HMV: Střídavý třífázový proud jako tři strojní pušky
Přirovnání napětí k hladině vody a proudu k proudu vody? Budiž. Ale přirovnávat třífázový proud ke třem strojním puškám? Je pravda, že samopal, tedy Kalašnikov, ještě neexistoval, ale v té době už existovaly předchůdné palné stroje. Zkuste se začíst do textu, který vysvětluje stejnosměrný a střídavý proud. Zkuste si představit, že by to dnes takto vysvětloval učitel fyziky dnešním studentům. Možná by upoutal pozornost natolik, že by se z lavic ozvalo "... to je hustý ...".
Autorský článek,
Tým portálu Elektrika,
ze dne:
1.01.2019
reklama
V úvodě byl elektrický proud přirovnán ku proudu vodnímu. Mluvilo se tam o elektrickém proudu vůbec a o jeho měření. Souvislý elektrický proud přichází však v praksi poměrně zřídka v úvahu ve velkých silách a o velikém napětí. Jest to proud, vznikající cestou chemickou v t.zv. elektrických článcích, nebo proud, odebíraný z akkumulátorů. Pro zemědělskou praksi má význam jedině proud, vyrobený v elektrárnách velkých rozměrů, a to jest pak proud získaný cestou mechanicko-magnetickou. Účelem této kapitolky není, podati celou theorii výroby proudu v elektrárně, neboť ta předpokládá znalosti jistých fysikálních zákonů. Nicméně budiž zde ukázáno stručně na to, co v praksi jest nutilo každému věděti, aby nebyl sveden domněnkami a úsudky, byť i jen ku přemýšlení, o věci třeba zásadně nemožné, jako jest např. nabíjení akkumulátorů střídavým proudem a pod.
Mechanicko-magnetická cesta k výrobě proudu spočívá na tom úkaze, že pohybuje-li se drát, jehož konce jsou spolu spojeny, mezi dvěma magnetickými póly, tu v něm vznikají okamžité elektrické proudy. Proudy ty mění neustále jak svojí sílu, tak i svůj směr, a následují za sebou tím rychleji, čím rychleji se drát pohybuje. Pohyb drátu bývá vždy otáčivý, a tedy čím více obrátek jest, tím rychleji za sebou proudy následují, a při velikém počtu obrátek jest pak prakticky týž účinek, jako by drátem protékal souvislý proud.
Každý dynamoelektrický stroj vyrábí proudy střídavé. Mluvíme-li nicméně o dynamech na stejnosměrný proud, mlčky víme, že tento proud jest stejnosměrným teprve od okamžiku. kdy opustil kartáčky dynama a vchází do sítě, ve stroji samotném že však jest to proud střídavý. Usměrnění jeho děje se zv. kollektorem, soustavou to měděných proužků, isolovaně uložených kol hřídele. Co platí pro stejnosměrné dynamo — stroj na výrobu proudu, platí obráceně i pro stejnosměrný motor. Tam vchází do kollektoru proud stejnosměrný, který se jím přeměňuje na střídávý, obíhající ve vinutí stroje. Na první pohled poznáme vždy stroj (ať dynamo, ať motor) na stejnosměrný "proud po dle toho, že má kollektor, vždy na opačné straně hřídele, než je řemenice. Stroje na střídavý proud mají místo kollektoru jednoduché souvislé kroužky, jimiž se proud pomocí kartáčků odvádí nebo někdy přivádí.
Stejnosměrný proud možno přirovnati ač málo populárně, ku práci jedné strojní pušky, jež by chrlila koule stále na jedno místo v nepřetržitém sledu. Jedinou výhodou stejnosměrného proudu jest ta, že možno jím nabíjeti akkumulátory. Znamená to tolik, že ať již z jakýchkoli příčin nelze vyrobeného proudu hned použiti, lze jej jaksi
„uschovati“ v akkumulátorech na dobu, kdy pro něj jest použití. V některých případech pak lze použiti jedině proudu z akkumulátorů, jako ku pohonu elektrických autodrožek, nebo k osvětlování, když stroje v noci stojí, atd.
„uschovati“ v akkumulátorech na dobu, kdy pro něj jest použití. V některých případech pak lze použiti jedině proudu z akkumulátorů, jako ku pohonu elektrických autodrožek, nebo k osvětlování, když stroje v noci stojí, atd.
Z nevýhod proudu stejnosměrného jest hlavní ta, že nelze strojem vyrobiti proudu o vysokém napjetí. Vinno jest to právě to, že k usměrnění jest nutný kollektor, a ten nelze sestrojiti nikdy tak, aby při vysokém napjetí nejiskřil. Jiskření jest úkaz známý každému kdo měl co dělati s motorem na stejnosměrný proud. Následkem jiskření jest, jednak špatný effekt stroje, jednak brzké opotřebení kartáčků i kollektoru, velmi drahé to součásti stroje. Jiskří-li někdy kollektor při 120 až 440 Voltech na pětí, jiskřil by při napětí větším, na příklad při 3000 Voltech již stále a to tak silně, že by stroj byl pro praktickou potřebu prostě nemožný. Protože však jest nutno, jak dále poznáme, vyráběti proud o co nejvyšším napjetí, plyne z tohoto rozporu nezbytně, že stejnosměrný proud může hráti úlohu jen někde. Ku přenášení energie na veliké vzdálenosti pak se stejnosměrný proud vůbec nehodí, což plyne z následující úvahy:
Ze zákona Ohmová víme, že síla proudu jest tím větší, čím větší jest napjetí a čím menší jest odpor. Představme si nyní, že by se měl vésti proud o zcela určitém napjetí na určitou vzdálenost. Aby síla proudu na místě spotřeby byla co největší, musil by odpor celého vedení býti co nejmenší. Toho však by se docílilo jenom tenkráte, kdyby dráty vedení byly co nejsilnější, neboť odpor jest tím menší, čím tlustší jest vodící drát. Výpočtem dle vzorečku Ohmová dospěli bychom lehce k poznání, že na vzdálenost nepříliš ani velikou bylo by při napjetí, jakého lze stejnosměrným proudem docíliti, zapotřebí ne již drátů, nýbrž pravých tyčí takové tloušťky, že se to prostě prakticky nedá ani mysliti. tím méně pak provésti. |
Na veliké vzdálenosti nelze tedy stejnosměrného proudu vůbec užívati. Mohlo by se namítnouti, že snad dal by se stejnosměrný proud transformováti na proud o vysokém napjetí, když přímá výroba vysoko napjatého proudu v dynamu není možná. I zde však jsou takové obtíže, že na velké podniky toho druhu není pomyšlení. V zemědělství bude vždy hráti úlohu jedině střídavý proud, protože jen ten lze příznivě rozváděti po velikých oblastech.
Byla již zmínka, že střídavý proud, vyrobený cestou mechanicko-magnetickou (jinou nelze ho vyrobiti) neustále mění jak, svůj směr, tak i své napjetí a sílu. Mohli bychom užiti téhož přirovnání jako dříve a říci. že jest zde jistá podobnost s prací dvou strojních pušek, postavených proti sobě. Obě by střílely současně a sice tak, že člověku, majícímu potěšení státi mezi nimi, by se zdálo, že vlastně lítá jen jedna koule sem a tam nesmírně rychle za sebou. Takový střídavý proud nazývá se jednofásový. Představme si nyní, že by stály proti sobě na každé straně tři strojní pušky, celkem šest kusů. Střílely by tak, že na jedné straně by následovaly výstřely za sebou u každé pušky ve stejných dobách, ale druhá by spustila o něco později než první, a třetí o týž okamžik později než druhá. Totéž by se dělo na druhé straně. Klidný pozorovatel uprostřed měl by pak krásný dojem, že lítá trojice koulí sem a tam, druhá opožděna za první, a třetí opožděna za druhou o týž kus. Tedy vlastně první byla by opožděna za třetí — jest jedno, kterou bychom pokládali za prvou — mezi každými dvěma po sobě následujícími bylo by stejné opozdění. Střídavý proud dle tohoto přirovnání pracující nazývá se třífásový.
Jest to druh proudu, jenž pro své vynikající dobré vlastnosti opanoval pole všude tam, kde jedná se o opravdu racionelní rozvádění energie a jenž jedině může splniti všecky požadavky, na elektřinu jako pomocnici průmyslu i hospodářství kladené. Jest možný ještě proud střídavý dvoufásový, ale toho se prakticky nepoužívá. Jednofásového proudu pak používá se tak málo, že v následujícím věnujeme pozornost již jenom proudu třífásovému.
Jednou z neocenitelných vlastností třífásového proudu jest, že ve strojích v elektrárně dá se přímo vyrobiti proud o velikém napjetí, aniž by stroj tím trpěl. Tak např. napjetí 3000 Volt jest zcela běžné. Ku přenosu energie na veliké vzdálenosti jest i to však málo. Aby mohly být dráty jen zcela tenké, nutno užiti napjetí mnohem vyššího (protože odpor jest veliký). A tu jsme u druhé nesmírné výhody třífásového proudu: ten dá se jednoduše transformovati čili přeměniti na proud o napjetí, až desetitisíce Voltů.
Nezahazujte staré knihy! Je dobré si některé pasáže občas připomenout!
Pravidelný sobotní přehled novinek a bonusů z celého portálu Elektrika získáte přihlášením |
TEXT Z OBLASTÍ | SOUVISEJÍCÍ KONTAKT |
---|---|