Az erőmű területe

A szinkron gép A gépeknek nevezzük azokat a szerkezeteket, amelyek energia felhasználása árán munkát végeznek, vagy a felhasznált energiát más jellegű energiává alakítják át. Az ipar nagymértékű fejlődése csak akkor indulhatott meg, amikor a gépek hajtásához az ember energiája helyett kezdték felhasználni a természetben található energiákat. Kezdetben vízerőgépeket, majd gőzgépeket használtak a munkát végző gépek hajtására. Az elektrotechnika nagyarányú fejlődése a 19. században indult meg. Ennek nyomán alakultak ki a villamos gépek, melyek lehetővé teszik a hatalmas mennyiségű villamos energia előállítását, nagy távolságra történő szállítását és mechanikai munkává történő átalakítását.
Az ipar, a mezőgazdaság, a mindennapi élet ma már elképzelhetetlen villamos gépek nélkül. Aránylag egyszerű felépítésűek, könnyű kezelhetőségük és karbantartásuk miatt annyira elterjedtek, hogy pl. a helyhez kötött motorok szinte kizárólag villamos gépek. Teljesítményük néhány wattól több száz MW-ig terjed. A legnagyobb teljesítményű gépek a villamosenergia-ipar területén találhatóak. Az energia átalakítása szerint megkülönböztetünk generátorokat, motorokat és átalakítókat.

A természetes energiahordozók energiatartalmának villamos energiává történő átalakítása az erőművekben megy végbe. Az erőműveket a villamos energia termeléséhez felhasznált primer energiahordozók fajtájától függően három nagy csoportba sorolhatjuk:
• Hőerőművek,
• Vizierőművek,
• Atomerőművek.
Hőerőmű generátora-adattáblája Az iparban a villamos gépeket felhasználjuk a villamos energia előállítására, illetve segítségükkel munkát végezhetünk. Így alkalmazzuk a kohászat, a vegyipar, gépipar, könnyűipar és egyéb területenként egyaránt.
Az erőművekben, amely lehet az energiahordozó fajtája szerint többféle, a fő jellemző gép a generátor.

Hőerőmű

Vízierőmű

Atomerőmű

Az egyfázisú generátor, mint energiaforrás

Az egyfázisú szinkron gép armatúratekercselésének a forgó mágneses tér helyett lüktető mágneses tere van, amely felbontható két egymással szembe forgó mágneses térre. A forgórésszel szembe forgó mágnestérben a szinkron gép rövidzárlatban van. Szerencsére a kétszeres frekvencia miatt a megnövekedett induktív reaktanciák csökkentik a szembeforgó mágneses tér rövidzárlati áramát. Maga a szembeforgó mágneses tér sem tud teljes egészében kifejlődni, mert a forgó rész tömör részeiben örvényáramok keletkeznek, amelyek Lenc törvénye szerint az őket indukáló fluxusváltozás ellen hatnak. Az örvényáramokkal azonosan csökkenti a szembeforgó mágneses teret a csillapító tekercselés is. Emiatt az egyfázisú szinkron gépekben igen bőre méretezett csillapító kalickát találunk.
Az egyfázisú gép armatúratekercselése a kerület 2/3 részét használja ki, emiatt az egyfázisú gép teljesítménye is csak kb. 2/3 része a háromfázisú gép teljesítményének.
Ezen hátrányok miatt, az egyfázisú szinkron gépet csak különleges esetekben használnak. Készülnek egyfázisú generátorok olyan helyek villamos energiával történő ellátására, ahol nincs kiépített villamos hálózat, de ide is célszerű alkalmazni kisteljesítményű háromfázisú generátort. Ezen gépek esetében a hajtó gép belsőégésű motor.

Az ipar területei, ahol villamos gépeket alkalmaznak

A legegyszerűbb az önálló hálózatot tápláló generátor indítása. Hajtómotora indításával a generátor is elindul. Teljesen közömbös, hogy az indítás alatt gerjesztjük- e vagy sem. Ha gerjesztett állapotban indítjuk, akkor a hálózat a fordulatszámmal arányos frekvenciát és ugyancsak a fordulattal arányos feszültséget kap. A névleges fordulatszám elérése után, a generátor a hajtómotorának fordulatszámszabályozójától függően közel állandó fordulatszámmal jár és így frekvenciája sem szigorúan állandó.
A fogyasztók szempontjából rendszerint lényegtelen, hogy a generátor szigorúan állandó frekvenciát szolgáltasson, így kisebb fordulatszámingadozások e szempontból megengedettek. A feszültségingadozások veszedelmesek lehetnek, mert a fogyasztók egy része érzékeny a feszültségingadozásra. A feszültséget egy gyorsszabályozóval állandó értéken kell tartani.
A szinkron gép a váltakozóáramú villamosenergia- termelés legfontosabb gépe; generátorként és motorként egyaránt használható. Az első erőátviteli célra alkalmas egyfázisú generátort 1882-ben Zipernovszky szabadalmai alapján a budapesti Ganz- gyár készítette, 1887-ben Bláthynak sikerült először szinkrongépeket párhuzamosan kapcsolni. 1888-89-ben külföldön kifejlesztették a többfázisú rendszereket, és a Ganz-gyárban már 1890 ben Bláthy vezetésével rendszeresen gyártják a háromfázisú generátorokat.
A szinkron gép forgórészét egyenáram gerjeszti, ez a forgó fluxus az állórész tekercselésében váltakozó feszültséget indukál.
Ezt az elrendezést a következő okok indokolják:
• Nagyobb hely áll a szigetelés rendelkezésére az állórészen, mint a forgórészen. Ez pedig igen lényeges szempont a nagyfeszültségű (5…20kV) generátorok esetében.
• Az állórészen elhelyezett tekercselést nem veszi igénybe a centrifugális erő. Különösen nagy a centrifugális erő a 3000 1/min fordulatszámmal járó turbógenerátorok forgórészében.
• A nagyfeszültségű és nagy teljesítményű váltakozó áramú villamos energiát nem kell csúszógyűrűkön keresztül elvezetni a forgórészről, hanem állandó kötések biztosítják az üzembiztos kapcsolatot.

A villamos energia termelése szempontjából megkülönböztetünk alaperőműveket, amelyek az energiarendszer alapterhelését viszik, azt a terhelést, amely egész évben viszonylag egyenletes. Ezek az erőművek a legjobb hatásfokú, legkisebb önköltséggel termelő erőművek, amelyek a karbantartások kivételével egész évben üzemben vannak.
A váltakozó terhelésű erőmű, amely a napi terhelési görbe csúcsidőn kívüli, viszonylag kisebb terhelésváltozásainak fedezésére szolgál. Ezen erőműveket menetrendtartó erőműveknek is nevezik. A menetrendtartó erőműként olyan gépegységekkel ellátott erőművet célszerű üzemeltetni, amelyek a terhelés változásait rugalmasan képesek követni.
A csúcserőművek viszont az alapterhelésen felül jelentkező, nem állandó, ún. csúcsterheléseket viszik. Csúcserőműként célszerű olyan erőműveket üzemeltetni, amelyek indulása viszonylag gyors, ugyanis egyrészt ilyen erőműveket nem kell a csúcsterhelés jelentkezése előtt már hosszú órákkal előkészíteni az indulásra, ami üzemvitelileg előnyös, másrészt a csúcsterheléseknek a tervezett időpontnál korábban való jelentkezése esetén a rendszernek rugalmas, gyorsan igénybe vehető tartalékot jelentenek.
Ilyen erőművek a vízerőművek: Kesznyéten, Tiszalök, Kisköre, vagy a gázturbinás erőművek.

Olyan erőmű, ahol a hő termelés kazán helyett a reaktorban megy végbe szabályozott láncreakció mellett.

Olyan erőmű, ahol a turbina mechanikai energiáját a vízből fejlesztett gőz energiája biztosítja.

Olyan eszköz, amely a töltésszétválasztás során elektromotoros erővel rendelkezik és munkavégzésre alkalmas.

Belsőégésű motorral hajtott váltakozóáramú generátor.

Olyan erőmű, ahol a turbina mechanikai energiáját a víz helyzeti energiája biztosítja.