מהו מערכת חשמל?

מהו מערכת חשמל?

הגדרת מערכת חשמל

מערכת חשמל היא רשת שתוכננה כדי לייצר, להעביר ולפזר חשמל לצרכנים באופן יעיל.

מערכת חשמל מוגדרת כרשת של מרכיבים חשמליים המשמשים להספקת, העברת וצריכת חשמל. ההספק מתבצע באמצעות סוג מסוים של ייצור (לדוגמה, תחנת כוח), ההעברה מתבצעת דרך מערכת העברה (דרך קו העברה) ומערכת הפצה, והצריכה יכולה להתבצע באמצעות יישומים מגורים כמו הארת תאורה או מיזוג אוויר בביתך, או באמצעות יישומים תעשייתיים כגון הפעלת מנועים גדולים.

דוגמה למערכת חשמל היא הרשת החשמלית המספקת חשמל לבתים ותעשייה באזור נרחב. ניתן לחלק את הרשת החשמלית למכונות הייצור שמספקות את החשמל, למערכת ההעברה הנושאת את החשמל ממרכזי הייצור למוקדי הצריכה, ולבסוף למערכת הפצה שמתאימה את החשמל לבתים ותעשייה בסביבה הקרובה.

מערכות חשמל קטנות יותר מופיעות בתעשייה, בבתי חולים, במבני מסחר ובבתים. רוב מערכות אלו מתבססות על חשמל תלת-פאזיה — הסטנדרט להעברת ופיזור חשמל בהיקף גדול ברחבי העולם המודרני.

מערכות חשמל מיוחדות שאינן תמיד מתבססות על חשמל תלת-פאזיה מופיעות במטוסים, במערכות רכב חשמלי, באוניות קווים, בספינות צוללות ובכלי רכב.

תחנות הייצור מייצרות אנרגיה חשמלית ברמת מתח נמוכה. אנו שומרים על מתח ייצור נמוך מכיוון שיש לו יתרונות מסוימים. ייצור במתח נמוך יוצר פחות מאמצים על הארוטור של הגנרטור. לכן, בייצור במתח נמוך, ניתן לבנות גנרטור קטן יותר עם בידוד דק יותר ואגרסיבי פחות.

מנקודת מבט הנדסית ועיצוב, גנרטורים קטנים יותר הם מעשיים יותר. איננו יכולים להעביר את החשמל במתח נמוך למוקדי הצריכה.

העברת מתח נמוך גורמת לאובדן נחושת רב, לרגולציה גרועה של המתח ולויות התקנה גבוהות של מערכת ההעברה. כדי למנוע את שלושת הקשיים הללו, עלינו להעלות את המתח לרמת מתח גבוהה מסוימת.

להעלות את מתח המערכת מעל נקודה מסוימת אינו מעשי מאחר שהוא מגביר משמעותית את עלויות הבידוד ועלויות התמיכה בשל הצורך במרווח בטיחות מהקרקע.

מתח ההעברה תלוי בכמות האנרגיה שיש להעביר. טעינת trởנית היא פרמטר נוסף המכתיר את רמת המתח של המערכת להעברת כמות מסוימת של אנרגיה.

בשביל להעלות את מתח המערכת, אנו משתמשים בטרנספורמרים להעלאת מתח ובמערכת ההגנה והפעולה הקשורה להם בתחנת הייצור. אנו קוראים לזה תחנת ייצור תת-תחנות. בסוף קו ההעברה, עלינו להוריד את מתח ההעברה לרמה נמוכה יותר לשנייה העברה או לפיזור.

כאן אנו משתמשים בטרנספורמרים להורדת מתח ובמערכת ההגנה והפעולה הקשורה להם. זהו תחנת העברה. לאחר העברה ראשונית, האנרגיה החשמלית עוברת דרך העברה שנייה או פיזור ראשוני. לאחר העברה שנייה או פיזור ראשוני שוב אנחנו מורידים את המתח לרמת מתח נמוכה כדי לפזר אותו במקום הצריכה.

זו הייתה המבנה הבסיסי של מערכת חשמל. למרות זאת, לא צייננו פרטים על כל חתיכת ציוד המשמשת במערכת חשמל. בנוסף לשלושת המרכיבים העיקריים — גנרטור, טרנספורמר וקו העברה — ישנן מספר מתקנים קשורים.

חלק מהציוד כולל מפסק מעגל, עוצר ברק, מבודד, טרנספורמר זרם, טרנספורמר מתח, טרנספורמר מתח קבל, מלכוד גלים, בנק קבלים, מערכת הדרכה, ארגון בקרה, ארגון השראת הקו ומתקני תחנת משנה, וכו'.

רגולציה של מתח

ניהול רמות המתח באמצעות טרנספורמרים קריטי להפחתת אובדן אנרגיה ולבטיחת הפצת חשמל בטוחה ויעילה.

חשיבות ההעברה

העבירת מתח גבוה הכרחית להפחתת אובדן אנרגיה ועלויות התשתית לאורך מרחקים ארוכים.

רכיבים חיוניים

הרכיבים העיקריים של מערכת חשמל כוללים גנרטורים, טרנספורמרים ומגוון רחב של ציוד הגנתי ופעולתי.

הגיון כלכלי

מערכות חשמל חיוניות להעברת חשמל ממקומות ייצור עשירים משאבים לאזורים רחוקים של צריכה, תוך הבטחת גישה כלכלית ונאמנה לאנרגיה