Výroba a rozvod el. energie, konvenční a nekonvenční zdroje el. energie
VÝROBA A ROZVOD EL. ENERGIE
Druhy energie:
1) Mechanické – potenciální
– kinetická
2) Chemická (slučování látek)
3) Elektrická (pohyb volných elektronů)
4 Jaderná (štěpení nebo slučování jader)
5) energie elmag. pole
KONVENČNÍ A NEKONVEČNÍ ZDROJE
Přírodní zdroje energie :
Primární:
- vyčerpatelné
- fosilní paliva
- jaderná energie
- b) nevyčerpatelné
- sluneční záření
- voda, příliv, vzduch
Sekundární – Využíváním těchto zdrojů není možné v plném rozsahu a vždy proto el. energie zušlechťujeme, čímž vznikají tzv. druhotné – sekundární zdroje. Nejušlechtilejší forma je elektřina.
Elektrárny:
- Tepelné – spalování paliv
– jaderné
- Sluneční
- Vodní
- Větrné
- Přílivové
- Geotermální
ROZVOD EL. ENERGIE
Vzdušná vedení:
- Vodiče – mají přímí vliv na ztráty při rozvodu. Může být zdrojem rušení rozhlasu nebo TV. Podle druhu vodiče se musí volit stožáry.
materiály : Cu, Al, Fe, Brozn
forma drátů nebo lana (může být zhotoveno z dvou materiálů AlFe). Jsou vždy neizolované
- Izolátory – nevodivé materiály, musí odolávat povětrnosti, musí vydržet značné mech. a el. namáhání
Porcelán, sklo, umělé hmoty, tvrzená guma
- Stožáry – Podle provedení zachycení jsou závěsné a podvěsné
Dřevěné – impregované proti plísním a škůdcům, povětrnosti
Betonové, železnobetonové, ocelové ( pro vedení vn a hlavně vvn)
Podle účelu dělíme na:
- nosné stožáry (nesou pouze vedení)
- výstužné stožáry (tvoří pevné body)
- křižovatkové stožáry (u přechodu přes komunikace)
- rohové stožáry (staví se v místě změny směru vedení)
Kabelová vedení:
V husté zástavbě ve městech a podnicích, kde není možné stavět vedení vzdušná. Vedení se klade do země do kabelových kanálů, do tvárnic a rour nebo na rošty uložené na stěnách jiných konstrukcí. Pro kladení platí ČSN a záleží na tom kde se kabely ukládají
Použití kabelů:
nn – do 1Kv
vn – 3kV, 6kV, 10kV, 22kV, 35kV
vvn – 110kV, 220kV
Vyrábějí se i kabely pro 425 a 500 kV
Provedení: Jádro kabelu je izolováno pevným nebo tekutým izolantem ( papír, guma, PVC, silikonový kaučuk)
Tlakové kabely – mají izolaci pod určitým tlakem
Supravodivé kabely – používají se pro přivádění velkých výkonů – (čím menší teplota tím menší odpor 0K=273,15 C, kabel je naplněn tekutým N nebo H nebo He)
Průřezy jader silových kabelů jsou:
1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 800 mm
ČSN 32 2153 – kladení silových kabelů v tvárnicích
ČSN 38 2156 – kabelové kanály, prostory, šachty
ČSN 34 1050 – předpisy pro kladení silových vedení
Transformovny:
Slouží k přeměně U elektrizační soustavy při nezměněném kmitočtu, rozlišujeme transformovny pro veřejný rozvod a pro průmyslový rozvod. V obou skupinách potom ještě rozlišujeme transformovny malé, střední, velké a distribuční, které napájejí distribuční rozvodnou síť. Velké transformovny se obvykle provádějí jako venkovní a v nich je nainstalováno toto zařízení:
- transformátory různých provedení
- rozvodná zařízení v různém provedení podle napětí a účelu (přípojnice – připojují se na ně a jsou jimi napájeny odbočující vedení, odpojovače, výkonové vypínače, rozvaděče, pojistky atd..)
Rozvodny
Tvoří je přístroje, izolační zařízení a přípojnice
Přístroje
- výkonové odpojovače
- odpojovače
- odpínače
- uzemňovače
- měřící transformátory (U a I)
- měřící přístroje
- ochrany (např. bleskojistky)
blokovací a signalizační zařízení
Rozvod v budovách
HDS – hlavní domovní skříň, je to místo kde končí rozvod patřící energetickým závodům a začíná rozvod samotné budovy
HDV – hlavní domovní vedení (začíná v HDS a končí v posledním patře), prochází v každém patře odbočnou rozvodnicí, což je v podstatě skříň obsahující elektroměry, pojistky, jističe. V moderních obytných budovách bývá odbočná rozvodnice součást tzv. elektroinstalačního jádra. Od rozvodnice s elektroměry se od každého elektroměru zřizuje odbočka. Jedná se v podstatě o samostatné vedení směřující k bytu. Tato odbočka končí v podružné rozvodnici, která bývá zpravidla umístěna poblíž vchodových dveří. V obytných budovách se také často vyskytuje speciální podružná rozvodnice na společné prostory (osvětlení schodiště). Osvětlovací obvody musí být na jiném jističi než zásuvkové.
Rozvod el. energie v bytě
Je rozdělen na jednotlivé obvody: světelné a zásuvkové. Průřez vodičů v jednotlivých obvodech se vypočítá podle dovoleného úbytku napětí. Norma udává minimální množství zásuvek v jednom obvodu (např. v kuchyni 3 zásuvky, v obýváku 3 zás.)
El. vlastnosti vedení
- Odpor (R)
- Indukčnost (L) závisí na průřezu vodiče, na vzájemné vzdálenosti a na prostředí bude nižší u kab. Vedení lze zmenšit zkracováním vedení
- Kapacita (C) vodiče mezi sebou vytvářejí kondenzátor , velikost u vzdušných vedení je asi 10nF/Km u kabelu 100nF/Km
- Svorky (R,I) nedostatečnou a nedokonalou izolací proti zemi, závisí na stavu vedení a počasí 0,1 /Km
- Sršení – korona – U>21kV
Hospodárný rozvod el. energie
Rozvod el. do míst spotřeby musí být spolehlivý, bezpečný, hospodárný (hospodárnost závisí na druhu vodičů, správném dimenzování S vodičů, na velikosti přenášeného výkonu, na velikosti napájecího U a na fázovém posunu u AC soustav.
19B Elektrotechnické materiály, vlastnosti, výpočet odporu vodiče
IZOLANTY
Ideální izolant neobsahuje žádné nosiče náboje, skutečný izolant však obsahuje určité množství volných nosičů nábojů – izolantem prochází nepatrný proud.
Přírodní izolanty – slída, azbest, dřevo, sklo, minerální oleje, vosky, keramika
Syntetické – dají se vyrobit s předem danými vlastnostmi
čím má izolant lepší rezistivitu , tím je lepší.
Charakteristické veličiny:
1) Permitivita e [F/m]
2) Izolační odpor Ri – odpor, který klade izolant při průchodu el. proudu
3) El. pevnost izolantu Ep [kV/mm] – při překročení této hodnoty dojde k průrazu izolantu, snižují ji okolní vlivy
4) Dielektrické ztráty Pz [W] – část energie, která se vložení izolantu do el. pole přeměňuje na teplo
Přírodní izolanty pevné:
slída – C, komutárory el. strojů
azbest – dnes se přestává používat kvůli zdravotním problémům
keramika – izolátory, průchodky
sklo – žárovky, optická vlákna
elektrotechnický papír – izolace kabelů
přírodní pryskyřice – přísada do elektroizolačních laků
vosky – impregnační a zalévací látky
Přírodní izolanty kapalné:
přírodní minerální oleje – vznikají destilací ropy, hořlavé, použití: transformátorové oleje, kabelové oleje
Umělé izolanty pevné:
Termoplasty – nejčastěji používané
Reaktoplasty – působením tepla se vytvrzují – např. PVC
elastomery – kaučuk, izolace kabelů a vodičů
Umělé kapalné izolanty – nehořlavé, téměř nestárnou, levné
Plynné izolanty:
vzduch – zhášení oblouku ve vypínačích vn, vvn
vodík – chlazení akumulátorů
dusík – supravodivé kabely
vzácné plyny – helium, neon, xenon – náplň baněk žárovek
POLOVODIČE
Jsou vodivé jen za určitých okolností. Např. Si, Ge Využití např. požární hlásič, výpočetní technika, polovodičové prvky: dioda, tranzistor, triak, tyristor.
MAGNETICKÉ MATERIÁLY
1) Diamagnetické – zeslabují mag. pole – nemagnetické
2) Paramagnetické – zesilují nepatrně mag. pole – nemagnetické
3) Feromagnetické – velmi zesilují mag. pole
4) Ferity – trvalé magnety
-
A) Měkké mají menší zbytkový magnetismus, úzká a strmá hysterezní smyčka
např. technicky čisté železo, křemíková ocel
B) tvrdé – mají po zmagnetování velký mag. tok i bez buzení
Uhlíkové oceli, slitiny Fe-Al-Na
VODIČE
Měď – čistá měď je kov červené barvy, s příměsemi se barví do žluta až do běla, je dobře tvárná studena i za tepla. Podle prostředí ve kterém se měď nachází se pokrývá vrstvou oxidů. Měď je chemicky odolná. Škodlivě na ni působí H2SO4, HCL, Síra, Hg
využití: vodiče venkovního vedení, plošné spoje, kontakty
slitiny – bronzy Cu+Sn,Cu+Al,Cu+Ni,Cu+křemík
– mosazi Cu+Zn, ložiska části čerpadel
Elektrovodný hliník – stříbrně lesklý kov, nízká hmotnost, nevýhodou je nízká teplota tání, hliník je tvárný jak za studena tak za tepla
Využití: vodiče, fólie
Stříbro – ušlechtilí kov bílé barvy, lesklý, má ze všech kovů nejmenší rezistivitu, nanáší se velmi dobře na skleněné materiály napařováním ve vakuu.
využití: dráty tavných pojistek, kontakty, jako složka tvrdých pájek
Zlato: ušlechtilí kov žluté barvy, je lesklý, má dobrou rezistivitu. Je velmi tvárné, tepením lze získat folie tloušťky až 0,1mm a tažením vodiče s průřezem 5mm
využití: v mikroelektronice jako vodič k propojení polovodičových čipů, IO
Rtuť: v kapalném stavu tvoří jedovaté páry
využití: teploměry, tlakoměry, výbojky