Elektroenergetika

Elektroenergetika je podoblast elektrotehnike koja se bavi proizvodnjom, prenosom i distribucijom električne energije, kao i električnim uređajima priključenim na elektrosisteme kao što su generatori, elektromotori, transformatori i uređaji energetske elektronike. Iako je veći dio ove oblasti usresređen na trofazne naizmjenične sisteme, koji su standard za prenos i distribuciju, značajan dio oblasti bavi se konverzijom između jednosmjerne i naizmjenične struje, kao i razvojem specijalizovanih sistema koji se koriste u avionima i za električne željeznice.

 Historija 
Elektricitet je postao predmet interesovanja naučnika krajem 17. vijeka uz radove Williama Gilberta. Tokom naredna dva vijeka načinjena su važna otkrića, poput sijalice sa užarenim vlaknom i Voltinog stuba. Najveće otkriće u elektroenergetici bilo je otkriće Michaela Faradaya iz 1831., koji je dokazao da promena magnetnog fluksa indukuje elektromotornu silu u namotaju žice, princip poznat po imenu elektromagnetna indukcija koji objašnjava rad generatora/elektromotora i transformatora.

Godine 1882. Thomas Edison i njegovi saradnici su izgradili prvu elektranu na svijetu u ulici Pearl u New Yorku. U toj elektrani je radilo nekoliko generatora koje su pokretale parne turbine i koje su u početku opsluživale oko 3.000 sijalica za 59 potrošača. Elektrana je proizvodila jednosmjernu struju, a kako u to vrijeme jednosmjerna struja nije mogla biti transformirana na viši naponski nivo kako bi se smanjili gubici tokom prenosa, najveća udaljenost od generatora do prijemnika je bila oko 800 metara.

U Londonu su iste godine Lucien Golar i John Dickson Gibs predstavili prvi transformator koji se mogao koristiti u mreži. Praktična vrijednost Golarovog i Gibsovog transformatora je bila prikazana 1884. u Torinu, gdje je taj transformator korišten da osvijetli oko 40 kilometara pruge energijom iz jednog generatora naizmjenične struje. Uprkos uspjehu ovakvog sistema, njih dvojica su napravili nekoliko grešaka, od kojih je najveća to što su primare transformatora vezali redno (serijski), tako da je uključenje i isključenje jedne lampe uticalo na ostale lampe u liniji, jer transformatori nisu bili jednako opterećeni. Nakon demonstracije, američki preduzetnik George Westinghouse je kupio nekoliko transformatora i Siemensov generator i predložio je svojim inženjerima da eksperimentišu u nadi da će ih poboljšati za upotrebu u komercijalnim energetskim sistemima.

William Stanley, jedan od Westinghouse-ovih inženjera, je uočio da je problem u vezivanju redno, te je došao do zaključka da će željezno jezgro oko koga bi se namotali primarni i sekundarni namotaji smanjiti gubitke usljed rasipanja fluksa. Sa ovim idejama, Stanley je konstruisao mnogo napredniji transformator za naizmjenične mreže u Great Baringtonu 1886.

Nikola Tesla je tokom 1887. i 1888. patentirao niz pronalazaka, uključujući i patent za dvofazni asinhroni motor. Iako se Tesli ne mogu pripisati zasluge za izgradnju prvog asinhronog motora, njegov dizajn motora je, za razliku od drugih, bio praktičan za industrijsku upotrebu.

Do 1890ih proizvodnja električne energije je uzela maha, a kompanije su izgradile na hiljade električnih mreža (i za jednosmjernu i za naizmjeničnu struju) u Sjedinjenim Američkim Državama i Evropi, koji su uglavnom bile namijenjene obezbjeđivanju električne energije za rasvjetu. Tokom ovog vremena je izbio oštar sukob između Edisona sa jedne strane i Westinghouse-a i Tesle sa druge, poznat kao "Rat struja" oko toga koji je način prijenosa (jednosmjernom ili naizmjeničnom strujom) bolji. Godine 1891. Westinghouse je izgradio prvu mrežu koja je bila projektovana da pogoni i elektromotore, a ne da samo obezbeđuje električnu rasvjetu. Ta mreža je napajala sinhroni motor u Teluridu, dok je motor startovao Teslin asinhroni motor. Sa druge strane Atlantskog okeana, Oscar von Miller je sagradio trofaznu električnu mrežu naponskog nivoa od 20 kV, dugu 176 km od Laufen am Nekara do Frankfurta na Majni. Godine 1895. nakon dugotrajnog procesa donošenja odluke, odlučeno je da se od hidroelektrane na Niagarinim vodopadima prenosi električna energija preko trofazne mreže naizmjenične struje naponskog nivoa do 11 kV do grada Bafala. Nakon završetka ove hidroelektrane, za nove električne mreže se sve češće uzimala naizmenična struja.

Iako su zadnje dvije decenije 19. vijeka bile ključne decenije u razvoju elektroenergetike, njen razvoj se nastavio i u 20. i 21. vijeku. Godine 1936., puštena je prva HVDC linija koja je koristila diode na bazi živinog luka, a povezivala je Schenectady i Mekanikvil. HVDC je prethodno bio kreiran vezivanjem generatora jednosmjerne struje redno, mada je ovaj sistem trpio zbog male pouzdanosti. Godine 1957. Siemens je predstavio prvi ispravljač na bazi poluprovodnika (koji su danas standard u HVDC sistemima), međutim, sve do početka 1970ih ta tehnologija nije bila korišćena u komercijalnim električnim mrežama. Godine 1959. kompanija Westinghouse je predstavila prvi prekidač koji je koristio gas SF6 kao medij u kome se odvija prekidanje i gašenje električnog luka. SF6 je daleko bolji izolator od vazduha, a njegova upotreba je znatno smanjila dimenzije prekidača i transformatora. Mnoga važna unapređenja su došla iz polja informacionih tehnologija i telekomunikacija. Naprimjer, razvoj računara je omogućio da se proračun tokova snaga vrši brže, što je omogućilo mnogo bolje planiranje električnih mreža. Napredak u informacionim tehnologijama i telekomunikacijama je također omogućio daljinsku kontrolu nad generatorima i prekidačima u mreži.

 Reference 

Kategorija:Elektroenergetika
Kategorija:Mašinstvo
Kategorija:Električna energija
Kategorija:Elektrotehnika
Kategorija:Elektromašinsko inženjerstvo