Elektrik gücü sistemi - Electric power system
|Bir kısmı bir dizi üzerinde|
|Elektrik Mühendisliği|
|Elektrik gücü dönüşüm|
|Elektrik gücü altyapısı|
|Elektrik gücü sistemleri bileşenleri|
Bir elektrik sistemi , temin transferi ve elektrik enerjisi kullanmak üzere dağıtılan elektrik bileşenleri bir ağdır. Bir elektrik sisteminin bir örneği olan ızgara uzun bir alana güç sağlar. Bir elektrik şebekesi güç sistemi genel olarak ayrılabilir jeneratörler güç kaynağı iletim sistemi yükleme merkezlerine üreten merkezlerinden gücü taşır ve dağıtım sistemi yakın ev ve sanayi gücü besler. Daha küçük güç sistemleri de sanayi, hastaneler, ticari binalar ve evler bulunmaktadır. Bu sistemlerin çoğunluğu güvenmek üç fazlı AC güç Modern dünyada büyük ölçekli güç iletimi ve dağıtımı için -the standardı. Her zaman üç fazlı AC güç güvenmeyin Uzmanlaşmış güç sistemleri uçağın, elektrikli raylı sistemler, yolcu gemileri ve otomobillerde bulunur.
içindekiler
- 1 Tarihçe
- 2 elektrik enerjisi Temelleri
- 3 ızgara Dengeleme
- 4 güç sistemlerinin bileşenleri
- 5 pratikte Güç sistemleri
- 6 Ayrıca bakınız
- 7 Kaynaklar
- 8 Dış bağlantılar
Tarihçe
1881 yılında, iki elektrikçiler de dünyanın ilk güç sistemine inşa Godalming İngiltere. İki waterwheels tarafından desteklenmektedir ve sırayla yedi Siemens verilen bu akım değişikliği üretilmiştir ark lambaları 250 volt ve 34 de akkor lambaların 40 voltta. Ancak, lambalar tedarik aralıklı ve 1882 yılında Thomas Edison ve onun şirketi Edison Electric Light Company, New York'ta İnci Caddesi üzerinde ilk buhar gücüyle çalışan elektrikli enerji santralini geliştirdi. Pearl Street İstasyonu başlangıçta 59 müşteriler için 3.000 lambaların etrafında güçlendirilmiş. Güç istasyonu, üretilen doğru akım ve tek bir voltajda çalıştırılır. Jeneratörler ve yük arasındaki maksimum ekonomik mesafe yaklaşık yarım mil (800 metre) ile sınırlıydı böylece Doğru akım güç, uzun mesafeli iletim sırasında güç kaybını en aza indirmek için gerekli yüksek voltaj kolayca veya verimli dönüştürülmüş edilemedi.
Londra'da Aynı yıl Lucien Gaulard ve John Dixon Gibbs "ikincil jeneratör", gerçek bir güç sisteminde kullanıma uygun yani birinci trafo gösterdi. Gaulard ve Gibbs transformatörün pratik değeri 1884 de gösterilmiştir Turin transformatör tek demiryolu kırk kilometre (25 mil) kadar ışık için kullanılmıştır burada alternatif akım üreteci. Sistemin başarıya rağmen, çifti bazı temel hatalar yaptı. Belki de en ciddi transformatör Primaries bağlayan edildi serisi aktif lambalar satır aşağı diğer lambaların parlaklığını etkileyecek şekilde yerleştirin.
1885 yılında, Ganz & Co. (Budapeşte, Macaristan) Otto Titusz Bláthy (1860-1939), kapalı bir demir çekirdeğe ile sağlayan, Gaulard ve Gibbs ikincil jeneratör mükemmel ve böylece o ile adlandırılan ilk gerçek güç transformatörü, elde onun mevcut isim. Aynı yıl Bláthy ve şirketin diğer iki mühendis birkaç güç transformatörleri birincil sargıları paralel olarak beslenen sahip olduğu 1883 yılında İngiliz bilim adamı R. Kennedy tarafından önerilen paralel AC dağılımını uygulamak suretiyle (kendi baş harflerini) ZBD sistemini kurmak bir yüksek gerilim dağıtım hattı. Sistem Budapeşte 1885 Milli Genel Sergisi'nde sunuldu.
1885 yılında George Westinghouse , Amerikalı girişimci, Gaulard-Gibbs trafolarına patent haklarını elde ve birlikte bunların sayısı ithal Siemens jeneratör ve ticari bir güç kullanılmak üzere onları iyileştirmek umuduyla onlarla denemeler yaptığı mühendisleri set sistemi. 1886 yılında, Westinghouse mühendislerinin bir, William Stanley , aynı zamanda karşıt olarak seri olarak transformatörler bağlantı sorunu kabul paralel ve ayrıca bir transformatörün demir çekirdek tamamen kapalı döngü yapmak geliştirmek olacağını fark gerilimi regülasyonu sekonder sargısının. Bu bilgiyi kullanarak o ilk pratik trafo tabanlı alternatif akım güç sistemini inşa Massachusetts Great Barrington sonra Edison şirketi o yıl ile rekabette çok gerilim AC trafo sistemleri kurulumu başlayacak 1886 Westinghouse içinde. 1888 yılında Westinghouse da lisanslı Nikola Tesla çok fazlı AC indüksiyon motor ve transformatör tasarımları için 'ın ABD patentleri ve bir danışman olmak üzere bir yıl boyunca Tesla işe Westinghouse Electric & Üretim Şirketin Pittsburgh laboratuarları.
1888 olarak, elektrik sanayi gelişen olduğunu ve enerji şirketleri ABD ve Avrupa'da güç sistemleri (doğrudan ve alternatif akım ikisi) binlerce inşa etmişti. Bu ağlar etkin bir elektrikli aydınlatma sağlayan ithaf edilmiştir. Bu süre zarfında Thomas Edison ve George Westinghouse şirketleri arasındaki rekabet, bir propaganda kampanyasına "olarak bilinen bir dizi etkinlik üstün iletim (doğrudan ya da alternatif akım) aşırı formunu edildi büyümüştü Akımlar Savaşı ". 1891 yılında Westinghouse sadece hiç elektrik aydınlatma sağlamaz, 100 beygir (75 kW) senkronize elektrik motoru sürmek için tasarlanan ilk büyük güç sistemi yüklü Telluride, Colorado . Atlantik'in diğer tarafında, Mikhail Dolivo-Dobrovolski'nin AEG ve Charles Eugene Lancelot Kahverengi Maschinenfabrik Oerlikon'un, (175 km bir mesafe daha önce hiç yapılmamış) daha sonra yüksek gerilim (15 kV, rekor ilk uzun mesafe inşa itibaren) üç fazlı iletim hattı Lauffen am Neckar için Frankfurt am Main güç ışığı lambaları kullanılmış ve bir su pompası hareket edildi Frankfurt Elektrik Mühendisliği Sergisi için. ABD'de AC / DC yarışması Edison General Electric onların baş AC rakibi tarafından ele alındığında sona erdi Thomson-Houston Elektrik Şirketi oluşturan General Electric . 1895 yılında, uzun süren bir karar verme işleminden sonra, alternatif akım Westinghouse yapı ile transmisyon standardı olarak seçilen Adams No 1 üreten istasyonu en Niagara Falls 11 kV Buffalo tedarik akım güç sistemi alternatif Üç fazlı yapı ve General Electric .
Güç sistemleri Gelişmeler on dokuzuncu yüzyılın ötesine devam etti. 1936 yılında ilk deneysel yüksek gerilim doğru akım kullanan (HVDC) hattı cıva arklı valfleri arasında inşa edilmiştir Schenectady ve Mechanicville, New York . HVDC önceden seri olarak bağlanmış doğru akım jeneratörleri ve motorları (elde edilmişti Thury sistemi bu ciddi güvenilirlik sorunları muzdarip rağmen). Bu, bir alüminyum levha üzerine tatbik edilir selenyumun bir katmandan meydana gelmektedir 1928 genel güç kullanımlar için uygun olan birinci katı hal metal diyot, TeKaDe, Almanya Ernst Baskı ayağı tarafından geliştirilmiştir. 1957 yılında, General Electric araştırma grubu başarıyla güç elektroniği bir devrim başlayan erken 1958 yılında piyasaya bir katı hal PNPN anahtarı cihazı geliştirdi. 1957 yılında, aynı zamanda Siemens bir katı hal redresörü gösterdi, ancak GE tristör tabanlı HVDC üst tedarikçilerinden biri olarak ortaya çıktığı katı hal aygıtlar, HVDC standart haline geldiği 1970'li yılların başına kadar değildi. Kullanacağına, 1979 yılında Siemens, Brown Boveri & Cie ve AEG dahil Avrupa konsorsiyum fazla 1,420 km uzanan, Johannesburg (Güney Afrika) için Cabora Bassa (Mozambik) dan rekor HVDC bağlantısını fark ve ± 533 kV 1,9 GW puan GE'nin lisansı altında AEG tarafından geliştirilen en iyi performans 3.2-kV tristörler, son zamanlarda, birçok önemli gelişmeler uzanan yenilikler gelmiş enformasyon ve iletişim teknolojisi elektrik mühendisliği alanına (BİT) alanında. Örneğin, bilgisayarların gelişimi anlamına yük akış çalışmaları güç sistemlerinin çok daha iyi planlamaya imkan daha verimli çalışması mümkündür. Bilgi teknolojileri ve telekomünikasyon ilerlemeler de bir güç sisteminin şalt ve jeneratörler uzaktan kumandası için izin verdi.
elektrik enerjisi Temelleri
En bilgisayarlar ve dijital ekipman DC gücü (eğer şebeke takın dijital cihazlar genellikle DC Güç AC dönüştürmek için dahili veya harici güç adaptörü) kullanmak oysa çoğu buzdolabı, klima, pompa ve endüstriyel makineler AC gücünü kullanır. AC güç voltajları arasında dönüştürmek için kolay olma avantajına sahiptir ve oluşturulan ve fırçasız makine tarafından kullanılması için edebilmektedir. DC güç dijital sistemlerde sadece pratik bir seçimdir kalır ve (bkz çok yüksek gerilimlerde uzun mesafelerde iletimi için daha ekonomik olabilir HVDC ).
Öncelikle, güç yüksek gerilimlerde daha az kayıpla uzak mesafelerde iletilebilir: kolayca AC gücüyle gerilimini kabiliyeti iki nedenden dolayı önemlidir. nesil yük uzak olan güç sistemlerinde Yani, adım aşağı (azalış) yük yakın gerilimi daha sonra kuşak noktasında (artış) güç gerilim-hızlandırmaya ve arzu edilir. İkinci olarak, genellikle en aletlerinin tarafından kullanılacak daha yüksek voltajların üretmek türbinleri kurmak için daha ekonomiktir, böylece kolayca gerilimleri dönüştürme yeteneği gerilimleri arasındaki bu uyumsuzluk kolayca yönetilebilir gelir.
Katı hal cihazları yarı iletken devrimin ürünüdür, mümkün dönüştürmeye yapmak farklı gerilimler DC güç inşa fırçasız DC makineleri ve AC ve DC güç arasında dönüştürmek . AC güç yaygın kullanımda kalır, böylece Bununla birlikte, katı hal teknolojisini kullanan cihazlar, genellikle geleneksel muadillerine göre daha pahalıdır.
ızgara Dengeleme
Güç sistemlerinde ana zorluklardan biri aktif güç tüketilen artı kayıpların miktarı her zaman üretilen aktif gücü eşit gerektiğidir. Daha fazla güç tüketilmeden üretilmesi durumunda frekans tersi yükselir ve sönecektir. Nominal frekans değerinden bile küçük sapmalar senkron makineleri ve diğer cihazlar zarar verir. Frekans sabittir emin yapma genellikle görevidir iletim sistem operatörü . (Örneğin bazı ülkelerde Avrupa Birliği ) bu yoluyla elde edilir dengeleme piyasasının kullanarak yan hizmetleri .
Güç sistemlerinin bileşenleri
Gereçler
Tüm güç sistemleri gücün bir veya daha fazla kaynak var. Bazı elektrik sistemleri için, güç kaynağı sistemi dışındaki fakat diğerleri için, bu sistemin kendisi-bu bölümün geri kalan tartışılmıştır bu iç güç kaynakları olan bir parçasıdır. Doğru akım güç tarafından temin edilebilir piller , yakıt hücreleri veya fotovoltaik hücreler . Akım gücü Alternatif tipik olarak bilinen bir cihaz, bir manyetik alanda dönen bir rotor tarafından temin edilir turbo jeneratör . Kullanılarak ısıtılır buhardan, bir türbin rotoru döndürmek için kullanılan tekniklerin geniş bir aralık olmuştur fosil yakıt ya da (kömür, doğal gaz, petrol dahil) , nükleer enerji su (düşen, hidroelektrik ) ve rüzgar ( rüzgar enerjisi ).
Rotorlu jeneratör kutup sayısı ile kombinasyon halinde dönüş hızını jeneratör tarafından üretilen dalgalı akımın frekansı belirler. Tek bir senkron sistemde bulunan tüm jeneratörler, örneğin, ulusal ızgara , aynı hızda alt birçok dönerler ve böylece aynı frekansta elektrik akımı üretmek. Sistem üzerinde yük artarsa, jeneratörler, tipik güç istasyonunda, daha buhar onları sürüş türbinleri temin edilmelidir o hızda dönmeye fazla tork gerektirmez ve edecektir. Bu şekilde kullanılan buhar ve harcanan yakıt sağlanan elektrik enerjisi miktarına doğrudan bağlıdır. Bir istisna olarak, güç elektroniği içeren jeneratörler için var Dişli mekanizması olmayan rüzgâr türbin veya böyle bir şekilde eşzamanlı olmayan bir bağ ile şebekeye bağlı HVDC renkli - bu güç sistemi frekanstan bağımsız frekanslarda çalışabilir.
kutuplar beslenen şekline bağlı olarak, cari jeneratörleri alternatif güç fazları değişken sayıda üretebilir. fazların Daha yüksek bir sayı daha verimli güç sistem çalışması yol açar ama aynı zamanda sistemin altyapı gereksinimlerini arttırır.
Elektrik ızgara sistemleri aynı frekans ve faz sayısı çalışan birden fazla jeneratör ve yük, en yaygın olarak 50 veya 60 Hz, üç faz olarak bağlanır. Ancak, diğer konuları vardır. Bariz Bunlar arasında: ne kadar güç jeneratörü tedarik gerekir? Jeneratörü (bazı jeneratörler başlatmak için saat sürebilir) başlama zamanının kabul edilebilir uzunluğu nedir? Güç kaynağının mevcudiyeti kabul edilebilir mi (güneş parlıyor veya rüzgar esiyor bazı yenilenebilir kullanabilir)? Nasıl jeneratör başlama (bazı türbinler bir motor gibi hareket bunlar uygun bir başlangıç devresini ihtiyaç Bu durumda hız kendilerini getirmek için) olmalıdır: Daha fazla teknik için mi? Ne türbini için operasyon mekanik hızıdır ve dolayısıyla kutup sayısı ne gereklidir? Jeneratörün ne tür uygun (olup senkron veya asenkron ) ve rotor (sincap kafesli bir rotora, yara rotor, çıkıntı kutuplu bir rotor ya da silindirik rotor) ne tür?
Yükler
Güç sistemleri bir işlevi yerine yüklere enerji sağlar. Bu yükler endüstriyel makine için ev aletleri arasında değişir. Çoğu yükler akım cihazları, belli bir frekans ve faz adedini alternatif için, belli bir gerilim bekliyoruz ve. ev bulunan aletler, örneğin, tipik haliyle 110 ve 260 voltta (Ulusal standartlara bağlı olarak) arasında bir gerilim ile 50 ya da 60 Hz'de çalışan tek fazlı olur. Bu onları daha verimli çalışmasını sağlar, çünkü bu artık tipik olarak üç fazlı olarak bir istisna merkezi klima sistemleri için mevcuttur. Evinizde tüm cihazlar aynı zamanda bir watt olacak, bu cihaz güç tüketimini belirtir. Herhangi bir anda, bir güç sistemi üzerinde yükler tarafından tüketilen gücün net tutar malzemeleri daha az iletim kaybolan güç tarafından üretilen gücün net miktara eşit olmalıdır.
Yüklere verilen gücün voltaj, frekans ve miktarı beklentileri doğrultusunda olmasına dikkat ederek güç sistemi mühendisliği büyük zorluklarından biridir. Ancak yararlı işler yapmak için bir yük tarafından kullanılan gücün yanında, sadece zorluk değil (adlandırdığı gerçek güç onlar alternatif gerilim neden çünkü birçok alternatif akım cihazlar da güç ek bir miktar kullanın) ve hafifçe dışarı olmaya alternatif akım -of-sync (adlandırılır reaktif güç ). Gerçek güç gerekir denge gibi reaktif güç ancak kondansatörleri ile böyle bir güç kaynağı, genellikle (bakınız "Kondansatörler daha ekonomiktir ve jeneratörlerden temin edilebilir (diğer bir deyişle reaktif gücü tüketilen eşit olmalıdır bir sistemde üretilen reaktif gücü) daha fazla ayrıntı için aşağıdaki ve reaktörler").
yüklerle son bir husus güç kalitesi ile yapmaktır. sürekli aşırı ve düşük gerilimler (voltaj regülasyon sorunları) ve aynı zamanda sistem frekansı (sıklığı düzenleme sorunlarını) den sürekli sapmaların yanı sıra, elektrik sistemi yükler olumsuz zamansal bir dizi konu etkilenebilir. Bunlar gerilim sarkma, dips ve şişer, geçici aşırı gerilimler, titreme, yüksek frekanslı gürültü, faz dengesizliği ve kötü güç faktörü sayılabilir. bir yüke güç kaynağı ideali sapması durumunda Güç kalitesi sorunları oluşabilir: AC besleme durumunda ideal Senkronize edilen bir reçete genlikte gerilimle bir reçete frekansta mükemmel sinüs dalga olarak dalgalanan akım ve gerilim olduğunu. DC beslemesi için idealdir önceden belirlenen bir seviyeye kadar değişen değil gerilimdir. o uzman endüstriyel makineler ya da hastane donanımları gelince Güç kalitesi sorunları özellikle önemli olabilir.
İletkenler
İletkenler yüke jeneratörler güç taşırlar. Bir de ızgara , iletkenlerine ait olarak sınıflandırılabilir iletim sistemi yükleme merkezlerine üreten merkezleri veya yüksek gerilimler (tipik olarak en fazla 69 kV) gücün büyük miktarda taşıyan, dağıtım sisteminin daha az miktarda besler yakın ev ve endüstri yük merkezleri daha düşük gerilimlerde (tipik olarak en az 69 kV) gücü.
İletkenlerin seçimi maliyet, iletim kayıpları ve gerilme mukavemeti gibi metal diğer arzu edilen özellikleri gibi özelliklere dayanır. Bakır , daha düşük dirence sahip Alüminyum , en güç sistemleri için seçim şef oldu. Bununla birlikte, alüminyum, aynı akım taşıma kapasitesi için daha düşük bir maliyete sahip olduğu ve iletim hattı iletkenler için kullanılan birincil bir metaldir. Havai hat iletkenler çelik veya alüminyum alaşımı ile takviye edilebilir.
Dış güç sistemlerindeki İletkenler havai veya yeraltı yerleştirilebilir. Asma iletkenler genellikle hava yalıtımlı ve porselen, cam ya da polimer izolatörler desteklenir. Yeraltı şanzıman veya kullanılan kablolar bina kablo ile izole edilmiştir , çapraz bağlı polietilen ya da başka bir esnek yalıtım. Büyük iletkenler kullanım kolaylığı için karaya; kablo oluşturmak için kullanılan küçük iletkenler, özellikle ticari veya konut inşaatı, genellikle katı.
İletkenler tipik olarak ortam koşulları içinde belirli bir sıcaklık artışı taşıyabileceği maksimum akım derecelendirilir. akım akışı bir iletkenden geçen arttıkça ısıtır. yalıtılmış iletkenler için, değerlendirme yalıtım ile belirlenir. hava hatları, derecelendirme iletkenlerinin sarkma kabul edilemez olacak noktaya göre belirlenir.
Kondansatör ve reaktörler
Tipik bir AC güç sisteminde yük çoğunluğu endüktif olduğu; Geçerli gerilimin gerisinde kalıyor. Gerilim ve akım dışı faz olduğu için bu bilinen bir güç "hayali" formunun ortaya çıkmasına yol açmaktadır reaktif güç . Reaktif güç ölçülebilir çalışır fakat ileri geri reaktif güç kaynağı ve yük her döngü arasına iletilir. Bu reaktif güç jeneratör ikaz düzenlenmesi yoluyla, jeneratörler kendileri tarafından sağlanan, ancak kapasitörler yoluyla bunu sağlamak için çoğu zaman daha ucuzdur edilebilir dolayısıyla kapasitörler genellikle güç sistemi üzerinde mevcut talebi azaltmak için endüktif yükler yakın yerleştirilir (yani artırmak güç faktörü 1,0 değerini ve asla), tamamen dirençli yükü temsil eder. Güç Faktörü Düzeltme (değişkendir kondansatörler olarak hareket senkron makineler, sözde "senkron kondansatörler" kullanılmasıyla, merkezi bir trafo tatbik edilebilir VAR yoluyla, büyük yükler bitişik veya makine uyarma düzenlenmesi yoluyla, değer) sözde "statik kondansatörler" (VAR değerinde sabitlenir kondansatörlerin) kullanımı.
Reaktörler reaktif enerji tüketmeleri ve uzun iletim hatları üzerindeki voltajı regüle etmek için kullanılır. İletim hatları üzerindeki yükleme çok altında olan hafif yük koşullarında, kabarıklık empedans yüklemesi , güç sisteminin verimi, aslında reaktörlerde geçiş iyileştirilebilir. Bir güç sisteminde, seri olarak bağlanmış reaktörler, aynı zamanda akım akışının rushes küçük reaktörler, bu nedenle hemen hemen her zaman bir kapasitör geçiş ile ilişkili mevcut acele sınırlamak için kapasitörler seri olarak yüklenmiş sınırlar. Seri reaktörler de arıza akımları sınırlamak için kullanılabilir.
Kondansatör ve reaktörler reaktif gücün orta derecede büyük adımlar ile sonuçlanır devre kesiciler tarafından açılır. Bir çözüm şeklinde gelir statik VAR kompansatörlerinin ve statik senkron kompansatörlerin . Kısaca, statik VAR kompansatörleri kapasitörler-in açık ve anahtarlamalı üzerinden tek bir döngü içinde sağlayan devre kesiciler karşıt olarak tiristörleri kullanılmadan kapasitörler geçiş çalışır. Bu devre kesiciye göre çok daha rafine tepki kapasitörler açık içerir. Statik Senkron kompansatörleri sadece kullanılarak reaktif güç ayarlamaları elde ederek daha ileri bir adım atmak güç elektroniği .
Güç elektroniği
Güç elektroniği birkaç yüz megavat için birkaç yüz watt arasında değişen güç miktarlarını geçebildikleri yarıiletken temelli cihazlardır. Nispeten basit bir işlev rağmen, (tipik olarak nanosaniye) operasyon hızları konvansiyonel teknoloji ile zor ya da imkansız olabilir görevleri geniş bir aralığı yeteneğine sahip anlamına gelmektedir. Güç elektroniği klasik fonksiyonudur arıtma veya AC-DC güç dönüşümü, güç elektroniği bu nedenle bir AC kaynağından sağlanan hemen hemen her dijital cihaz bulunan iki duvar takılan bir adaptör (fotoğraf bakın olarak Elektrik Temelleri bölümünde) ya da cihaza olarak komponent iç. -Yüksek enerjili güç elektroniği olarak da bilinen bir sistemde uzun mesafe aktarımı için DC gücüne AC gücünü dönüştürmek için kullanılabilir HVDC . O (yüzlerce binlerce kilometre) çok uzun mesafeler için benzer yüksek gerilim AC sistemlere göre daha ekonomik olduğunu kanıtlamaktadır çünkü HVDC kullanılır. Frekans bağımsızlık böylece sistem stabilitesinin geliştirilmesine izin verir, çünkü HVDC da ara bağlantı için tercih edilir. Güç elektroniği de bir AC çıkış üretmek için gerekli ama bu doğası gereği DC çıktı üretir herhangi bir güç kaynağına için gereklidir. Bu nedenle endüstriyel ve konut hem birçok fotovoltaik tesisler tarafından kullanılmaktadır.
Güç elektroniği de daha egzotik kullanan geniş bir aralıkta yer almaktadır. Onlar tüm modern elektrikli ve hibrid araçlar-ikisi de motor kontrolü için ve bir parçası olarak kullanılmaktadır merkezinde yer alır fırçasız DC motoru . Güç elektroniği de aracın pilleri tarafından sağlanan güç tek başına otomobilin yaşam için ateşleme, klima, iç aydınlatma, radyo ve gösterge tablosu görünümleri sağlamak için yetersiz olduğundan bu olduğunu, pratikte tüm modern benzinli araçlarda bulunur. Tipik güç elektroniği kullanılarak gerçekleştirilir motor bir feat DC gücü kullanılarak sürüş sırasında Yani piller şarj edilmelidir. Geleneksel teknoloji modern elektrikli araba için uygun olacağını Oysa kollektör ve benzinli otomobillerin kullanılmaktadır olabilir, geçiş alternatör güç elektroniği ile birlikte çünkü fırçasız makine geliştirilmiş dayanıklılık oluştu.
Bazı elektrikli demiryolu sistemleri de lokomotif en motorun hız kontrolü için sık sık ızgara lokomotif güç ve beslemek için güç elektroniği faydalanmak böylece DC güç kullanır ve. Orta yirminci yüzyılda, doğrultucu lokomotifler popülerdi, bu kullanılan güç elektroniği DC motor tarafından kullanılmak üzere demiryolu ağından AC gücünü dönüştürmek. Bugün çoğu elektrikli lokomotifler AC gücü ve AC motor kullanan vadede birlikte, ama yine de uygun motor kontrolü sağlamak için güç elektroniği kullanmaktadır. Motor kontrolü ile ve marş devreleri ile yardımcı olmak için güç elektroniği kullanılması düzeltilmesi yanında, endüstriyel makine geniş bir yelpazede görünen güç elektroniği sorumludur, abartmış ve olamaz. Güç elektroniği hatta modern bir yerleşim klimalar görünür.
Güç elektroniği kalbinde altındadır değişken hızlı rüzgar türbini . Geleneksel rüzgar türbinlerinin ancak bu şart sessiz, daha esnek ve (şu anda) daha pahalı rüzgar türbinleri giden elimine edilebilir güç elektroniği kullanarak, sistem frekans bazı oranında işlem sağlamak için önemli mühendislik gereklidir. Güç elektroniği daha egzotik kullanımlarından biri son bir örneği güç elektroniği hızlı açılan süreleri güç sistemine daha rafine reaktif tazminat sağlamak için kullanılmıştır önceki bölümde gelir.
Koruyucu aletler
Güç sistemleri arızaları sırasında yaralanma veya hasarı önlemek için koruyucu cihazlar içerir. özlü koruma aracı sigorta olup. bir sigorta geçen akım, belirli bir eşiği aştığında, sigorta elemanının sonra devresini kesme, söndürülür elde edilen boşluk boyunca bir yay üretme, erir. sigortalar bir sistemin zayıf noktası olarak inşa edilebilir olduğu göz önüne alındığında, sigortalar hasardan devre koruma için idealdir. Sigortalar Ancak iki sorun var: Birincisi, görevlerini yerine getirdiklerini sonra onlar sıfırlama olamaz gibi sigortalar değiştirilmelidir. Sigorta uzak bir sitede veya bir yedek sigorta yandan değilse bu sakıncalı kanıtlayabilirim. bir insan ya da hayvana öldürücü olacağı konusunda o fazla iyi bir akım geçer izin verdiği Ve ikincisi, sigortalar genellikle en güç sistemlerinde tek emniyet cihazı olarak yetersizdir.
Birinci problem kullanımı ile giderilmiş olup devre kesiciler bu akım akışı kırık sonra sıfırlanabilir -devices. Yaklaşık 10 kW daha azının kullanılması, modern sistemlerde, minyatür devre kesiciler tipik olarak kullanılır. Bu cihazlar (aşırı akım algılayarak) yolculuk başlatır mekanizmasını olduğu kadar bir tek birim içinde akım akışı keser mekanizması birleştirir. Bazı hat koruma şalterleri elektromanyetizma bazında sadece yapmaktadır. Bu minyatür devre kesiciler olarak, mevcut (bir açma mekanizması ile genellikle dolaylı olarak) aşırı akım durumunda, solenoid manyetik çekme açık devre kesicinin temas zorlamak için yeterli olduğu, bir solenoid ile çalıştırılır ve. Daha iyi bir tasarımı, ancak, daha önce bimetal kolu sokulmasıyla ortaya solenoid-bu akım bimetal kolu deforme ve solenoit en devreyi tamamlamak için yeterince güçlü olduğunda, bunun yerine her bir manyetik kuvvet üretmek için, manyetik yalnızca manyetik kuvvet oluşturduğu anlamına gelir .
Daha yüksek güç uygulamalarında, koruma röleleri bir hata tespit ve bir gezi başlatmak devre kesicinin ayrıdır. Erken röleleri önceki paragrafta belirtilen benzer elektromanyetik prensiplere dayalı çalıştı, çağdaş röleleri güç sisteminden okumalara dayalı yolculuk belirlemek uygulamaya özel bilgisayarlardır. Farklı röleleri farklı bağlı gezileri başlatacaktır koruma düzenleri . Herhangi bir faz üzerinde mevcut aralarında akımlarının toplamı toprak mevcut sızıntı olabileceğini gösterir halinde diferansiyel röleler kümesi bir yolculuk başlatabileceğini ise belli bir eşiği aşması durumunda, örneğin, bir aşırı akım rölesi yolculuk başlatmak olabilir. Daha yüksek güç uygulamaları devre kesiciler çok farklıdır. Hava temas çok çeşitli teknikler kullanılmaktadır açmak zorunda olduğunda meydana ark söndürülmesi için tipik olarak yeterli değildir. Çok yaygın olarak kullanılan bir su basması ile temas kapama bölmesini tutmaktır kükürt heksaflorür (SF 6 ) ses ark söndürme özelliklerine sahip -a toksik olmayan gaz. Diğer teknikler referans olarak tartışılmıştır.
İkinci sorun, sigortaların yetersizliği en güç sistemlerinde tek emniyet cihazı olarak hareket etmek, muhtemelen en iyi kaçak akım cihazlarıyla (RCD'ler) kullanılarak çözümlenir. herhangi bir uygun şekilde işleyen elektronik cihaz, aktif hat üzerinde cihazın içine akan akım nötr hat üzerinde cihazın dışına akan akım eşit olmalıdır. Bir kaçak akım cihaz etkin ve nötr hatları izlemek ve bir fark fark, aktif hat açma çalışır. Kaçak akım koruma röleleri her bir faz için ayrı bir boş hat gerektiren ve zarar meydana gelmeden önce belirli bir zaman aralığında yolculuk için. Bu tipik olarak standart kablolama (güç fişleri her zaman en az iki maşa neden olduğunu) her cihaz için aktif ve nötr hattı sağlayan en konut uygulamalarında bir sorun değildir ve gerilim Ancak bu konular RCD'leri etkinliğini sınırlamak yapmak nispeten düşük sanayi gibi diğer uygulamalarda. Hatta RCD yüklenmesiyle, elektriğe maruz hala ölümcül kanıtlayabilirim.
SCADA sistemleri
Büyük elektrik sistemleri, içinde bir denetim kontrol ve veri edinme (SCADA) gibi, jeneratörler açıldıktan jeneratör çıkışının kontrol ve bakım için sistem elemanları içinde ya da dışında geçiş gibi görevler için kullanılır. Uygulanan birinci denetleyici kontrol sistemleri kontrollü bitki yakınında merkezi konsolda lambaları ve anahtarların altında bir panel düzenlendi. Bitki (veri edinme işlevi) ve bitki ayarlamalar izin anahtarların durumuna geri bildirim sağlayan lambalar (denetleyici kontrol fonksiyonu) yapılacaktır. Bugün, SCADA sistemleri nedeniyle haberleşme sistemlerinde ilerlemeler, çok daha sofistike ve artık bitki kontrol konsolları bitki kendisi yakın olması gerekir. Bitkiler bir masaüstü bilgisayara benzer (tıpatıp aynı olmasa) ekipmanla kontrol edilmesi için, bilakis daha şimdiden yaygındır. Bilgisayarlar aracılığıyla bu tür bitkilerin kontrol edebilme gücü sistemleri için önemli aksaklıkların neden böyle sistemlerde siber saldırıların güvenlik zaten orada olmuştur raporlara olan ihtiyacı artırmıştır.
Uygulamada Güç sistemleri
ortak bileşenler rağmen, güç sistemleri tasarımlarına göre ve nasıl çalışır ile yaygın hem değişir. Bu bölümde bazı yaygın güç sistemi türlerini tanıtır ve kısaca bunların çalışmasını açıklar.
Konut güç sistemleri
Konut konutlar hemen her zaman konut geçmiş çalıştırmak alçak gerilim dağıtım hatları veya kablolardan kaynağını alır. Bu ulusal standartlara bağlı olarak 110 ile 260 volt (faz-toprak) arasında voltajlarda çalışır. Küçük konutlar önce birkaç on yıl özel bir iki-çekirdekli servis kablosu (aktif faz için bir çekirdek ve nötr dönüş için bir çekirdek) kullanılarak tek bir faz beslenecektir. Aktif hat daha sonra bir ana ayırma anahtarı üzerinden çalıştırmak olacaktır sigorta kutusuna ve sonra evin içinde aydınlatma ve cihazlar beslemek için bir veya daha fazla devreye ayrıldığından. Geleneksel olarak, aydınlatma ve cihaz devreleri ayrı tutulur böylece cihazın arızası karanlıkta ikamet yerinin yolcuların bırakmaz. Tüm devre, o devre için kullanılan tel boyutuna göre uygun bir sigortaya sahip olacaktır. Aydınlatma ve güç iki yuva paralel olarak bağlanmış olan devreler bir aktif ve nötr tel her ikisine de sahip olacaktır. Yuva ayrıca koruyucu bir toprakla sağlanacak. Bu, herhangi bir metalik gövdesi bağlanmak için cihazların kullanımına sunulabilir olacaktır. Bu kasa canlı hale olsaydı, teori yeryüzüne bağlantı yolculuk-sayede cihazı gerçekleştirilirken bir işgalci gelecekteki elektrik çarpmasını engelleyen bir RCD veya sigortayı neden olur olduğunu. Topraklama sistemleri bölgeler arasında değişir, ancak böyle İngiltere ve Avustralya'da hem koruyucu toprak ve nötr hattı gibi ülkelerde ana ayırma anahtarı ve bir kez daha geri dağıtım trafosunda topraklı nötr önce sigorta kutusunun yakınına birlikte topraklanmış olacaktır.
konut kablolama uygulamaya yılı aşkın küçük bir dizi değişiklik yapılmıştır. modern bir yerleşim güç sistemleri yaşlı olanlardan farklılık eğilimindedir en önemli yöntemlerden bazıları şunlardır:
- bunlar kolayca sakinlerinin sıfırlanabilir olarak kolaylık sağlamak için, minyatür devre kesiciler artık hemen hemen her zaman yerine sigortaların sigorta kutusunda kullanılmaktadır.
- Güvenlik nedenlerinden dolayı, RCD'ler şimdi bile aydınlatma devrelerinde, giderek, cihaz devreleri yüklü ve edilir.
- fazlar keyfi evin tek fazlı devrelerde tahsis edilir Konutlar genellikle dağıtım sisteminin her üç-fazları bağlanır.
- geçmişte klimalar tek faza bağlı özel bir devre beslenmiş olabilir iken, üç fazlı güç gerektiren merkezi klima artık yaygın hale gelmektedir.
- Koruyucu toprak artık metalik lamba tutucular topraklı edilecek sağlamak için aydınlatma devreleri ile çalıştırılır.
- Giderek konut güç sistemleri birleştiren vardır mikrojeneratörler , en önemlisi, fotovoltaik hücreler.
Ticari güç sistemleri
alışveriş merkezleri veya yüksek katlı binalar gibi ticari güç sistemleri konut sistemlere göre daha büyük boyutlara ulaşmış bulunmaktadır. Daha büyük ticari sistemler için elektrik tasarımlar genellikle yük akışı, kısa devre arızası seviyeleri ve kararlı durum yükler için voltaj düşüşünü ve büyük motorların başlangıç sırasında incelenir. Çalışmaların amaçları uygun teçhizat ve iletken boyutlara getirilmesi için, ve bir arıza temizlenir zaman minimum bozulma nedenidir böylece koruyucu cihazları koordine etmek vardır. Büyük ticari tesisat, alt paneller düzenli bir sisteme sahip daha iyi sistem koruması ve daha verimli elektrik tesisatı için izin vermek ana dağıtım kurulu ayıracaktır.
Tipik bir ticari güç sistemine bağlı büyük aletleri biri HVAC birimidir ve yeterince beslenir bu üniteyi sağlanması ticari güç sistemlerinde önemli bir husustur. Ticaret şirketler Yönetmelikler konut sistemlerinde yer verilmez ticari sistemlerde diğer gereksinimleri yerleştirin. Örneğin, Avustralya'da, ticari sistemler 2293 AS, acil aydınlatma gerektirir acil aydınlatma, standart şebeke kaynağının kesilmesi durumunda en az 90 dakika boyunca sürdürülebilir uymalıdır. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Ulusal Elektrik Kodu ışık açık hava tabela için en az bir 20A işareti çıkış ile inşa edilecek ticaret sistemler gerektirir. Bina kod düzenlemeleri acil aydınlatma, tahliye, acil güç, duman kontrolü ve yangın koruması için elektrik sistemine özel şartları yerleştirebilir.