1
1
ELEKTROENERGETSKI
PRETVARA
Č
I
Elektri
č
nu energiju veoma retko sre
ć
emo kao korisni oblik energije, tj. energiju u krajnjoj
upotrebi, ali je zato veoma
č
esto sre
ć
emo kao transformisani vid energije, jer predstavlja
izvanredno prilagodljivog posrednika.
Pod elektroenergetskim pretvara
č
ima podrazumevamo naprave i ure
đ
aje kod kojih se
energija jednog oblika pretvara u energiju drugog oblika, pri
č
emu je barem jedan od
oblika elektri
č
na energija. Elektroenergetske pretvara
č
e delimo na:
1.
elektromehani
č
ke pretvara
č
e
(
elektri
č
ne mašine
);
2.
pretvara
č
e elektri
č
ne energije
:
a)
obrtne
,
b)
stati
č
ke
:
transformatore
i
pretvara
č
e energetske elektronike
.
1.1 Pretvara
č
i elektri
č
ne energije
Obrtni pretvara
č
i
elektri
č
ne energije su, zapravo, elektro- mehani
č
ko- elektro pretvara
č
i,
tj. elektri
č
ne mašine
č
ija je funkcija pretvaranje jednosmerne u naizmeni
č
nu struju i
obrnuto (grupa elektri
č
ni motor-generator ili tzv. jednoarmaturni pretvara
č
). Danas su
obrtni pretvara
č
i gotovo potpuno potisnuti od odgovaraju
ć
ih pretvara
č
a energetske
elektronike, tako da ih susre
ć
emo samo kod starijih pogona velikih snaga.
Iako po definiciji ne spadaju u grupu elektri
č
nih mašina, transformatori se, zbog sli
č
nosti
svoje konstrukcije (magnetnog kola i namotaja) i istog osnovnog principa rada (zakon
elektro-magnetske indukcije),
č
esto prou
č
avaju zajedno sa elektri
č
nim mašinama.
Pretvara
č
e energetske elektronike
karakteriše primena elektronskih elemenata (polu-
provodni
č
ke komponente) za relativno velike snage (u odnosu na klasi
č
ne elektronske
sklopove). Zadatak ovih ure
đ
aja je unutrašnje pretvaranje elektri
č
ne energije jednog
oblika (karakterisanog naponom, strujom, frekvencijom i brojem faza) u drugi oblik. Zbog
svoje izuzetno široke primene, sve manje cene i brzog razvoja ovi ure
đ
aji danas zauzimaju
zna
č
ajno mesto u industriji, kao i u mnogim podru
č
jima ljudskog života.
1.2 Elektromehani
č
ko pretvaranje energije
Pretvaranje mehani
č
ke energije u elektri
č
nu i elektri
č
ne u mehani
č
ku nazivamo
elektromehani
č
kim pretvaranjem energije
. Pretvaranje mehani
č
ke energije u elektri
č
nu
sre
ć
emo u fazi proizvodnje elektri
č
ne energije, dok obrnutu transformaciju realizujemo
kada imamo potrebu za korisnom mehani
č
kom energijom. Elektromehani
č
ko pretvaranje
energije se ostvaruje preko sprežnog magnetskog i elektri
č
nog polja koje povezuje jedan
mehani
č
ki i jedan elektri
č
ni sistem (Slika 1-1).
Sprežno polje predstavlja spremnik (rezervoar) energije u kome se energija može
nagomilavati i menjati. Nagomilana energija teži da se oslobodi i da izvrši rad, i to
predstavlja osnovni pokreta
č
elektromehani
č
kog pretvaranja energije. Proces je
reverzibilan i nije savršen- pra
ć
en je izvesnim gubicima (energijom koja se javlja u obliku
2
koji nije željen). Gubici se obi
č
no javljaju u obliku toplotne energije, koja se predaje
okolini.
S obzirom na smer toka energije, elektri
č
ne mašine delimo na
elektri
č
ne generatore
(generatore, simbol G ) u kojim se mehani
č
ka energija pretvara u elektri
č
nu i
elektri
č
ne
motore
(elektromotore, simbol M ) u kojima se elektri
č
na energija pretvara u mehani
č
ku
energiju. Danas sre
ć
emo elektromotore snaga i preko
MW
50
, odnosno elektri
č
ne
generatore snaga preko
MW
1000
.
Mehani
č
ki
sistem
Elektri
č
ni
sistem
gubici
gubici
M
G
Slika 1-1 Elektromehani
č
ko pretvaranje energije
Najvažnije pojave koje se koriste za elektromehani
č
ko pretvaranje energije su:
a)
Delovanje sile,
F
r
, na provodnik sa strujom
I
, koji se nalazi u magnetskom polju
indukcije
B
r
(Slika 1-2).
b)
Delovanje sile na feromagnetski materijal kojim teži da ga dovede u pravac magnetnog
polja (Slika 1-3).
c)
Delovanje sile na plo
č
e optere
ć
enog kondenzatora i na dielektri
č
ni materijal u
elektri
č
nom polju.
d)
Piezoelektri
č
ni efekat
. Delovanjem elektri
č
nih polja izvesni kristali se deformišu u
odre
đ
enim pravcima i obrnuto, kada se kristali deformišu, na njihovim krajevima se
pojavljuje elektri
č
no optere
ć
enje.
e)
Magnetostikcija
. Delovanjem magnetnog polja ve
ć
ina feromagnetskih materijala
podleže veoma malim deformacijama i obrnuto, ako se feromagnetski materijal
podvrgne mehani
č
kom naprezanju (deformaciji) menjaju se magnetske osobine
materijala (magnetostrikcija).
B
r
B
r
B
r
B
r
I
I
I
I
I
F
r
F
r
F
r
F
r
F
r
Slika 1-2 Delovanje sile na provodnik sa strujom koji se nalazi u magnetskom polju
