Elektromos energia előállítása, szállítása, felhasználása

Question 1

HÁROMFÁZISÚ ÁRAM

• Fázisok összege?
• Feszültség két kivezetés között?
• Transzformátor ilyenkor?
• Áram szállítása?

Answer 1

Három egymástól 120 fokkal eltolt fázisú áram, az erőművekben állítanak elő ilyet.
U(R) = U0sin(ωt)
U(S) = U0sin(ωt + 2π/3)
U(T) = U0* sin(ωt – 2π/3)

• U(R) + U(S) + U(T) = 0 (addíciós tételekkel kijön)
Ha a 3 áram összege is 0, akkor a 3 fluxusé is. Ha nem ohmos ellenállás van üzemeltetve a 3 fázison egyformán, akkor van nullpont eltolódás, és a 3 fluxus nem egyezik meg, ezért elromlik a trafó hatásfoka (ezt a villamosművek mérik).
• U(T) – U(S) = –√3U0cos(ωt)
• Három fázishoz három primer és három szekunder tekercs kell. A transzformálás sokkal hatékonyabb három fázissal. Az erőművekből kijövő áramot pár százezer voltra transzformálják fel.
• Nagyfeszültségű váltóáram minimális veszteséggel szállítható nagy távolságokon. Távvezetékeken megy feltranszformálva városok között.

Question 2

HŐERŐMŰVEK

Answer 2

— szén: gőzturbina, η ≈ 25%
• nem tiszta szén esetén egyéb anyagok is vannak (ld. savas eső)
• elégetéskor szén-dioxid keletkezik: ózonréteg lebontása, üvegházhatás
— földgáz (olaj): gőzturbina (melegített víz hajtja) vagy gázturbina (melegített levegő hajtja) vagy kombinált ciklusú (a két turbina egy tengelyen van, η ≈ 70%, megfáradt levegőt melegítenek)
• a legkevésbé szennyező: a hidrogénből víz lesz, a metánból víz, meg szén-dioxid
— atomerőművek: gőzturbina
• nem lehet túl meleg, csak folyadékkal lehet hűteni
• alacsony hatásfok, kevesebb munka, a hidegebb hőtartályt jobban melegíti
• hátrány: hűtővíz, amit felmelegít, melegíti a földet, sugárzás, hulladék tárolása

Question 3

VÍZENERGIA

Answer 3

— sok víz, kis esés (Duna, Tisza, Nílus, stb.): nagy turbinák, lassú forgás
— kevés víz, nagy esés (Alpok): kis turbinák, gyorsan pörögnek

 • a vízháztartást erősen megzavarják: más növények lesznek, talajvíz szennyezése

Question 4

Egyéb alternatív energiaforrások?

Answer 4

— szélerőmű: nagyon környezetkímélő (a madarakat ütögeti lefele tho…)
— napelemek: alacsony hatásfok
— geotermikus energia: ha lehűl, kicsapódnak az ásványi anyagok és eldugítják a cuccokat(?)
— napkémény (sivatagokban), árapály/hullámerőmű

Question 5

HÁROMFÁZISÚ MOTOR

• Tekercs forgása? Irány változása?
• Mennyit fordul terhelés mellett? Csúszás?
• Alkalmazás?

Answer 5

insert rajz here

• A mágneses indukcióvektor nagysága állandó és forog körbe, a rövidrezárt tekercs a Lenz-törvény miatt utánafordul a forgó mágneses térnek. Bármely két fázist megcserélve megváltozik a forgásirány.
• 2950 1/perc (az 50 Hz-es frekvencia miatti 3000 1/perc helyett). A slip így 50 1/perc.
• Nagy teljesítményű gépek: pl. lift, esztergapad

Question 6

EGYFÁZISÚ MOTOR

• Alkalmazás?

Answer 6

insert ábra here

Alapvetően nincs indítónyomaték, ezért be kell lökni, hogy forogjon (erre van az egymenetes rézmenet, amin indukálódik feszültség, így lök rajta egyet folyamatosan, és a segédfázis, amit majd le lehet kapcsolni).

• Pl.: porszívó

Question 7

EGYENÁRAMÚ MOTOR

• Motor vs. dinamó?

Answer 7

insert ábra

Állandó mágnesű motorok, nagy teljesítmény leadására nem képesek. Tekercses és állandó mágneses változat is alkalmazható dinamóként. A tekercses változatnál kezdetben nincs mágneses tér, ami miatt létrejönne áram, de a dinamó-elv miatt a Föld mágneses tere elég ahhoz, hogy egy öngerjesztő folyamat alakuljon ki, így a feszültség addig növekedik, amíg be nem álla az egyensúly.

• Motor: feszültség —> tengely forog
Dinamó: tengely forog —> feszültség (ami végig nő)

Question 8

LÉPTETŐMOTOR

Answer 8

Pontosan szabályozható vele a körfrekvencia, és akár pontos szögeket is be lehet állítani vele, de ez függ a pólusok és az állórész fogazásának számától.

Question 9

GENERÁTOR

• Részei?
• Előny a dinamóval szemben?
• Hátrány?

Answer 9

ábra

Váltakozó áramot lehet vele előállítani.

• Forgórész: állandó mágnes/elektromágnes biztosítja a mágneses teret, mechanikai energiával forgatják különböző turbinák
Állórész: egy- vagy többfázisú tekercselés (mostly három)
• Nagy feszültség esetén is alkalmazható, mert az áram közvetlenül az állórészben indukálódik.
• Csak váltóáramot tud előállítani, egy fázis esetén is egyenirányítani kell ahhoz, hogy egyenáram kapódjon