"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.scientificamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text = butonul" Înscrieți-vă "data-newsletter -link = "https://www.scientificamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

diferiți

Diferențele de fază dintre generatoarele de energie sincrone sunt direct legate de câmpurile electromagnetice, care sunt utilizate de sistemele convenționale de curent alternativ pentru a crea, transmite și distribui energie electrică. O simplă analogie ilustrează acest lucru:

Prevedeți doi magneți puternici în repaus, cuplați magnetic unul pe celălalt pe părțile opuse ale unei bucăți subțiri de sticlă. Dacă nu ar exista fricțiuni între magneți și sticlă, magneții s-ar alinia deoarece fiecare contribuie și este legat de câmpul magnetic al celuilalt. Și se vor alinia astfel încât calea câmpului lor magnetic comun să fie la minimum; cu alte cuvinte, alinierea lor ar minimiza distorsiunea și energia din câmp.

Dacă un magnet ar fi mutat peste sticlă și nu ar exista frecare, celălalt magnet ar urma și se va alinia din nou. Dacă un magnet ar fi ținut în timp ce celălalt magnet a fost mișcat, forța unui magnet ar fi o oglindă exactă a forței pe cealaltă. Energia necesară pentru a mișca sau a ține un magnet, care depinde de forța necesară și de distanța implicată, mărește energia câmpului magnetic. Deci, dacă un magnet ar fi răsucit pe o axă perpendiculară pe sticlă, forțele implicate ar fi cuplul și deplasările ar fi unghiuri.

Un generator dintr-o centrală electrică se bazează pe același principiu. Curentul continuu care trece prin bobine pe arborele generatorului - numit înfășurarea câmpului - creează o parte din câmpul magnetic. Cealaltă parte este creată de curenți care trec prin bobine pe partea staționară a generatorului, numită înfășurare a armăturii. Ambele bobine sunt construite astfel încât atunci când generatorul nu se învârte, un curent dintr-una produce un câmp magnetic care îl traversează pe celălalt axial.

Câmpul magnetic din câmpul de înfășurare se rotește cu rotorul generatorului. Când înfășurarea câmpului este rotită la o anumită viteză, câmpul său magnetic se rotește deasupra înfășurărilor armăturii (staționare), inducând astfel tensiuni pe armătură. Dacă generatorul este „în circuit deschis” - adică nu există conexiuni la înfășurările armăturii - atunci tensiunile induse apar pe bornele generatorului.

Distribuția energiei nord-americane

Această acțiune de „tragere” setează rotorul cu aproximativ 40 până la 75 de grade în fața curentului de armătură. Această avansare de fază este asemănătoare cu cea care se produce atunci când un magnet de bară întoarce altul pe cealaltă parte a sticlei. În acest fel, energia se transferă din arbore și câmpul său magnetic în armătură și în sistemul de transmisie.

Puterea electrică a generatorului se deplasează prin intermediul transformatoarelor și al liniilor electrice către utilizatori. Deoarece transformatoarele mari și liniile de transmisie de înaltă tensiune sunt construite pentru a provoca pierderi foarte mici, acestea au o rezistență scăzută la curenții electrici care curg prin ele. Curenții de putere care curg prin liniile de transmisie și transformatoare creează câmpuri magnetice în jurul firelor din linii și în înfășurările transformatorului. Aceste câmpuri determină o impedanță a fluxului curent.

În liniile de transmisie de înaltă tensiune (cele de peste 100 kilovolți), această impedanță inductivă este mai mare decât efectul rezistenței cu cel puțin un factor de 10 și mai probabil, 20. Curenții de putere care curg prin impedanța inductivă a liniilor de transmisie și a transformatoarelor provoacă o întârziere de fază. Adică, tensiunea de recepție rămâne în urmă față de tensiunea de transmisie.

În liniile de transmisie și transformatoare, transferurile de putere sunt legate în mod fundamental de defazarea tensiunii de la capăt la capăt. Stațiile de comutare - unde generatoarele, transformatoarele, liniile și clienții sunt conectați la sistemul de alimentare - includ structuri conductoare mari numite „autobuze”. Aici se fac măsurători, cum ar fi tensiunea și unghiurile de fază ale tensiunii. Pentru ca puterea să circule în rețea sau rețea, fiecare autobuz trebuie să fie oarecum defazat cu alte autobuze. Acest lucru este asemănător cu faptul că pentru ca aerul să curgă dintr-o locație în alta într-un sistem meteorologic, trebuie să existe o diferență de presiune între cele două pete.

Patru rețele mari de putere din America de Nord rulează cu sisteme de transmisie sincrone operate la 60 de cicluri pe secundă. Trei dintre rețelele sincrone (ilustrație) sunt interconectări ale multor utilități; al patrulea, Quebec, se conectează doar la Hydro Quebec. Alte rețele mai mici există în Alaska, Hawaii, Mexic, Puerto Rico și în alte părți.