Области электротехники, использующие постоянный ток

 Остается оговорить области электротехники, где постоянный ток сохраняет прочные позиции.

Это, прежде всего те системы, где двигатели постоянного тока проявляют гораздо лучшие характеристики по сравнению с двигателями переменного тока.

На электрифицированном транспорте трогание состава с места происходит при большом пусковом моменте, улучшаются регулировочные характеристики, появляется возможность рекуперации энергии.

В трамвае, в троллейбусе и в метрополитене тяговые двигатели выполняются на постоянном токе. Источником постоянного тока является статический преобразователь с питающим трансформатором и тиристорным блоком, питаемым от существующей сети переменного тока. Номинальное напряжение на шинах тяговых подстанций на постоянном токе равно 3,3 кВ.

В электроэнергетике применение постоянного тока сохранилось в системах возбуждения синхронных машин: турбогенераторов и гидрогенераторов, синхронных компенсаторов, дизель-генераторов, синхронных двигателей. Система возбуждения предназначена для создания постоянного тока в обмотке ротора.

Мощность возбудителей для питания обмотки возбуждения турбо- и гидрогенераторов не превосходит 1% от мощности машины. Для подключения источников постоянного тока к цепям обмоток возбуждения турбо- и гидрогенераторов, имеющих контактные кольца на роторе, а также для гашения поля этих машин выпускаются автоматы гашения поля (АГП). Времена отключения АГП гораздо больше, чем на переменном токе, и составляет до 0,5 с.

На электростанциях, подстанциях и других ответственных энергообъектах используются системы надежного электроснабжения в виде агрегатов бесперебойного питания, в составе которых имеется аккумуляторная батарея (АБ). Основное назначение аккумуляторной батареи – запасать и при экстренной необходимости вырабатывать электроэнергию постоянного тока за счёт обратимых электрохимических реакций. От АБ осуществляется питание устройств релейной защиты и автоматики. К этой же батарее подключены и некоторые электродвигатели постоянного тока, такие как электродвигатель маслонасоса уплотнений вала генератора, предотвращающий выход водорода в машинный зал и взрыв при аварийном останове машины, электродвигатели смазки подшипников турбины и генератора при останове, приводы управления некоторыми выключателями и устройства связи.

Типы электрических машин и аппаратов, работающих на трёхфазном переменном токе

Благодаря внедрению трёхфазного переменного тока, в электроэнергетике получили распространение следующие типы электрических машин и аппаратов:

синхронные турбогенераторы, роторы которых соединены с валом паровой или газовой турбины в схемах тепловых и атомных электростанций;

синхронные дизель-генераторы в качестве дополнительных источников на случай исчезновения напряжения от основного источника;

синхронные гидрогенераторы, роторы которых соединены с валом гидравлической турбины в схемах гидроэлектростанций;

обратимые синхронные генераторы-двигатели, роторы которых соединены с валом турбины-насоса в схемах гидроаккумулирующих электростанций;

повышающие и понижающие трансформаторы электрических станций и систем, позволяющие изменять с высоким КПД (до 99 %) значения токов и напряжений при передаче электроэнергии;

автотрансформаторы связи для обеспечения параллельной работы двух энергосистем с близкими по величине значениями напряжений;

устройства для регулирования напряжения трансформаторов и автотрансформаторов под нагрузкой (РПН) и без возбуждения при отключенном трансформаторе (ПБВ);

синхронные компенсаторы для выработки в энергосистемах реактивной мощности;

батареи конденсаторов параллельного включения для компенсации (выработки) реактивной мощности в энергосистемах и у потребителей;

шунтирующие реакторы параллельного включения для компенсации (потребления) реактивной мощности, генерируемой в протяженных линиях электропередач переменного тока с U_ном = 330-750 кВ);

выключатели переменного тока для включения и отключения токов нормального режима и токов КЗ с различными типами дугогасительных камер: воздушные, элегазовые, масляные, электромагнитные и вакуумные;

разъединители для включения и отключения электрических цепей без тока и для создания видимого разрыва в воздухе без дугогасительных камер;

предохранители для быстрого отключения токов КЗ;

синхронные электродвигатели;

асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором;

измерительные трансформаторы напряжения (ИТН) и тока (ИТТ), применяющиеся в цепях переменного тока при высоких напряжениях и больших токах, когда непосредственное включение контрольно-измерительных приборов, реле и приборов автоматики в первичные цепи технически невозможно, нерационально или недопустимо по условиям безопасности;

воздушные линии электропередачи переменного тока со сталеалюминиевыми расщепленными и не расщепленными проводами;

кабельные линии электропередачи переменного тока с медными или алюминиевыми проводниками и с изоляцией различного типа: полиэтиленовая, бумажно-масляная, резиновая, поливинилхлоридная;

экранированные и неэкранированные жёсткие токопроводы;

токоограничивающие реакторы для ограничения токов КЗ и поддержания высокого остаточного напряжения;

заземляющие дугогасящие реакторы для защиты электросетей напряжением 6-35 кВ от аварий путем компенсации емкостных токов при однофазных замыканиях на землю;

вентильные разрядники для защиты изоляции электрооборудования переменного тока от грозовых перенапряжений;

нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) для защиты изоляции электрооборудования от грозовых и внутренних перенапряжений.

Кроме этого, существует большое разнообразие вспомогательного электрооборудования, являющегося предметом изучения специализированных курсов.