Kituo kidogo cha umeme ni nini? Vituo vidogo vya umeme na swichi

2024 Mwandishi: Howard Calhoun | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-09 14:16

Wahandisi wa umeme wanajua mitambo na vituo vidogo ni nini, vinatumika nini na jinsi vinavyofanya kazi. Wanajua jinsi ya kuhesabu nguvu zao na vigezo vyote muhimu, kama vile idadi ya zamu, sehemu ya msalaba wa waya na vipimo vya mzunguko wa sumaku. Hii inafundishwa kwa wanafunzi katika vyuo vikuu vya ufundi na shule za ufundi. Watu walio na asili ya sanaa huria wanadhani kwamba miundo, mara nyingi husimama peke yake kwa namna ya nyumba zisizo na madirisha (wapenzi wa graffiti wanapenda kupaka rangi), inahitajika ili kutoa nguvu kwa nyumba na biashara, na haipaswi kupenyezwa, nembo za kutisha katika fomu. ya mafuvu na vijiti vya umeme huzungumza kwa ufasaha juu ya hii iliyoambatanishwa na vitu hatari. Labda wengi hawahitaji kujua zaidi, lakini taarifa kamwe si ya ziada.

Fizikia kidogo

Umeme ni bidhaa ambayo unapaswa kulipia, na ni aibu ikiwa itapotea bure. Na hii, kama katika uzalishaji wowote, haiwezi kuepukika, kazi ni kupunguza hasara zisizo za lazima. Nishati ni sawa na nguvu inayozidishwa na wakati, kwa hivyo katika kufikiria zaidi tunaweza kufanya kazi na wazo hili, kwa hivyojinsi wakati unapita kila wakati, na haiwezekani kuirudisha nyuma, kama wimbo unavyosema. Nguvu ya umeme, kwa makadirio mabaya, bila kuzingatia mizigo ya tendaji, ni sawa na bidhaa ya voltage na ya sasa. Ikiwa tutazingatia kwa undani zaidi, cosine phi itaingia kwenye formula, ambayo huamua uwiano wa nishati inayotumiwa na sehemu yake muhimu, inayoitwa kazi. Lakini kiashiria hiki muhimu hakihusiani moja kwa moja na swali la kwa nini substation inahitajika. Nguvu ya umeme kwa hivyo inategemea wachangiaji wakuu wawili wa sheria za Ohm na Joule-Lenz, voltage na mkondo. Voltage ndogo ya sasa na ya juu inaweza kutoa nguvu sawa na kinyume chake, voltage ya juu na ya chini. Inaonekana, ni tofauti gani? Na ni, na ni kubwa sana.

Pasha joto hewa? Moto

Kwa hivyo, ukitumia fomula amilifu ya nishati, utapata yafuatayo:

P=U x I, ambapo:

U inapimwa voltage katika Volti;

I sasa inapimwa kwa Amps;P hupimwa kwa Wati au Volti -Amps.

Lakini kuna fomula nyingine inayoelezea sheria ya Joule-Lenz iliyotajwa tayari, kulingana na ambayo nguvu ya joto iliyotolewa wakati wa kupitisha sasa ni sawa na mraba wa ukubwa wake, ikiongezeka kwa upinzani wa kondakta. Kupokanzwa hewa karibu na mstari wa nguvu kunamaanisha kupoteza nishati. Kinadharia, hasara hizi zinaweza kupunguzwa kwa njia mbili. Ya kwanza yao inahusisha kupungua kwa upinzani, yaani, unene wa waya. Sehemu kubwa ya msalaba, chini ya upinzani, nakinyume chake. Lakini pia sitaki kupoteza chuma bure, ni ghali, shaba baada ya yote. Aidha, matumizi ya mara mbili ya nyenzo za conductor itasababisha si tu kuongezeka kwa gharama, lakini pia kwa uzito, ambayo, kwa upande wake, itasababisha kuongezeka kwa utata wa ufungaji wa mistari ya juu-kupanda. Na msaada utahitajika kwa nguvu zaidi. Na hasara itakuwa nusu tu.

uamuzi

Ili kupunguza upashaji joto wa nyaya wakati wa usambazaji wa nishati, ni muhimu kupunguza kiwango cha mkondo unaopita. Hii ni wazi kabisa, kwa sababu kupunguzwa kwa nusu kutasababisha kupunguzwa kwa hasara mara nne. Nini kama mara kumi? Utegemezi ni wa quadratic, ambayo ina maana kwamba hasara itakuwa chini ya mara mia! Lakini nguvu lazima "swing" sawa, ambayo inahitajika kwa jumla ya watumiaji wanaoingojea kwenye mwisho mwingine wa mstari wa usambazaji wa nguvu, wakati mwingine mamia ya kilomita kutoka kwa kituo cha nguvu. Hitimisho linajionyesha kuwa ni muhimu kuongeza voltage kwa kiasi sawa na sasa imepungua. Substation ya transformer mwanzoni mwa mstari wa maambukizi imeundwa kwa hili tu. Waya hutoka ndani yake chini ya voltage ya juu sana, iliyopimwa kwa makumi ya kilovolti. Katika umbali wote unaotenganisha mtambo wa nishati ya joto, kituo cha kuzalisha umeme kwa maji au kituo cha nguvu za nyuklia kutoka eneo ambako kinashughulikiwa, nishati husafiri kwa mkondo mdogo (kiasi). Mtumiaji, kwa upande mwingine, anahitaji kupokea nguvu na vigezo vya kawaida vilivyopewa, ambavyo katika nchi yetu vinalingana na volts 220 (au 380 V interphase). Sasa hatuhitaji hatua ya juu, kama kwa pembejeo ya laini ya umeme, lakini kituo cha chini cha chini. Nishati ya umeme hutolewa kwa vifaa vya usambazaji ili taa ziwe kwenye nyumba, narota za mashine zilikuwa zinazunguka katika viwanda.

Kuna nini kwenye kibanda?

Kutoka hapo juu, ni wazi kuwa sehemu muhimu zaidi katika kituo kidogo ni transfoma, na kwa kawaida ya awamu tatu. Kunaweza kuwa na kadhaa. Kwa mfano, transformer ya awamu ya tatu inaweza kubadilishwa na tatu za awamu moja. Nambari kubwa inaweza kuwa kutokana na matumizi ya juu ya nguvu. Muundo wa kifaa hiki ni tofauti, lakini kwa hali yoyote, ina vipimo vya kuvutia. Nguvu zaidi inatolewa kwa watumiaji, ndivyo muundo unavyoonekana kuwa mbaya zaidi. Kifaa cha substation ya umeme, hata hivyo, ni ngumu zaidi, na inajumuisha zaidi ya transformer tu. Pia kuna vifaa vinavyotengenezwa kwa kubadili na kulinda kitengo cha gharama kubwa, na mara nyingi kwa baridi yake. Sehemu ya umeme ya vituo na vituo vidogo pia ina ubao wa kubadilishia umeme wenye vifaa vya kudhibiti na kupimia.

Transfoma

Kazi kuu ya muundo huu ni kuwasilisha nishati kwa mtumiaji. Kabla ya kutuma, voltage lazima iongezwe, na baada ya kuipokea, ipunguzwe kwa kiwango cha kawaida.

Pamoja na ukweli kwamba mzunguko wa kituo kidogo cha umeme unajumuisha vipengele vingi, moja kuu bado ni transformer. Hakuna tofauti ya kimsingi kati ya kifaa cha bidhaa hii katika usambazaji wa umeme wa kawaida wa kifaa cha kaya na miundo ya nguvu ya juu ya viwanda. Transformer ina windings (msingi na sekondari) na mzunguko wa magnetic uliofanywa na ferromagnet, yaani, nyenzo (chuma) ambayo huongeza shamba la magnetic. HesabuKifaa hiki ni kazi ya kawaida ya kielimu kwa mwanafunzi wa chuo kikuu cha ufundi. Tofauti kuu kati ya transfoma ya substation na wenzao wasio na nguvu zaidi, ambayo inaonekana, pamoja na ukubwa, ni kuwepo kwa mfumo wa baridi, ambayo ni seti ya mabomba ya mafuta yanayozunguka vilima vya joto. Kubuni vituo vidogo vya umeme, hata hivyo, si kazi rahisi, kwani mambo mengi lazima izingatiwe, kuanzia hali ya hewa hadi asili ya mzigo.

Nguvu ya uchezaji

Sio nyumba na biashara pekee zinazotumia umeme. Kila kitu kiko wazi hapa, unahitaji kutumia 220 volt AC kuhusiana na basi ya upande wowote au 380 V kati ya awamu kwa mzunguko wa 50 Hertz. Lakini pia kuna usafiri wa umeme wa mijini. Tramu na trolleybus zinahitaji voltage si alternating, lakini mara kwa mara. Na tofauti. Kunapaswa kuwa na Volts 750 kwenye waya ya mawasiliano ya tramu (kuhusiana na ardhi, yaani, reli), na trolleybus inahitaji sifuri kwenye kondakta mmoja na 600 Volts DC kwa upande mwingine, walinzi wa gurudumu la mpira ni vihami. Hii ina maana kwamba substation tofauti yenye nguvu sana inahitajika. Nishati ya umeme inabadilishwa juu yake, yaani, inarekebishwa. Nguvu zake ni kubwa sana, sasa katika mzunguko hupimwa kwa maelfu ya amperes. Kifaa kama hiki kinaitwa kifaa cha rasimu.

Ulinzi wa kituo kidogo

Transfoma na kirekebishaji chenye nguvu (katika kesi ya vifaa vya nguvu vya kuvuta) ni ghali. Kama ipohali ya dharura, yaani mzunguko mfupi, sasa itaonekana katika mzunguko wa pili wa vilima (na, kwa hiyo, moja ya msingi). Hii ina maana kwamba sehemu ya msalaba wa waendeshaji haijahesabiwa. Substation ya transformer ya umeme itaanza joto kutokana na kizazi cha joto cha kupinga. Ikiwa hali kama hiyo haijatabiriwa, basi kama matokeo ya mzunguko mfupi katika mistari yoyote ya pembeni, waya ya vilima itayeyuka au kuchoma. Ili kuzuia hili kutokea, njia mbalimbali hutumiwa. Hizi ni ulinzi tofauti, wa gesi na wa kupita kiasi.

Differential inalinganisha thamani za sasa katika saketi na vilima vya pili. Ulinzi wa gesi umeanzishwa wakati bidhaa za mwako za insulation, mafuta, nk zinaonekana kwenye hewa. Ulinzi wa sasa huzima kibadilishaji umeme wakati ya sasa inapozidi thamani ya juu iliyowekwa.

Kituo kidogo cha transfoma kinapaswa kuzimika kiotomatiki pia endapo umeme utapiga.

Aina za vituo vidogo

Zinatofautiana kwa nguvu, madhumuni na kifaa. Wale ambao hutumikia tu kuongeza au kupunguza voltage huitwa transformer. Ikiwa mabadiliko katika vigezo vingine pia yanahitajika (urekebishaji au uimarishaji wa mzunguko), basi kituo kidogo kinaitwa kituo kidogo cha kubadilisha.

Kulingana na muundo wao wa usanifu, vituo vidogo vinaweza kuunganishwa, kujengwa ndani (karibu na kituo kikuu), intrashop (iliyoko ndani ya kituo cha uzalishaji) au kuwakilisha jengo tofauti la msaidizi. Katika baadhi ya matukio, wakati nguvu ya juu haihitajiki (wakati wa kuandaa ugavi wa umememakazi madogo), muundo wa mlingoti wa vituo vidogo hutumiwa. Wakati mwingine minara ya usambazaji wa nguvu hutumiwa kuweka kibadilishaji, ambacho vifaa vyote muhimu vimewekwa (fusi, vifunga, viunganishi, nk).

Mitandao ya umeme na vituo vidogo huainishwa kulingana na volteji (hadi kV 1000 au zaidi, yaani, voltage ya juu) na nguvu (kwa mfano, kutoka 150 VA hadi kVA elfu 16).

Kulingana na ishara ya mpangilio ya muunganisho wa nje, vituo vidogo vimegawanywa katika nodi, mwisho-mwisho, kupitia na tawi.

Ndani ya seli

Nafasi ndani ya kituo, ambamo transfoma, baa na vifaa vinavyohakikisha utendakazi wa kifaa kizima, inaitwa chemba. Inaweza kufungwa au kufungwa. Tofauti kati ya njia za kuitenga na nafasi inayozunguka ni ndogo. Chumba kilichofungwa ni chumba kilichotengwa kabisa, na moja ya uzio iko nyuma ya kuta zisizo imara (mesh au lattice). Wao hufanywa, kama sheria, na makampuni ya viwanda kulingana na miundo ya kawaida. Matengenezo ya mifumo ya ugavi wa umeme hufanyika na wafanyakazi waliofunzwa kwa ruhusa na sifa muhimu, iliyothibitishwa na hati rasmi juu ya ruhusa ya kufanya kazi kwenye mistari ya juu-voltage. Usimamizi wa uendeshaji wa utendakazi wa kituo kidogo unafanywa na fundi umeme au mhandisi wa nguvu aliye zamu, aliye karibu na ubao mkuu wa kubadilishia umeme, ambao unaweza kuwa uko mbali na kituo hicho.

Usambazaji

Kuna utendaji mwingine muhimu ambao kituo kidogo cha nishati hufanya. Nishati ya umeme inasambazwa katiwatumiaji kulingana na viwango vyao, na kwa kuongeza, mzigo wa awamu tatu unapaswa kuwa sawa iwezekanavyo. Ili kazi hii ifanyike kwa ufanisi, kuna vifaa vya usambazaji. Switchgear inafanya kazi kwa voltage sawa na ina vifaa vinavyofanya kubadili na kulinda mistari kutoka kwa overload. Switchgear imeunganishwa na transformer kwa fuses na wavunjaji (pole-moja, moja kwa kila awamu). Vifaa vya usambazaji kulingana na eneo vimegawanywa kuwa wazi (zilizo katika hewa wazi) na kufungwa (ziko ndani ya nyumba).

Usalama

Kazi zote zinazofanywa katika kituo kidogo cha umeme zimeainishwa kuwa hatari sana, kwa hivyo, zinahitaji hatua za dharura ili kuhakikisha usalama wa leba. Kimsingi, ukarabati na matengenezo hufanyika kwa kuzima kabisa au sehemu. Baada ya kukatwa kwa voltage (umeme wanasema "imeondolewa"), ikiwa ni pamoja na kwamba uvumilivu wote muhimu umewekwa, baa za sasa za kubeba zimewekwa ili kuzuia uanzishaji wa ajali. Ishara za onyo "Watu wanafanya kazi" na "Usiwashe!" Pia zimekusudiwa kwa hili. Wafanyakazi wanaohudumia vituo vidogo vya voltage ya juu hufunzwa kwa utaratibu, na ujuzi na maarifa yaliyopatikana hufuatiliwa mara kwa mara. Uvumilivu nambari 4 unatoa haki ya kufanya kazi kwenye usakinishaji wa umeme zaidi ya kV 1.