Při odběru proudu ze sekundárního vinutí roste proud v primárním vinutí. Z rovnosti činných výkonů obou částí transformátoru vyplývá vztah pro transformaci proudu Proudy se transformují v obráceném poměru počtu závitů. Střídavý proud v energetice 26

  27. Trojfázový transformátor L1 L2 L3 Střídavý proud v energetice 27

  28. Trojfázový transformátor L1 L2 L3 Třífázový transformátor má tři jednofázová primární a tři jednofázová sekundární vinutí. Ta mohou být zapojena do hvězdy (Y), do trojúhelníku (D) nebo do lomené hvězdy (Z). Střídavý proud v energetice 28

  29. L1 L2 L3 Trojfázový transformátor Bývají stavěny: se vzájemným propojením vinutí tří jednofázových transformátorů, s využitím společného magnetického obvodu se třemi sloupky. Střídavý proud v energetice 29

  30. Přenos elektrické energie K výrobě elektrické energie slouží elektrárny. Tepelná elektrárna 15 Solární elektrárna 19 Vodní elektrárna 16 Geotermální elektrárna 20 Větrná elektrárna 18 Jaderná elektrárna 17 Střídavý proud v energetice 30

  31. Přenos elektrické energie Dálkový přenos energie zajišťuje přenosová síť vedení velmi vysokého napětí. 6,3 kV 400 kV Schéma přenosu elektrické energie 21 Střídavý proud v energetice 31

  32. Spotřebitelská síť V běžné síťové zásuvce je fázové napětí. Jedna zdířka je tedy spojena se středním vodičem (nulovacím) a druhá s fázovým vodičem. Střídavý proud v energetice 32

  33. Spotřebitelská síť fázový vodič ochranný vodič nulový vodič Střídavý proud v energetice 33

  34. Použitá literatura Literatura LEPIL, O. Elektřina a magnetismus, fyzika pro gymnázia. Praha: Prometheus, 2002. ISBN 80-7196-202-3 TKOTZ,K. Příručka pro elektrotechnika. Praha: Europa-Sobotáles, 2002. ISBN 80-86706-00-1 HALLIDAY,D. Fyzika. Elektřina a magnetismus. Brno: VUTIUM, 2000.ISBN 80-214-1868-0 Obrázky [1] Oko. Vznik ropy [online]. [cit. 2013-04-12]. Dostupné z: http://oko.yin.cz/32/vznik-ropy/ [2] Asociace Alerta. LUKÁŠ BORL. Kolektivní hlas kreativiry a vzdoru: Uhelná energetika a (ne)zaměstnanost [online]. [cit. 2013-04-12]. Dostupné z: http://alerta.cz/?p=419 [3] Cena plynu v roce 2013 vzroste průměrně o 3 %. Jak ušetřit?. In: Nazeleno.cz [online]. [cit. 2013-04-12]. Dostupné z: http://www.nazeleno.cz/energie/ceny-energii/cena-plynu-v-roce-2013-vzroste-prumerne-o-3-jak-usetrit.aspx [4] SeekingAlpha [online]. [cit. 2013-04-12]. Dostupné z: http://static.seekingalpha.com/uploads/2008/12/18/saupload_uranium330.jpg [5] Domácí práce u počítače. In: [online]. [cit. 2013-04-12]. Dostupné z: http://files.domaci-prace-u-pocitace.cz/200000049-cc8d5ce80f/slunce%20v%20dlan%C3%ADch_1.jpg [6] Aktuálně.cz. In: [online]. [cit. 2013-04-12]. Dostupné z: http://img.aktualne.centrum.cz/563/42/5634291-dlane-voda.jpg [7] Bojlery_Kotle_Radiátory. [online]. [cit. 2013-05-18]. Dostupné z: http://www.kotle-boilery.cz/elektricky-bojler-ariston-sageo-250p-3-kw-250-l-p-3549.html Střídavý proud v energetice

  35. Použitá literatura [8] Oko. Vznik ropy [online]. [cit. 2013-05-28]. Dostupné z: http://oko.yin.cz/32/vznik-ropy/ [9] Asociace Alerta. LUKÁŠ BORL. Kolektivní hlas kreativiry a vzdoru: Uhelná energetika a (ne)zaměstnanost [online]. [cit. 2013-05-28]. Dostupné z: http://alerta.cz/?p=419 [10] Cena plynu v roce 2013 vzroste průměrně o 3 %. Jak ušetřit?. In: Nazeleno.cz [online]. [cit. 2013-05-28]. Dostupné z: http://www.nazeleno.cz/energie/ceny-energii/cena-plynu-v-roce-2013-vzroste-prumerne-o-3-jak-usetrit.aspx [11] SeekingAlpha [online]. [cit. 2013-05-28]. Dostupné z: http://static.seekingalpha.com/uploads/2008/12/18/saupload_uranium330.jpg [12] Domácí práce u počítače. In: [online]. [cit. 2013-05-28]. Dostupné z: http://files.domaci-prace-u-pocitace.cz/200000049-cc8d5ce80f/slunce%20v%20dlan%C3%ADch_1.jpg [13] Aktuálně.cz. In: [online]. [cit. 2013-05-28]. Dostupné z: http://img.aktualne.centrum.cz/563/42/5634291-dlane-voda.jpg [14] Bojlery_Kotle_Radiátory. [online]. [cit. 2013-05-28]. Dostupné z: http://www.kotle-boilery.cz/elektricky-bojler-ariston-sageo-250p-3-kw-250-l-p-3549.html [15] Tepelná elektrárna. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): WikimediaFoundation, 2012, 29. 5. 2013 [cit. 2013-05-29]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Tepeln%C3%A1_elektr%C3%A1rna [16] Vodní elektrárna. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): WikimediaFoundation, 2012, 25. 4. 2013 [cit. 2013-06-16]. Dostupné z: https://cs.wikipedia.org/wiki/Vodn%C3%AD_elektr%C3%A1rna [17] Jaderná elektrárna. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): WikimediaFoundation, 2012, 25. 5. 2013 [cit. 2013-06-16]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Jadern%C3%A1_elektr%C3%A1rna [18] Větrná elektrárna. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): WikimediaFoundation, 2012, 5. 4. 2013 v 14:00 [cit. 2013-06-16]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/V%C4%9Btrn%C3%A1_energie Střídavý proud v energetice

  36. Použitá literatura [19] Solární elektrárna. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): WikimediaFoundation, 2012, 19. 5. 2013 [cit. 2013-06-16]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Slune%C4%8Dn%C3%AD_elektr%C3%A1rna [20] Geotermální elektrárna. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): WikimediaFoundation, 2012, 9. 3. 2013 [cit. 2013-06-16]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Geoterm%C3%A1ln%C3%AD_energie [21] Z elektrárny do zásuvky. In: Www.cez.cz [online]. [cit. 2013-05-29]. Dostupné z: http://www.cez.cz/edee/content/microsites/elektrina/4-4.htm Střídavý proud v energetice

  37. soubor prezentací FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky. • Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem „Podpora chemického a fyzikálního vzdělávání • na gymnáziu Komenského v Havířově“

More Related