რა არის ელექტრო ქვესადგური? ელექტრო ქვესადგურები და გამანაწილებელი მოწყობილობები

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-09 14:12

ელექტრო ინჟინრებმა იციან რა არის ელექტროსადგურები და ქვესადგურები, რისთვის არიან და როგორ მუშაობენ. მათ იციან როგორ გამოთვალონ თავიანთი სიმძლავრე და ყველა საჭირო პარამეტრი, როგორიცაა ბრუნვის რაოდენობა, მავთულის კვეთა და მაგნიტური წრედის ზომები. ამას ასწავლიან სტუდენტებს ტექნიკურ უნივერსიტეტებში და ტექნიკურ სასწავლებლებში. ლიბერალური ხელოვნების მქონე ადამიანები ფიქრობენ, რომ სტრუქტურები, რომლებიც ხშირად მარტო დგანან უფანჯრო სახლების სახით (გრაფიტის მოყვარულებს უყვართ მათი დახატვა), საჭიროა სახლებისა და ბიზნესის ელექტროენერგიის მიწოდება და მათში არ უნდა შეაღწიოთ, საშიში ემბლემები სახით. თავის ქალა და ელვის ჭანჭიკები მჭევრმეტყველად საუბრობენ ამის შესახებ სახიფათო ობიექტებზე მიმაგრებული. შესაძლოა, ბევრს არ სჭირდება მეტის ცოდნა, მაგრამ ინფორმაცია არასდროს არის ზედმეტი.

ცოტა ფიზიკა

ელექტროენერგია არის საქონელი, რომელიც უნდა გადაიხადო და სირცხვილია, თუ ის იხარჯება. და ეს, როგორც ნებისმიერ წარმოებაში, გარდაუვალია, ამოცანაა მხოლოდ ზედმეტი დანაკარგების შემცირება. ენერგია დროზე გამრავლებული სიმძლავრის ტოლია, ამიტომ შემდგომი მსჯელობისას ჩვენ შეგვიძლია ვიმოქმედოთ ამ კონცეფციით, ასე რომროგორ მიედინება დრო გამუდმებით და მისი უკან დაბრუნება შეუძლებელია, როგორც სიმღერაშია ნათქვამი. ელექტრული სიმძლავრე, უხეში მიახლოებით, რეაქტიული დატვირთვების გათვალისწინების გარეშე, უდრის ძაბვისა და დენის ნამრავლს. თუ მას უფრო დეტალურად განვიხილავთ, კოსინუსი ფი შევა ფორმულაში, რომელიც განსაზღვრავს მოხმარებული ენერგიის თანაფარდობას მის სასარგებლო კომპონენტთან, რომელსაც ეწოდება აქტიური. მაგრამ ეს მნიშვნელოვანი მაჩვენებელი პირდაპირ არ არის დაკავშირებული კითხვასთან, თუ რატომ არის საჭირო ქვესადგური. ამრიგად, ელექტრული სიმძლავრე დამოკიდებულია Ohm-ისა და Joule-Lenz-ის კანონების ორ მთავარ კონტრიბუტორზე, ძაბვაზე და დენზე. მცირე დენსა და მაღალ ძაბვას შეუძლია იგივე სიმძლავრე გამოიმუშავოს, რაც პირიქით, მაღალი დენი და დაბალი ძაბვა. როგორც ჩანს, რა განსხვავებაა? ეს არის და ძალიან დიდი.

გათბეთ ჰაერი? ცეცხლი

ასე რომ, თუ იყენებთ აქტიური სიმძლავრის ფორმულას, მიიღებთ შემდეგს:

P=U x I, სადაც:

U არის ძაბვა გაზომილი ვოლტებში;

I არის დენი გაზომილი ამპერებში;P არის სიმძლავრე გაზომილი ვატებში ან ვოლტში -ამპერები.

მაგრამ არის კიდევ ერთი ფორმულა, რომელიც აღწერს უკვე ხსენებულ ჯოულ-ლენცის კანონს, რომლის მიხედვითაც დენის გავლისას გამოთავისუფლებული თერმული სიმძლავრე უდრის მისი სიდიდის კვადრატს, გამრავლებული გამტარის წინააღმდეგობაზე. ელექტროგადამცემი ხაზის გარშემო ჰაერის გათბობა ნიშნავს ენერგიის დაკარგვას. თეორიულად, ეს დანაკარგები შეიძლება შემცირდეს ორი გზით. პირველი მათგანი გულისხმობს წინააღმდეგობის შემცირებას, ანუ მავთულის გასქელებას. რაც უფრო დიდია ჯვარი, მით უფრო დაბალია წინააღმდეგობა დაპირიქით. მაგრამ მე ასევე არ მინდა ტყუილად დავხარჯო მეტალი, ძვირია, ბოლოს და ბოლოს სპილენძი. გარდა ამისა, გამტარი მასალის ორმაგი მოხმარება გამოიწვევს არა მხოლოდ ღირებულების ზრდას, არამედ წონას, რაც, თავის მხრივ, გამოიწვევს მაღლივი ხაზების დამონტაჟების სირთულის ზრდას. და საყრდენები საჭირო იქნება უფრო ძლიერი. და დანაკარგები მხოლოდ განახევრდება.

გადაწყვეტილება

ელექტრო გადაცემის დროს მავთულის გათბობის შესამცირებლად აუცილებელია გამავალი დენის რაოდენობის შემცირება. ეს სრულიად გასაგებია, რადგან მისი განახევრება გამოიწვევს დანაკარგების ოთხჯერ შემცირებას. თუ ათჯერ? დამოკიდებულება კვადრატულია, რაც ნიშნავს, რომ დანაკარგები ასჯერ ნაკლები იქნება! მაგრამ სიმძლავრე უნდა იყოს იგივე "სვინგის", რაც სჭირდება მომხმარებელთა ერთობლიობას, რომლებიც მას ელიან ელექტროგადამცემი ხაზის მეორე ბოლოში, ზოგჯერ ელექტროსადგურიდან ასობით კილომეტრში. დასკვნა თავისთავად გვთავაზობს, რომ აუცილებელია ძაბვის გაზრდა იმავე რაოდენობით, რამდენადაც დენი მცირდება. გადამცემი ხაზის დასაწყისში სატრანსფორმატორო ქვესადგური სწორედ ამისთვის არის შექმნილი. მავთულები მისგან გამოდის ძალიან მაღალი ძაბვის ქვეშ, რომელიც იზომება ათეულ კილოვოლტში. მთელ მანძილზე, რომელიც აშორებს თბოელექტროსადგურს, ჰიდროელექტროსადგურს ან ატომურ ელექტროსადგურს იმ ადგილიდან, სადაც მას მიმართავენ, ენერგია მოძრაობს მცირე (შედარებით) დენით. სამომხმარებლო მხრივ, მომხმარებელმა უნდა მიიღოს სიმძლავრე მოცემული სტანდარტული პარამეტრებით, რაც ჩვენს ქვეყანაში შეესაბამება 220 ვოლტს (ანუ 380 ვ ინტერფაზას). ახლა ჩვენ გვჭირდება არა ასვლა, როგორც ელექტროგადამცემი ხაზის შეყვანისას, არამედ ქვესადგური. ელექტროენერგია მიეწოდება სადისტრიბუციო მოწყობილობებს ისე, რომ სახლებში განათება ჩართულია დამანქანების როტორები ქარხნებში ტრიალებდნენ.

რა არის ჯიხურში?

ზემოაღნიშნულიდან ირკვევა, რომ ქვესადგურში ყველაზე მნიშვნელოვანი ნაწილია ტრანსფორმატორი და, როგორც წესი, სამფაზიანი. შეიძლება რამდენიმე იყოს. მაგალითად, სამფაზიანი ტრანსფორმატორი შეიძლება შეიცვალოს სამი ერთფაზიანი. უფრო დიდი რაოდენობა შეიძლება გამოწვეული იყოს ენერგიის მაღალი მოხმარებით. ამ მოწყობილობის დიზაინი განსხვავებულია, მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში, მას აქვს შთამბეჭდავი ზომები. რაც უფრო მეტი ძალა მიეცემა მომხმარებელს, მით უფრო სერიოზულად გამოიყურება სტრუქტურა. თუმცა, ელექტრული ქვესადგურის მოწყობილობა უფრო რთულია და მოიცავს არა მხოლოდ ტრანსფორმატორს. ასევე არის მოწყობილობა, რომელიც განკუთვნილია ძვირადღირებული ერთეულის გადართვისა და დასაცავად და ყველაზე ხშირად მისი გაგრილებისთვის. სადგურებისა და ქვესადგურების ელექტრული ნაწილი ასევე შეიცავს საკონტროლო და საზომი მოწყობილობებით აღჭურვილი გადამრთველებს.

ტრანსფორმატორი

ამ სტრუქტურის მთავარი ამოცანაა ენერგიის მიწოდება მომხმარებლისთვის. გაგზავნამდე ძაბვა უნდა გაიზარდოს და მიღების შემდეგ დაიწიოს სტანდარტულ დონეზე.

მიუხედავად იმისა, რომ ელექტრული ქვესადგურის წრე მოიცავს ბევრ ელემენტს, მთავარი მაინც ტრანსფორმატორია. არ არსებობს ფუნდამენტური განსხვავება ამ პროდუქტის მოწყობილობას შორის საყოფაცხოვრებო ტექნიკის ჩვეულებრივ ელექტრომომარაგებასა და მაღალი სიმძლავრის სამრეწველო დიზაინს შორის. ტრანსფორმატორი შედგება გრაგნილებისაგან (პირველადი და მეორადი) და ფერომაგნიტისგან დამზადებული მაგნიტური წრე, ანუ მასალა (ლითონი), რომელიც აძლიერებს მაგნიტურ ველს. Გაანგარიშებაეს მოწყობილობა საკმაოდ სტანდარტული საგანმანათლებლო ამოცანაა ტექნიკური უნივერსიტეტის სტუდენტისთვის. მთავარი განსხვავება ქვესადგურის ტრანსფორმატორსა და მის ნაკლებად მძლავრ კოლეგებს შორის, რაც თვალსაჩინოა, გარდა ზომისა, არის გაგრილების სისტემის არსებობა, რომელიც წარმოადგენს ნავთობსადენების კომპლექტს, რომელიც გარშემორტყმულია გაცხელებული გრაგნილების გარშემო. თუმცა, ელექტრული ქვესადგურების დაპროექტება ადვილი საქმე არ არის, რადგან გასათვალისწინებელია მრავალი ფაქტორი, დაწყებული კლიმატური პირობებიდან დატვირთვის ბუნებამდე.

მიმზიდავი ძალა

მხოლოდ სახლები და ბიზნესები არ მოიხმარენ ელექტროენერგიას. აქ ყველაფერი ნათელია, თქვენ უნდა გამოიყენოთ 220 ვოლტი AC შედარებით ნეიტრალურ ავტობუსთან ან 380 ვ ფაზებს შორის 50 ჰერცის სიხშირით. მაგრამ არის ურბანული ელექტრო ტრანსპორტიც. ტრამვაი და ტროლეიბუსები საჭიროებენ ძაბვას არა მონაცვლეობით, არამედ მუდმივი. და განსხვავებული. ტრამვაის საკონტაქტო მავთულზე (მიწასთან, ანუ რელსებთან შედარებით) უნდა იყოს 750 ვოლტი, ხოლო ტროლეიბუსს სჭირდება ნული ერთ გამტარზე და 600 ვოლტი DC მეორეზე, რეზინის ბორბლების დამცავი არის იზოლატორი. ეს ნიშნავს, რომ საჭიროა ცალკე ძალიან ძლიერი ქვესადგური. მასზე ელექტრული ენერგია გარდაიქმნება, ანუ გამოსწორდება. მისი სიმძლავრე ძალიან დიდია, წრეში დენი იზომება ათასობით ამპერში. ასეთ მოწყობილობას ეწოდება საპროექტო მოწყობილობა.

ქვესადგურის დაცვა

ტრანსფორმატორიც და მძლავრი რექტიფიკატორიც (წევის კვების წყაროების შემთხვევაში) ძვირია. Თუ იქ არისსაგანგებო სიტუაცია, კერძოდ მოკლე ჩართვა, დენი გამოჩნდება მეორადი გრაგნილის წრეში (და, შესაბამისად, პირველადი). ეს ნიშნავს, რომ გამტარების ჯვარი არ არის გათვლილი. ელექტრული სატრანსფორმატორო ქვესადგური დაიწყებს გათბობას რეზისტენტული სითბოს გამომუშავების გამო. თუ ასეთი სცენარი არ არის გათვალისწინებული, მაშინ რომელიმე პერიფერიულ ხაზში მოკლე ჩართვის შედეგად გრაგნილი მავთული დნება ან დაიწვება. ამის თავიდან ასაცილებლად, გამოიყენება სხვადასხვა მეთოდები. ეს არის დიფერენციალური, გაზისა და ჭარბი დენის დაცვა.

დიფერენციალი ადარებს დენის მნიშვნელობებს წრედში და მეორად გრაგნილში. გაზის დაცვა აქტიურდება, როდესაც ჰაერში ჩნდება საიზოლაციო, ზეთი და ა.შ. დენის დაცვა თიშავს ტრანსფორმატორს, როდესაც დენი აჭარბებს დადგენილ მაქსიმალურ მნიშვნელობას.

ტრანსფორმატორული ქვესადგური ავტომატურად უნდა დაიხუროს აგრეთვე ელვის დარტყმის შემთხვევაში.

ქვესადგურების ტიპები

ისინი განსხვავდებიან სიმძლავრით, დანიშნულებითა და მოწყობილობით. მათ, ვინც ემსახურება მხოლოდ ძაბვის გაზრდას ან შემცირებას, ეწოდება ტრანსფორმატორი. თუ საჭიროა სხვა პარამეტრების ცვლილებაც (რექტიფიკაცია ან სიხშირის სტაბილიზაცია), მაშინ ქვესადგურს ეწოდება გარდამქმნელი ქვესადგური.

მათი არქიტექტურული დიზაინის მიხედვით, ქვესადგურები შეიძლება იყოს მიმაგრებული, ჩაშენებული (მთავარი ობიექტის მიმდებარედ), ინტრაშოპი (მდებარეობს საწარმოო ობიექტის შიგნით) ან წარმოადგენს ცალკე დამხმარე შენობას. ზოგიერთ შემთხვევაში, როდესაც არ არის საჭირო მაღალი სიმძლავრე (ელექტრომომარაგების ორგანიზებისასმცირე დასახლებები), გამოიყენება ქვესადგურების ანძის სტრუქტურა. ზოგჯერ ტრანსფორმატორის დასაყენებლად გამოიყენება ელექტროგადამცემი ანძები, რომლებზედაც დამონტაჟებულია ყველა საჭირო მოწყობილობა (საკრავები, დამჭერები, გათიშვები და ა.შ.).

ელექტრო ქსელები და ქვესადგურები კლასიფიცირდება ძაბვის (1000 კვ-მდე ან მეტი, ანუ მაღალი ძაბვის) და სიმძლავრის მიხედვით (მაგალითად, 150 VA-დან 16 ათას კვა-მდე).

გარე შეერთების სქემატური ნიშნის მიხედვით ქვესადგურები იყოფა კვანძებად, ჩიხებად, გამსვლელებად და განშტოებად.

უჯრედის შიგნით

ქვესადგურის შიგნით არსებულ სივრცეს, რომელშიც ტრანსფორმატორებს, ავტობუსებს და აღჭურვილობას, რომელიც უზრუნველყოფს მთელი მოწყობილობის მუშაობას, ეწოდება კამერა. ის შეიძლება იყოს შემოღობილი ან დახურული. მიმდებარე სივრცისგან მისი გასხვისების გზებს შორის განსხვავება მცირეა. დახურული პალატა არის სრულიად იზოლირებული ოთახი, ხოლო შემოღობილი მდებარეობს არამყარი (ბადისებრი ან გისოსიანი) კედლების მიღმა. ისინი, როგორც წესი, მზადდება სამრეწველო საწარმოების მიერ სტანდარტული დიზაინის მიხედვით. ელექტრომომარაგების სისტემების მოვლა-პატრონობას ახორციელებს გაწვრთნილი პერსონალი ნებართვით და საჭირო კვალიფიკაციით, დადასტურებული ოფიციალური დოკუმენტით მაღალი ძაბვის ხაზებზე მუშაობის ნებართვით. ქვესადგურის ექსპლუატაციის ოპერატიულ ზედამხედველობას ახორციელებს მორიგე ელექტრიკოსი ან ენერგეტიკოსი, რომელიც მდებარეობს მთავარ გადამრთველთან, რომელიც შეიძლება მდებარეობდეს ქვესადგურიდან დისტანციურად.

დისტრიბუცია

არის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფუნქცია, რომელსაც ელექტრო ქვესადგური ასრულებს. ელექტრული ენერგია ნაწილდება მათ შორისმომხმარებლები მათი სტანდარტების მიხედვით და გარდა ამისა, სამი ფაზის დატვირთვა მაქსიმალურად ერთგვაროვანი უნდა იყოს. იმისათვის, რომ ეს ამოცანა წარმატებით მოგვარდეს, არსებობს სადისტრიბუციო მოწყობილობები. გადართვის მოწყობილობა მუშაობს იმავე ძაბვაზე და შეიცავს მოწყობილობებს, რომლებიც ასრულებენ გადართვას და იცავს ხაზებს გადატვირთვისგან. გადამრთველი ტრანსფორმატორთან დაკავშირებულია დაუკრავებითა და ამომრთველებით (ერთპოლუსიანი, თითო ფაზაზე). გამანაწილებელი მოწყობილობები მდებარეობის მიხედვით იყოფა ღიად (მდებარეობს ღია ცის ქვეშ) და დახურულ (მდებარეობს შენობაში).

უსაფრთხოება

ელექტრონულ ქვესადგურში შესრულებული ყველა სამუშაო კლასიფიცირდება, როგორც განსაკუთრებით სარისკო, შესაბამისად, საჭიროებს გადაუდებელ ზომებს შრომის უსაფრთხოების უზრუნველსაყოფად. ძირითადად, რემონტი და ტექნიკური მომსახურება ხორციელდება სრული ან ნაწილობრივი ჩაქრობით. ძაბვის გათიშვის შემდეგ (ელექტრიკოსები ამბობენ "ამოღებულია"), იმ პირობით, რომ ყველა საჭირო ტოლერანტობა იქნება ადგილზე, დენის მატარებელი ზოლები დამიწებულია შემთხვევითი გააქტიურების თავიდან ასაცილებლად. გამაფრთხილებელი ნიშნები "ხალხი მუშაობს" და "არ ჩართოთ!" ასევე განკუთვნილია ამისათვის. მაღალი ძაბვის ქვესადგურების მომსახურე პერსონალი სისტემატიურად გადამზადდება, უნარ-ჩვევები და მიღებული ცოდნა პერიოდულად კონტროლდება. ტოლერანტობა No4 იძლევა უფლებას შეასრულოს სამუშაოები ელექტრო დანადგარებზე 1 კვ-ზე მეტი.