Производство, пренос и потрошувачка на електрична енергија. Апстрактно производство, пренос и користење на електрична енергија

во физиката

на тема „Производство, пренос и користење на електрична енергија“

Ученици од 11 одделение А

Општинска образовна установа бр.85

Кетрин.

Апстрактен план.

Вовед.

1. Производство на електрична енергија.

1. видови електрани.

2. алтернативни извори на енергија.

2. Пренос на електрична енергија.

трансформатори.

3. Користење на електрична енергија.

Вовед.

Раѓањето на енергијата се случило пред неколку милиони години, кога луѓето научиле да користат оган. Огнот им даваше топлина и светлина, беше извор на инспирација и оптимизам, оружје против непријателите и дивите животни, лековито средство, помошник во земјоделството, конзерванс за храна, технолошка алатка итн.

Прекрасниот мит за Прометеј, кој им дал оган на луѓето, се појавил во Античка Грција многу подоцна, откако многу делови од светот ги совладале методите на доста софистицирано ракување со огнот, неговото производство и гаснење, зачувување на огнот и рационално користење на горивото.

Долги години огнот се одржувал со согорување на растителни извори на енергија (дрво, грмушки, трска, трева, суви алги итн.), а потоа било откриено дека е можно да се користат фосилни материи за одржување на огнот: јаглен, нафта, шкрилци. , тресет.

Денес, енергијата останува главната компонента на човечкиот живот. Овозможува создавање на различни материјали и е еден од главните фактори во развојот на новите технологии. Едноставно кажано, без совладување на различни видови енергија, човекот не е во состојба целосно да постои.

Производство на енергија.

Видови електрани.

Термоелектрана (TPP), електрана која генерира електрична енергија како резултат на конверзија на топлинската енергија ослободена за време на согорувањето на фосилните горива. Првите термоелектрани се појавија на крајот на 19 век и станаа широко распространети. Во средината на 70-тите години на 20 век, термоелектраните беа главниот тип на електрани.

Во термоелектраните хемиската енергија на горивото прво се претвора во механичка, а потоа во електрична енергија. Горивото за таква електрана може да биде јаглен, тресет, гас, нафтени шкрилци и мазут.

Термоелектраните се поделени на кондензација(IES), дизајниран да произведува само електрична енергија, и комбинирани топлински и електрани(CHP), произведувајќи, покрај електричната енергија, и топлинска енергија во форма на топла вода и пареа. Големите централи од регионално значење се нарекуваат државни обласни електрани (SDPP).

Наједноставниот шематски дијаграм на IES на јаглен е прикажан на сликата. Јагленот се внесува во бункерот за гориво 1, а од него во единицата за дробење 2, каде што се претвора во прашина. Јагленот прав влегува во печката на генератор на пареа (парен котел) 3, кој има систем на цевки во кои циркулира хемиски прочистена вода, наречена напојна вода. Во бојлерот, водата се загрева, испарува, а добиената заситена пареа се доведува до температура од 400-650 °C и под притисок од 3-24 MPa влегува во парната турбина 4 преку линија на пареа. Параметрите на пареата зависат на моќноста на единиците.

Термокондензационите електрани имаат ниска ефикасност (30-40%), бидејќи поголемиот дел од енергијата се губи со димни гасови и вода за ладење на кондензаторот. Поволно е да се изградат централи во непосредна близина на локациите за производство на гориво. Во овој случај, потрошувачите на електрична енергија може да се наоѓаат на значително растојание од станицата.

Комбинирана топлинска и електранасе разликува од станицата за кондензација со тоа што на неа е инсталирана специјална грејна турбина со екстракција на пареа. Во термоелектраната, еден дел од пареата целосно се користи во турбината за производство на електрична енергија во генераторот 5 и потоа влегува во кондензаторот 6, а другиот, имајќи повисока температура и притисок, се зема од средната фаза на турбина и се користи за снабдување со топлина. Кондензатот се снабдува со пумпата 7 преку деаераторот 8, а потоа од пумпата за напојување 9 до генераторот на пареа. Количината на земена пареа зависи од потребите за топлинска енергија на претпријатијата.

Ефикасноста на термоелектраните достигнува 60-70%. Таквите станици обично се градат во близина на потрошувачи - индустриски претпријатија или станбени области. Најчесто работат на увезено гориво.

Топлинските станици со гасна турбина(GTPP), пареа-гас(PHPP) и дизел постројки.

Гас или течно гориво се согорува во комората за согорување на електрана со гасна турбина; производите за согорување со температура од 750-900 ºС влегуваат во гасна турбина што ротира електричен генератор. Ефикасноста на таквите термоелектрани е обично 26-28%, моќност - до неколку стотици MW . GTPP обично се користат за покривање на врвовите на електричното оптоварување. Ефикасноста на PGES може да достигне 42 - 43%.

Најекономични се големите парни турбински централи (скратено ТЕ). Повеќето термоелектрани во нашата земја користат јагленова прашина како гориво. За производство на 1 kWh електрична енергија се трошат неколку стотици грама јаглен. Во парниот котел, над 90% од енергијата ослободена од горивото се пренесува на пареа. Во турбината, кинетичката енергија на парните млазници се пренесува на роторот. Оската на турбината е цврсто поврзана со вратилото на генераторот.

Современите парни турбини за термоелектрани се многу напредни, брзи, високо економични машини со долг работен век. Нивната моќност во верзија со едно вратило достигнува 1 милион 200 илјади kW, и тоа не е граница. Таквите машини се секогаш повеќестепени, односно обично имаат неколку десетици дискови со работни сечила и исто толку, пред секој диск, групи млазници низ кои тече млаз од пареа. Притисокот и температурата на пареата постепено се намалуваат.

Од курсот по физика е познато дека ефикасноста на топлинските мотори се зголемува со зголемување на почетната температура на работната течност. Затоа, пареата што влегува во турбината се доведува до високи параметри: температура - речиси 550 ° C и притисок - до 25 MPa. Ефикасноста на термоелектраните достигнува 40%. Поголемиот дел од енергијата се губи заедно со топлата издувна пареа.

Хидроелектрична станица (хидроцентрала), комплекс од структури и опрема преку кои енергијата на протокот на вода се претвора во електрична енергија. Хидроцентралата се состои од сериско коло хидраулични конструкции,обезбедување на потребната концентрација на проток на вода и создавање притисок, и енергетска опрема што ја претвора енергијата на водата што се движи под притисок во механичка ротациона енергија, која, пак, се претвора во електрична енергија.

Притисокот на хидроцентралата се создава од концентрацијата на падот на реката во областа што ја користи браната, или изведување,или брана и пренасочување заедно. Главната енергетска опрема на хидроцентралата се наоѓа во зградата на хидроцентралата: во турбинската просторија на електраната - хидраулични единици,помошна опрема, уреди за автоматска контрола и следење; во централната контролна пошта - оператор-диспечерска конзола или авто-оператор на хидроцентрала.Зголемување трансформаторска трафостаницаСе наоѓа и во внатрешноста на зградата на хидроцентралата и во посебни згради или на отворени површини. Разводни уредичесто се наоѓа на отворен простор. Зградата на хидроцентрала може да се подели на делови со една или повеќе единици и помошна опрема, одвоени од соседните делови на зградата. Се создава место за инсталација во или внатре во зградата на хидроцентралата за монтажа и поправка на различна опрема и за помошни операции за одржување на хидроцентралата.

Според инсталираната моќност (во MW)прави разлика помеѓу хидроцентралите моќен(над 250), просек(до 25) и мали(до 5). Моќноста на хидроцентралата зависи од притисокот (разликата помеѓу нивоата на возводно и низводно ), проток на вода што се користи во хидрауличните турбини и ефикасноста на хидрауличната единица. Од повеќе причини (поради, на пример, сезонски промени во нивото на водата во резервоарите, флуктуации на оптоварувањето на електроенергетскиот систем, поправки на хидраулични единици или хидраулични конструкции итн.), притисокот и протокот на водата постојано се менуваат , и, дополнително, протокот се менува при регулирање на моќноста на хидроцентралата. Постојат годишни, неделни и дневни циклуси на работа на хидроцентралата.

Врз основа на максималниот искористен притисок, хидроцентралите се поделени на висок притисок(повеќе од 60 м), среден притисок(од 25 до 60 m)И низок притисок(од 3 до 25 м).На низинските реки притисокот ретко надминува 100 m,во планински услови, браната може да создаде притисоци до 300 ми повеќе, а со помош на изведување - до 1500 г м.Поделбата на хидроцентралите според употребениот притисок е од приближна, условна природа.

Според шемата на користење на водните ресурси и концентрацијата на притисок, хидроцентралите обично се делат на канал , брана , пренасочување со пренасочување под притисок и без притисок, мешано, пумпано складирањеИ плима .

Во хидроелектричните централи со течени реки и брани, притисокот на водата се создава од брана што ја блокира реката и го зголемува нивото на водата во горниот базен. Во исто време, неизбежно е одредено поплавување на долината на реката. Хидроцентралите од течението и од браната се изградени и на низински висоководни реки и на планински реки, во тесни компримирани долини. Хидроцентралите на реката се карактеризираат со притисоци до 30-40 м.

При повисоки притисоци, се покажува дека е несоодветно да се пренесе хидростатичкиот притисок на водата во зградата на хидроцентралата. Во овој случај се користи типот бранаВо непосредна близина на задна вода е хидроцентрала, во која фронтот на притисок е блокиран по целата должина со брана, а зградата на хидроцентралата се наоѓа зад браната.

Друг тип на распоред браниХидроцентралата одговара на планински услови со релативно ниски речни текови.

КОРИСТЕЊЕ НА ЕЛЕКТРИЧНАТА ЕНЕРГИЈА ВО РАЗЛИЧНИ ОБЛАСТИ НА НАУКАТА
И ВЛИЈАНИЕТО НА НАУКАТА ВРЗ КОРИСТЕЊЕТО НА ЕЛЕКТРИЧНАТА ЕНЕРГИЈА ВО ЖИВОТОТ

Дваесеттиот век стана век кога науката ги напаѓа сите сфери на општественото живеење: економијата, политиката, културата, образованието итн. Природно, науката директно влијае на развојот на енергијата и опсегот на примена на електричната енергија. Од една страна, науката придонесува за проширување на опсегот на примена на електричната енергија и со тоа ја зголемува нејзината потрошувачка, но од друга страна, во ера кога неограниченото користење на необновливите извори на енергија претставува опасност за идните генерации, итната задачи на науката се развој на технологии за заштеда на енергија и нивна имплементација во животот.

Ајде да ги разгледаме овие прашања користејќи конкретни примери. Околу 80% од растот на БДП (бруто домашниот производ) на развиените земји се остварува преку техничките иновации, чиј главен дел е поврзан со користењето на електрична енергија. Сè што е ново во индустријата, земјоделството и секојдневниот живот ни доаѓа благодарение на новите случувања во различни гранки на науката.

Повеќето научни достигнувања започнуваат со теоретски пресметки. Но, ако во 19 век овие пресметки биле направени со пенкало и хартија, тогаш во ерата на СТР (научна и технолошка револуција) сите теоретски пресметки, избор и анализа на научни податоци, па дури и лингвистичка анализа на литературните дела се направени со помош на компјутери. (електронски компјутери), кои работат на електрична енергија, што е најзгодно за нејзино пренесување на далечина и користење. Но, ако првично компјутерите се користеа за научни пресметки, сега компјутерите од науката станаа живот.

Сега тие се користат во сите области на човековата активност: за снимање и складирање информации, создавање архиви, подготовка и уредување текстови, изведување цртање и графички работи, автоматизирање на производството и земјоделството. Електронизацијата и автоматизацијата на производството се најважните последици од „втората индустриска“ или „микроелектронска“ револуција во економиите на развиените земји. Развојот на комплексната автоматизација е директно поврзан со микроелектрониката, чија квалитативно нова фаза започна по пронајдокот во 1971 година на микропроцесорот - микроелектронски логички уред вграден во различни уреди за контрола на нивната работа.

Микропроцесорите го забрзаа растот на роботиката. Повеќето од роботите кои се користат денес припаѓаат на таканаречената прва генерација и се користат во заварување, сечење, пресување, обложување итн. Роботите од втората генерација кои ги заменуваат се опремени со уреди за препознавање на околината. И „интелигентните“ роботи од третата генерација ќе „гледаат“, „чувствуваат“ и „слушаат“. Научниците и инженерите ги именуваат нуклеарната енергија, истражувањето на вселената, транспортот, трговијата, складирањето, медицинската нега, преработката на отпадот и развојот на богатството на океанското дно меѓу областите со најголем приоритет за користење роботи. Поголемиот дел од роботите работат на електрична енергија, но зголемувањето на потрошувачката на електрична енергија од роботите се компензира со намалување на трошоците за енергија во многу енергетски интензивни производни процеси поради воведувањето на порационални методи и нови технолошки процеси за заштеда на енергија.

Но, да се вратиме на науката. Сите нови теоретски случувања по компјутерските пресметки се тестираат експериментално. И, како по правило, во оваа фаза, истражувањето се врши со помош на физички мерења, хемиски анализи итн. Овде, научно-истражувачките алатки се разновидни - бројни мерни инструменти, акцелератори, електронски микроскопи, скенери за магнетна резонанца итн. Најголемиот дел од овие инструменти на експерименталната наука се напојуваат со електрична енергија.

Но, науката не само што користи електрична енергија во нејзините теоретски и експериментални полиња, научните идеи постојано се појавуваат во традиционалното поле на физиката поврзано со примањето и преносот на електрична енергија. Научниците, на пример, се обидуваат да создадат електрични генератори без ротирачки делови. Кај конвенционалните електрични мотори, мора да се испорача директна струја до роторот за да се појави „магнетна сила“. Електричната струја треба да се испорача на електромагнет „работи како ротор“ (брзината на неговата ротација достигнува три илјади вртежи во минута) преку проводни јаглеродни четки и прстени, кои се тријат еден со друг и лесно се истрошуваат. Физичарите дошле до идеја да го заменат роторот со млаз од врели гасови, плазма млаз, во кој има многу слободни електрони и јони. Ако поминете таков млаз помеѓу половите на силен магнет, тогаш, според законот за електромагнетна индукција, во него ќе се појави електрична струја - на крајот на краиштата, млазот се движи. Електродите, со чија помош мора да се отстрани струјата од врелиот млаз, можат да бидат неподвижни, за разлика од јаглеродните четки на конвенционалните електрични инсталации. Нов тип на електрична машина се нарекува магнетохидродинамичен генератор.

Во средината на дваесеттиот век, научниците создадоа оригинален електрохемиски генератор, наречен горивни ќелии. Два гаса се доставуваат до електродните плочи на горивната ќелија - водород и кислород. На платинските електроди, гасовите ги предаваат електроните на надворешното електрично коло, стануваат јони и, кога се комбинираат, се претвораат во вода. И струјата и водата се добиваат од гасното гориво. Удобен, тивок и чист извор на енергија за патување на долги растојанија, како што е вселената, каде што се особено потребни и двата производи на горивни ќелии.

Друг оригинален начин за производство на електрична енергија, кој стана широко распространет неодамна, е „директно“ конвертирање на сончевата енергија во електрична енергија - користејќи фотоволтаични инсталации (соларни батерии). Појавата на „соларни куќи“, „соларни оранжерии“, „соларни фарми“ е поврзана со нив. Ваквите соларни панели се користат и во вселената за да обезбедат електрична енергија на вселенските бродови и станиците.

Науката во областа на комуникациите и комуникациите се развива многу брзо. Сателитските комуникации веќе не се користат само како средство за меѓународна комуникација, туку и во секојдневниот живот - сателитските антени не се невообичаени во нашиот град. Новите средства за комуникација, како што е технологијата на влакна, можат значително да ги намалат загубите на енергија во процесот на пренос на сигнали на долги растојанија.

Науката не ја заобиколи сферата на менаџментот. Како што се развива научниот и технолошкиот напредок и се прошируваат производните и непроизводствените сфери на човековата активност, менаџментот почнува да игра сè поважна улога во зголемувањето на нивната ефикасност. Од еден вид уметност, која до неодамна се засноваше на искуство и интуиција, менаџментот денес се претвори во наука. Науката за управување, општите закони за примање, складирање, пренос и обработка на информации се нарекува кибернетика. Овој поим потекнува од грчките зборови „кочалник“, „коламен“. Се наоѓа во делата на античките грчки филозофи. Сепак, неговото повторно раѓање всушност се случило во 1948 година, по објавувањето на книгата „Кибернетика“ од американскиот научник Норберт Винер.

Пред почетокот на „кибернетичката“ револуција, постоеше само хартиена компјутерска наука, чие главно средство за перцепција беше човечкиот мозок, а кое не користеше електрична енергија. „Кибернетичката“ револуција роди една фундаментално различна - машинска информатика, што одговара на гигантски зголемените текови на информации, чиј извор на енергија е електричната енергија. Создадени се целосно нови средства за добивање информации, нивна акумулација, обработка и пренос, кои заедно формираат сложена информациска структура. Вклучува автоматизирани системи за контрола (автоматски контролни системи), банки со информации, автоматизирани бази на податоци, компјутерски центри, видео терминали, машини за копирање и фототелеграф, национални информациски системи, сателитски и брзи комуникациски системи со оптички влакна - сето тоа неограничено се прошири обемот на користење на електрична енергија.

Многу научници веруваат дека во овој случај зборуваме за нова „информативна“ цивилизација, која ја заменува традиционалната организација на општество од индустриски тип. Оваа специјализација се карактеризира со следниве важни карактеристики:

· широка употреба на информатичката технологија во материјалното и нематеријалното производство, во областа на науката, образованието, здравството итн.;

· присуство на широка мрежа на различни банки на податоци, вклучително и јавни;

· претворање на информациите во еден од најважните фактори во економскиот, националниот и личниот развој;

· слободна циркулација на информации во општеството.

Таквата транзиција од индустриско општество во „информативна цивилизација“ стана возможна во голема мера благодарение на развојот на енергијата и обезбедувањето на пригоден тип на енергија за пренос и употреба - електрична енергија.

ЕЛЕКТРИЧНА ЕНЕРГИЈА ВО ПРОИЗВОДСТВО

Современото општество не може да се замисли без електрификација на производните активности. Веќе на крајот на 80-тите, повеќе од 1/3 од целата потрошувачка на енергија во светот се вршеше во форма на електрична енергија. До почетокот на следниот век, овој удел може да се зголеми на 1/2. Ваквото зголемување на потрошувачката на електрична енергија првенствено е поврзано со зголемување на нејзината потрошувачка во индустријата. Најголемиот дел од индустриските претпријатија работат на електрична енергија. Високата потрошувачка на електрична енергија е типична за енергетски интензивните индустрии како што се металургијата, алуминиумот и машинското инженерство.

Ова го наметнува проблемот на ефикасно користење на оваа енергија. При пренос на електрична енергија на долги растојанија, од производител до потрошувач, топлинските загуби долж далноводот се зголемуваат пропорционално на квадратот на струјата, т.е. ако струјата се удвои, тогаш загубите на топлина се зголемуваат 4 пати. Затоа, пожелно е струјата во линиите да биде мала. За да го направите ова, напонот на далноводот се зголемува. Електричната енергија се пренесува преку линии каде напонот достигнува стотици илјади волти. Во близина на градовите кои примаат енергија од далноводи, овој напон се зголемува до неколку илјади волти со помош на трансформатор кој се намалува. Во самиот град, на трафостаниците напонот паѓа на 220 волти.

Нашата земја зазема голема територија, речиси 12 временски зони. Тоа значи дека додека во некои региони потрошувачката на електрична енергија е на максимум, во други работниот ден е веќе завршен, а потрошувачката се намалува. За рационално користење на електричната енергија произведена од електраните, тие се обединети во електроенергетски системи на поединечни региони: европскиот дел, Сибир, Урал, Далечниот Исток итн. Ова обединување овозможува поефикасно користење на електричната енергија преку координирање на работата на поединечни електрани. Сега различни енергетски системи се обединети во единствен енергетски систем на Русија.

Следна можност за ефективно користење е намалување на потрошувачката на енергија со користење на технологии за заштеда на енергија и модерна опрема која троши минимална количина електрична енергија. Пример за ова би било производството на челик. Ако во 60-тите години главниот метод на топење на челик беше методот на отворено огниште (72% од целото топење), тогаш во 90-тите оваа технологија на топење беше заменета со поефикасни методи: конвертор на кислород и производство на челик со електрична печка.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Koltun M. World of Physics: Научна и уметничка литература. - М.: Дет. lit., 1984.- 271 стр.

2. Максаковски В.П. Географска слика на светот. Дел 1. Општи карактеристики на светот. - Јарослав: Врхов.-Волж. книга издавачка куќа, 1995.- 320 стр.

3. Елион Л., Вилконс У. Физика. - М.: Наука, 1967.- 808 стр.

4. Енциклопедиски речник на еден млад физичар / Комп. В.А. Чујанов. - М.: Педагогија, 1984.- 352 стр.

Во наше време, нивото на производство и потрошувачка на енергија е еден од најважните показатели за развојот на производните сили на општеството. Водечката улога овде ја игра електричната енергија - најуниверзалната и најудобна форма на енергија. Ако потрошувачката на енергија во светот се удвои за околу 25 години, тогаш зголемување на потрошувачката на електрична енергија за 2 пати се случува во просек за 10 години. Тоа значи дека се повеќе процеси кои трошат енергија се претвораат во електрична енергија.

Производство на енергија. Електричната енергија се произведува во големи и мали електрани главно со користење на електромеханички индукциски генератори. Постојат два главни типа на електрани: термо и хидроелектрични. Овие електрани се разликуваат по моторите што ги ротираат роторите на генераторот.

Во термоелектраните изворот на енергија е гориво: јаглен, гас, нафта, мазут, нафтени шкрилци. Роторите на електричните генератори се управувани од парни и гасни турбини или мотори со внатрешно согорување. Најекономични се големите парни турбински централи (скратено како ТЕ). Повеќето термоелектрани во нашата земја користат јагленова прашина како гориво. Да генерира 1 kW. часови струја, се трошат неколку стотици грама јаглен. Во парниот котел, над 90% од енергијата ослободена од горивото се пренесува на пареа. Во турбината, кинетичката енергија на парните млазници се пренесува на роторот. Оската на турбината е цврсто поврзана со вратилото на генераторот. Парните турбогенератори се многу брзи: брзината на роторот е неколку илјади во минута.

Од курсот по физика од 10-то одделение е познато дека ефикасноста на топлинските мотори се зголемува со зголемување на температурата на грејачот и, соодветно, почетната температура на работната течност (пареа, гас). Затоа, пареата што влегува во турбината се доведува до високи параметри: температура - речиси 550 ° C и притисок - до 25 MPa. Ефикасноста на термоелектраните достигнува 40%. Поголемиот дел од енергијата се губи заедно со топлата издувна пареа.

Термоелектраните - таканаречените комбинирани постројки за топлинска и електрична енергија (ЦХП) - овозможуваат значителен дел од енергијата од отпадната пареа да се користи во индустриските претпријатија и за домашни потреби (за греење и снабдување со топла вода). Како резултат на тоа, ефикасноста на термоелектраната достигнува 60-70%. Во моментов во Русија, термоелектраните обезбедуваат околу 40% од целата електрична енергија и снабдуваат стотици градови со електрична енергија и топлина.

Хидроелектричните централи (ХЕ) ја користат потенцијалната енергија на водата за да ги ротираат роторите на генераторот. Роторите на електричните генератори се управувани од хидраулични турбини. Моќноста на таквата станица зависи од разликата во нивоата на водата создадени од браната (притисок) и од масата на водата што поминува низ турбината секоја секунда (проток на вода).

Нуклеарните централи (НПП) играат значајна улога во енергетскиот сектор. Во моментов, нуклеарните централи во Русија обезбедуваат околу 10% од електричната енергија.

Главни типови на електрани

Термоелектраните се градат брзо и евтино, но има многу штетни емисии во животната средина и природните резерви на енергетски ресурси се ограничени.

На хидроелектричните централи им треба подолго време за да се изградат и се поскапи; цената на струјата е минимална, но плодните земјишта се поплавени, а изградбата е можна само на одредени места.

На нуклеарните централи им треба долго време за да се изградат и се скапи, но електричната енергија е поевтина од термоелектраните, штетното влијание врз животната средина не е значајно (ако правилно се работи), но бара отстранување на радиоактивен отпад.

Користење на електрична енергија

Главен потрошувач на електрична енергија е индустријата, на која отпаѓа околу 70% од произведената електрична енергија. Транспортот е исто така главен потрошувач. Сè поголем број железнички линии се претвораат во електрична влечна сила. Скоро сите села и села добиваат струја од електрани за индустриски и домашни потреби. Секој знае за употребата на електрична енергија за осветлување на домовите и во електричните апарати за домаќинство.

Поголемиот дел од употребената електрична енергија сега се претвора во механичка енергија. Речиси сите машини во индустријата се управувани од електрични мотори. Тие се погодни, компактни и овозможуваат автоматизација на производството.

Околу една третина од електричната енергија што ја троши индустријата се користи за технолошки цели (електрично заварување, електрично загревање и топење на метали, електролиза итн.).

Модерната цивилизација е незамислива без широко распространета употреба на електрична енергија. Прекинот на снабдувањето со електрична енергија на голем град, па дури и на мали села во случај на несреќа ги парализира нивните животи.

Пренос на електрична енергија

Потрошувачите на струја се насекаде. Се произведува на релативно малку места блиску до извори на гориво и хидро ресурси. Електричната енергија не може да се зачува во голем обем. Мора да се конзумира веднаш по приемот. Затоа, постои потреба од пренос на електрична енергија на долги растојанија.

Преносот на електрична енергија е поврзан со забележителни загуби, бидејќи електричната струја ги загрева жиците на далноводите. Во согласност со законот Џоул-Ленц, енергијата потрошена за загревање на жиците на линијата се одредува со формулата Q = I2Rt каде што R е отпорот на линијата.

Ако должината на линијата е многу долга, преносот на енергија може да стане економски непрофитабилен. Практично е многу тешко значително да се намали отпорот на линијата Р. Мора да ја намалите струјата.

Затоа, во големите електрани се инсталираат трансформатори за засилување. Трансформаторот го зголемува напонот во водот за ист број пати како што ја намалува струјата.

Колку е подолг далноводот, толку е покорисно да се користи повисок напон. Така, во високонапонскиот далновод Волжскаја ХЕ - Москва и некои други, се користи напон од 500 kV. Во меѓувреме, генераторите на наизменична струја се поставени на напон што не надминува 16-20 kV. Повисоките напони ќе бараат сложени посебни мерки за изолација на намотките и другите делови на генераторите.

Обично, намалувањето на напонот и, соодветно, зголемувањето на струјата се врши во неколку фази. Во секоја фаза, напонот станува се помалку и помалку, а територијата покриена со електричната мрежа станува поширока.

Ако напонот е многу висок, може да започне празнење помеѓу жиците, што ќе доведе до губење на енергија. Дозволената амплитуда на наизменичниот напон мора да биде таква што, за дадена површина на пресек на жицата, загубите на енергија поради празнењето се незначителни.

Електроцентралите во голем број региони во земјата се поврзани со високонапонски далноводи, формирајќи заедничка електрична мрежа на која се поврзани потрошувачите. Оваа комбинација, наречена електрична мрежа, овозможува да се изедначат врвните оптоварувања на потрошувачката на енергија во утринските и вечерните часови. Енергетскиот систем обезбедува непречено снабдување со енергија на потрошувачите без разлика на нивната локација. Сега речиси целата територија на нашата земја е обезбедена со електрична енергија со интегрирани енергетски системи. Во функција е унифициран енергетски систем на европскиот дел од државата.

Производството на електрична енергија игра огромна улога во светот овие денови. Тоа е јадрото на државната економија на секоја земја. Годишно се вложуваат огромни суми пари во производството и користењето на електрична енергија и поврзаните научни истражувања. Во секојдневниот живот постојано се соочуваме со неговото дејствување, така што современиот човек мора да има идеја за основните процеси на неговото производство и потрошувачка.

Како добивате струја?

Електричната енергија се произведува од други видови електрична енергија со помош на специјални уреди. На пример, од кинетичка. За таа цел се користи генератор - уред кој ја претвора механичката работа во електрична енергија.

Други постоечки методи за негово добивање се, на пример, конвертирање на зрачењето од светлосниот опсег со фотоелементи или соларна батерија. Или производство на електрична енергија преку хемиска реакција. Или користење на потенцијалот на радиоактивно распаѓање или течноста за ладење.

Се произведува во електрани, кои можат да бидат хидраулични, нуклеарни, топлински, соларни, ветерни, геотермални итн. Во основа, сите тие работат според истата шема - благодарение на енергијата на примарниот носач, одреден уред генерира механичка (енергија на ротација), која потоа се пренесува на посебен генератор, каде што се генерира електрична струја.

Главни типови на електрани

Производството и дистрибуцијата на електрична енергија во повеќето земји се врши преку изградба и работа на термоелектрани - термоелектрани. За нивното работење е потребно големо снабдување со органско гориво, условите за негово екстракција од година во година се се покомплицирани, а трошокот се зголемува. Коефициентот на ефикасност на горивото во термоелектраните не е превисок (во рамките на 40%), а количината на отпад што ја загадува животната средина е голема.

Сите овие фактори ги намалуваат изгледите на овој производствен метод.

Најекономично е производството на електрична енергија од хидроцентралите (ХЕ). Нивната ефикасност достигнува 93%, цената на 1 kW/h е пет пати поевтина од другите методи. Природниот извор на енергија на ваквите станици е практично неисцрпен, бројот на работници е минимален, а со нив лесно се управува. Нашата земја е признат лидер во развојот на оваа индустрија.

За жал, темпото на развој е ограничено од сериозните трошоци и долгото време на изградба на хидроцентралите поврзани со нивната оддалеченост од големите градови и автопатишта, сезонскиот режим на реките и тешките услови за работа.

Покрај тоа, џиновските акумулации ја влошуваат еколошката состојба - тие ги поплавуваат вредните земјишта околу акумулациите.

Користење на нуклеарна енергија

Во денешно време производството, преносот и користењето на електричната енергија го вршат нуклеарни централи - нуклеарни централи. Тие се дизајнирани на речиси истиот принцип како и термичките.

Нивната главна предност е малата количина на потребно гориво. Килограм збогатен ураниум по продуктивност е еквивалентно на 2,5 илјади тони јаглен. Затоа теоретски може да се градат нуклеарни централи во која било област, без оглед на достапноста на блиските ресурси за гориво.

Во моментов, резервите на ураниум на планетата се многу поголеми од оние на минерално гориво, а влијанието на нуклеарните централи врз животната средина е минимално, под услов да функционира без проблеми.

Огромен и сериозен недостаток на нуклеарните централи е веројатноста за страшна несреќа со непредвидливи последици, поради што се потребни многу сериозни безбедносни мерки за нивната непречена работа. Дополнително, производството на електрична енергија во нуклеарните централи е тешко да се регулира - ќе бидат потребни неколку недели и за нивното започнување и за целосно запирање. И практично нема технологии за рециклирање на опасниот отпад.

Што е електричен генератор

Производството и преносот на електрична енергија е можно благодарение на електричен генератор. Ова е уред за претворање на секаков вид енергија (топлинска, механичка, хемиска) во електрична енергија. Принципот на неговото функционирање се заснова на процесот на електромагнетна индукција. ЕМП се индуцира во проводник кој се движи во магнетно поле и ги преминува неговите магнетни линии на сила. Така, проводникот може да послужи како извор на електрична енергија.

Основата на секој генератор е систем на електромагнети кои формираат магнетно поле и проводници кои го преминуваат. Повеќето сите генератори на наизменична струја се базираат на примена на ротирачко магнетно поле. Неговиот неподвижен дел се нарекува статор, а подвижниот дел се нарекува ротор.

Концепт на трансформатор

Трансформаторот е електромагнетен статички уред дизајниран да конвертира еден струен систем во друг (секундарен) користејќи електромагнетна индукција.

Првите трансформатори во 1876 година беа предложени од П.Н. Јаблочков. Во 1885 година, унгарските научници развија индустриски еднофазни уреди. Во 1889-1891 година. Измислен е трифазниот трансформатор.

Наједноставниот еднофазен трансформатор се состои од челично јадро и пар намотки. Тие се користат за дистрибуција и пренос на електрична енергија, бидејќи генераторите на централите ја произведуваат на напон од 6 до 24 kW. Профитабилно е да се пренесе во големи вредности (од 110 до 750 kW). За таа цел, во електраните се инсталираат трансформатори за зголемување.

Како се користи електричната енергија?

Неговиот лавовски дел оди за снабдување со електрична енергија на индустриските претпријатија. Производството троши до 70% од целата електрична енергија произведена во земјата. Оваа бројка значително варира за одделни региони во зависност од климатските услови и нивото на индустриски развој.

Друг трошок е набавката на електрични возила. Урбаните, меѓуградските и индустриските електрични транспортни трафостаници кои користат директна струја работат од електроенергетските мрежи EPS. За транспорт на наизменична струја, се користат трафостаници кои се намалуваат, кои исто така трошат енергија од електраните.

Друг сектор на потрошувачка на електрична енергија се комуналните дејности. Потрошувачите овде се згради во станбени области на кои било населени места. Станува збор за куќи и станови, административни згради, дуќани, установи за образование, наука, култура, здравство, јавно угостителство итн.

Како се случува пренос на електрична енергија?

Производството, преносот и користењето на електрична енергија се трите столба на индустријата. Згора на тоа, префрлањето на добиената моќност на потрошувачите е најтешката задача.

„Патува“ главно преку далноводи - надземни далноводи. Иако кабелските линии почнуваат да се користат сè почесто.

Електричната енергија се произведува од моќни единици на гигантски електрани, а нејзините потрошувачи се релативно мали приемници расфрлани на огромна територија.

Постои тенденција за концентрирање на моќноста поради фактот што со нивното зголемување се намалуваат релативните трошоци за изградба на електрани, а со тоа и цената на добиениот киловат-час.

Унифициран енергетски комплекс

Голем број фактори влијаат на одлуката за лоцирање на голема електрана. Ова е видот и количината на расположливите ресурси, пристапноста на транспортот, климатските услови, вклучувањето во единствен енергетски систем итн. Најчесто, електраните се градат далеку од големите центри за потрошувачка на енергија. Ефикасноста на неговиот пренос на значителни растојанија влијае на успешното функционирање на еден енергетски комплекс на огромна територија.

Производството и преносот на електрична енергија мора да се случи со минимална количина на загуби, чија главна причина е загревањето на жиците, односно зголемувањето на внатрешната енергија на проводникот. За да се одржи моќта што се пренесува на долги растојанија, неопходно е пропорционално да се зголеми напонот и да се намали струјата во жиците.

Што е далновод

Математичките пресметки покажуваат дека количината на загуби на греење во жиците е обратно пропорционална на квадратот на напонот. Затоа електричната енергија се пренесува на долги растојанија користејќи далноводи - високонапонски далноводи. Помеѓу нивните жици напонот изнесува десетици, а понекогаш и стотици илјади волти.

Електраните лоцирани блиску една до друга се комбинираат во единствен енергетски систем користејќи далноводи. Производството на електрична енергија во Русија и неговиот пренос се врши преку централизирана енергетска мрежа, која вклучува огромен број електрани. Унифицираната системска контрола гарантира постојано снабдување со електрична енергија на потрошувачите.

Малку историја

Како се формираше унифицирана електрична мрежа кај нас? Ајде да се обидеме да погледнеме во минатото.

До 1917 година, производството на електрична енергија во Русија се вршеше со недоволно темпо. Земјата заостанува зад развиените соседи, што негативно се одрази на економијата и на одбранбената способност.

По Октомвриската револуција, проектот за електрификација на Русија беше развиен од Државната комисија за електрификација на Русија (скратено како ГОЕЛРО), предводена од Г. М. Кржижановски. Со неа соработувале повеќе од 200 научници и инженери. Контролата ја вршеше лично В.И. Ленин.

Во 1920 година беше подготвен „Планот за електрификација на РСФСР“, дизајниран за 10-15 години. Вклучуваше реставрација на претходниот енергетски систем и изградба на 30 нови електрани опремени со модерни турбини и котли. Главната идеја на планот е да се користат огромни домашни хидроенергетски ресурси. Се предвидуваше електрификација и радикална реконструкција на целокупното национално стопанство. Акцентот беше ставен на растот и развојот на тешката индустрија во земјата.

Познатиот GOERLO план

Од 1947 година, СССР стана првиот и вториот светски производител на електрична енергија во Европа. Благодарение на планот ГОЕЛРО се формираше целата домашна економија во најкус можен рок. Производството и потрошувачката на електрична енергија во земјава достигна квалитативно ново ниво.

Исполнувањето на планот стана можно благодарение на комбинацијата на неколку важни фактори: високото ниво на научниот персонал на земјата, материјалниот потенцијал на Русија зачуван од предреволуционерните времиња, централизацијата на политичката и економската моќ, способноста на рускиот народ да веруваат во „врвовите“ и да ги отелотворуваат прокламираните идеи.

Планот ја докажа ефективноста на советскиот систем на централизирана моќ и влада.

Планирајте резултати

Во 1935 година донесената програма беше спроведена и надмината. Изградени се 40 електрани наместо планираните 30, а воведен е речиси три пати поголем капацитет од предвидениот според планот. Изградени се 13 електрани со моќност од по 100 илјади kW. Вкупниот капацитет на руските хидроцентрали беше околу 700.000 kW.

Во текот на овие години беа подигнати најголемите објекти од стратешко значење, како што е светски познатата хидроцентрала Днепар. Во однос на вкупните показатели, Единствениот советски енергетски систем ги надмина сличните системи во најразвиените земји од Новиот и Стариот свет. Производството на електрична енергија во европските земји во тие години значително заостануваше зад индикаторите на СССР.

Рурален развој

Ако пред револуцијата практично немаше струја во селата во Русија (малите електрани инсталирани од големите земјопоседници не се бројат), тогаш со спроведувањето на планот ГОЕЛРО, благодарение на употребата на електрична енергија, земјоделството доби нов поттик за развој . Електричните мотори се појавија во мелници, пилани и машини за чистење жито, што придонесе за модернизирање на индустријата.

Покрај тоа, електричната енергија цврсто влезе во животот на жителите на градот и селаните, буквално истргнувајќи ја „темната Русија“ од темнината.

во физиката

на тема „Производство, пренос и користење на електрична енергија“

Ученици од 11 одделение А

Општинска образовна установа бр.85

Кетрин.

Апстрактен план.

Вовед.

1. Производство на електрична енергија.

1. видови електрани.

2. алтернативни извори на енергија.

2. Пренос на електрична енергија.

трансформатори.

3. Користење на електрична енергија.

Вовед.

Производство на енергија.

Видови електрани.

Топлинските станици со гасна турбина(GTPP), пареа-гас(PHPP) и дизел постројки.

Друг тип на распоред браниХидроцентралата одговара на планински услови со релативно ниски речни текови.

ВО деривацискиКонцентрацијата на хидроцентралата на падот на реката се создава преку пренасочување; водата на почетокот на искористениот дел од реката се пренасочува од коритото на реката со канал со наклон значително помал од просечниот наклон на реката во овој дел и со исправување на кривините и свиоците на каналот. Крајот на пренасочувањето е доведен до локацијата на зградата на хидроцентралата. Отпадната вода или се враќа во реката или се доставува до следната пренасочна хидроцентрала. Пренасочувањето е корисно кога наклонот на реката е висок.

Посебно место меѓу хидроцентралите заземаат пумпани складишни електрани(PSPP) и приливите електрани(ПЕС). Изградбата на електрани со пумпа за складирање е поттикната од зголемената побарувачка за врвна моќност во големите енергетски системи, што го одредува производниот капацитет потребен за покривање на врвните оптоварувања. Способноста на електраните со пумпа за складирање да акумулираат енергија се заснова на фактот дека бесплатната електрична енергија во електроенергетскиот систем за одреден временски период ја користат единиците за складирање на пумпата, кои работат во режим на пумпа, пумпаат вода од резервоарот. во горниот базен за складирање. За време на периодите на врвно оптоварување, акумулираната енергија се враќа во електроенергетскиот систем (водата од горниот базен влегува во цевководот под притисок и ги ротира хидрауличните единици кои работат како генератор на струја).

ПЕС ја претвора енергијата на морските плими во електрична енергија. Електричната енергија на плимните хидроцентрали, поради некои карактеристики поврзани со периодичната природа на плимата и осеката, може да се користи во енергетските системи само во врска со енергијата на регулаторните централи, кои ги надоместуваат прекините на електрична енергија на приливите електрани во рок од неколку дена или месеци.

Најважната карактеристика на хидроенергетските ресурси во споредба со ресурсите на гориво и енергија е нивната континуирана обновливост. Отсуството на потреба од гориво за хидроцентралите ја одредува ниската цена на електричната енергија произведена од хидроелектраните. Затоа, изградбата на хидроцентрали и покрај значителните конкретни капитални инвестиции од 1 kWинсталираната моќност и долгите периоди на градба добија и добиваат големо значење, особено кога тоа е поврзано со пласманот на електроинтензивните индустрии.

Нуклеарна централа (NPP), електрана во која атомската (нуклеарна) енергија се претвора во електрична енергија. Генераторот на енергија во нуклеарната централа е нуклеарен реактор. Топлината што се ослободува во реакторот како резултат на верижна реакција на фисија на јадрата на некои тешки елементи потоа се претвора во електрична енергија на ист начин како и во конвенционалните термоелектрани (ТЕ). За разлика од термоелектраните кои работат на фосилни горива, нуклеарните централи работат на нуклеарно гориво(врз основа на 233 U, 235 U, 239 Pu). Утврдено е дека светските енергетски ресурси на нуклеарно гориво (ураниум, плутониум, итн.) значително ги надминуваат енергетските ресурси на природните резерви на органско гориво (нафта, јаглен, природен гас итн.). Ова отвора широки изгледи за задоволување на брзорастечките барања за гориво. Дополнително, неопходно е да се земе предвид постојано зголемениот обем на потрошувачка на јаглен и нафта за технолошки цели во глобалната хемиска индустрија, која станува сериозен конкурент на термоелектраните. И покрај откривањето на нови наоѓалишта на органско гориво и подобрувањето на методите за негово производство, во светот постои тенденција кон релативно зголемување на неговата цена. Ова создава најтешки услови за земјите со ограничени резерви на фосилни горива. Очигледна е потребата за брз развој на нуклеарната енергија, која веќе зазема видно место во енергетскиот биланс на голем број индустриски земји ширум светот.

Шематски дијаграм на нуклеарна централа со нуклеарен реактор што се лади со вода е прикажан на сл. 2. Ослободена топлина во јадрореактор течноста за ладење,се внесува со вода од 1. коло, која се пумпа низ реакторот со циркулациона пумпа.Загреаната вода од реакторот влегува во разменувачот на топлина (генератор на пареа) 3, каде што ја пренесува топлината добиена во реакторот во водата од 2. коло. Водата од второто коло испарува во генераторот на пареа и се формира пареа, која потоа влегува во турбината 4.

Најчесто, во нуклеарните централи се користат 4 типа термички неутронски реактори:

1) вода-вода со обична вода како модератор и течност за ладење;

2) графит-вода со водена течност за ладење и графитен модератор;

3) тешка вода со водена течност за ладење и тешка вода како модератор;

4) графито - гас со гасна течност за ладење и графитен модератор.

Изборот на доминантно користениот тип на реактор се определува главно од акумулираното искуство во реакторот носач, како и достапноста на потребната индустриска опрема, резервите на суровини итн.

Реакторот и неговите системи за сервисирање вклучуваат: самиот реактор со биолошка заштита , разменувачи на топлина, пумпи или единици за дување гас што ја циркулираат течноста за ладење, цевководи и фитинзи за циркулационото коло, уреди за повторно полнење на нуклеарно гориво, специјални системи за вентилација, системи за итно ладење итн.

За да се заштити персоналот на нуклеарната централа од изложеност на радијација, реакторот е опкружен со биолошка заштита, чии главни материјали се бетон, вода и серпентин песок. Опремата на колото на реакторот мора да биде целосно запечатена. Обезбеден е систем за следење на местата на можно истекување на течноста за ладење; се преземаат мерки за да се осигура дека истекувањето и прекините во колото не доведуваат до радиоактивни емисии и контаминација на просториите на нуклеарната централа и околината. Радиоактивниот воздух и мала количина на пареа на течноста за ладење, поради присуството на протекување од колото, се отстрануваат од просториите на нуклеарната централа без надзор со посебен систем за вентилација, во кој се обезбедени филтри за чистење и резервоари за држење гас за да се елиминира можноста на загадувањето на воздухот. Усогласеноста со правилата за безбедност од радијација од страна на персоналот на НПП се следи од службата за контрола на дозиметрија.

Присуството на биолошка заштита, специјални системи за вентилација и ладење во итни случаи и услуга за дозиметриско следење овозможува целосно да се заштити персоналот што работи на НПП од штетните ефекти на радиоактивното зрачење.

Нуклеарните централи, кои се најмодерниот тип на електрани, имаат голем број значајни предности во однос на другите типови електрани: во нормални работни услови, тие воопшто не ја загадуваат животната средина, не бараат поврзување со извор на суровини. материјали и, соодветно, може да се наоѓа речиси насекаде. Новите енергетски единици имаат капацитет речиси еднаков на оној на просечна хидроцентрала, но факторот на искористеност на инсталираната моќност во нуклеарната централа (80%) значително ја надминува оваа бројка за хидроцентрала или термоелектрана.

НПП практично немаат значителни недостатоци при нормални работни услови. Сепак, не може да не се забележи опасноста од нуклеарни централи под можни околности на виша сила: земјотреси, урагани итн. - овде старите модели на енергетски единици претставуваат потенцијална опасност од радијациона контаминација на териториите поради неконтролирано прегревање на реакторот.

Алтернативни извори на енергија.

Енергија на сонцето.

Во последно време нагло се зголеми интересот за проблемот со користење на сончевата енергија, бидејќи потенцијалните можности за енергија базирана на користење на директно сончево зрачење се исклучително високи.

Наједноставниот колектор на сончево зрачење е поцрнет метал (најчесто алуминиумски) лим, внатре во кој има цевки со течност што циркулира во него. Загреана од сончевата енергија апсорбирана од колекторот, течноста се испорачува за директна употреба.

Сончевата енергија е еден од најматеријално-интензивните видови на производство на енергија. Големото користење на сончевата енергија повлекува огромно зголемување на потребата за материјали и, следствено, на работна сила за екстракција на суровини, нивно збогатување, добивање материјали, производство на хелиостати, колектори, друга опрема и нивно транспортирање.

Досега, електричната енергија генерирана од сончевите зраци е многу поскапа од онаа што се добива со традиционалните методи. Научниците се надеваат дека експериментите што ќе ги спроведат на пилот-инсталации и станици ќе помогнат да се решат не само техничките, туку и економските проблеми.

Ветровита енергија.

Енергијата на подвижните воздушни маси е огромна. Резервите на енергијата на ветерот се повеќе од сто пати поголеми од хидроенергетските резерви на сите реки на планетата. Ветрови дува постојано и насекаде на земјата. Климатските услови овозможуваат развој на енергијата на ветерот на огромна територија.

Но, денес, моторите на ветер обезбедуваат само една илјадити дел од потребите за енергија во светот. Затоа, специјалисти за авиони кои знаат како да го изберат најсоодветниот профил на сечилото и да го проучат во тунел за ветер се вклучени во креирањето на дизајните на тркалото на ветерот, срцето на секоја ветерна електрана. Преку напорите на научниците и инженерите, создадени се широк спектар на дизајни на модерни турбини на ветер.

Енергија на Земјата.

Луѓето одамна знаат за спонтаните манифестации на гигантска енергија скриена во длабочините на земјината топка. Сеќавањето на човештвото содржи легенди за катастрофални вулкански ерупции кои однесоа милиони човечки животи и го променија изгледот на многу места на Земјата до непрепознатливост. Моќта на ерупција дури и на релативно мал вулкан е колосална, таа е многу пати поголема од моќта на најголемите електрани создадени од човечка рака. Точно, нема потреба да се зборува за директна употреба на енергијата на вулканските ерупции; луѓето сè уште немаат способност да го спречат овој бунтовен елемент.

Енергијата на Земјата е погодна не само за загревање на простории, како што е случајот во Исланд, туку и за производство на електрична енергија. Електраните што користат топли подземни извори работат подолго време. Првата ваква електрана, сè уште со многу мала моќност, била изградена во 1904 година во малиот италијански град Лардерело. Постепено, моќноста на електраната растеше, се повеќе и повеќе нови блокови беа пуштени во употреба, се користеа нови извори на топла вода, а денес моќноста на станицата веќе достигна импресивна вредност од 360 илјади киловати.

Пренос на електрична енергија.

Трансформатори.

Купивте фрижидер ZIL. Продавачот ве предупреди дека фрижидерот е дизајниран за напон од 220 V. А во вашата куќа напонот во мрежата е 127 V. Безнадежна ситуација? Воопшто не. Само треба да направите дополнителен трошок и да купите трансформатор.

Трансформатор- многу едноставен уред кој ви овозможува и зголемување и намалување на напонот. Конверзијата на наизменична струја се врши со помош на трансформатори. Трансформаторите првпат биле користени во 1878 година од рускиот научник П. Н. Јаблочков за напојување на „електричните свеќи“ што тој ги измислил, нов извор на светлина во тоа време. Идејата на П. Н. Јаблочков ја разви вработен во Московскиот универзитет И. Ф. Усагин, кој дизајнираше подобрени трансформатори.

Трансформаторот се состои од затворено железно јадро, на кое се поставени две (понекогаш и повеќе) намотки со жичани намотки (сл. 1). Едно од намотките, наречено примарна ликвидација, е поврзано со извор на наизменичен напон. Второто намотување, на кое е поврзано „оптоварувањето“, т.е. инструменти и уреди што трошат електрична енергија, се нарекува секундарно.

Работата на трансформаторот се заснова на феноменот на електромагнетна индукција. Кога наизменичната струја минува низ примарното намотување, во железното јадро се појавува наизменичен магнетен тек, кој возбудува индуциран емф во секое намотување. Покрај тоа, моменталната вредност на индуцираниот емф д Всекое вртење на примарното или секундарното намотување според законот на Фарадеј се одредува со формулата:

e = - Δ F/ Δ т

Ако Ф= Ф 0 сosωt, тогаш

e = ω Ф 0 грев ω т , или

e = Е 0 грев ω т ,

Каде Е 0 = ω Ф 0 - амплитуда на ЕМП во еден свиок.

Во примарната ликвидација, која има n 1врти, вкупно индуцирана емф д 1 еднаква на стр 1 д.

Во секундарното намотување има вкупен емф. e 2еднаква на p 2 e,Каде n 2- бројот на вртења на оваа ликвидација.

Го следи тоа

д 1 e 2 = n 1 n 2 . (1)

Збирен напон u 1 , се применува на примарната ликвидација, и ЕМП д 1 треба да биде еднаков на падот на напонот во примарното намотување:

u 1 + д 1 = јас 1 Р 1 , Каде Р 1 - активен отпор на ликвидацијата, и јас 1 - моментална сила во него. Оваа равенка следи директно од општата равенка. Обично активниот отпор на ликвидацијата е мал и јас 1 Р 1 може да се занемари. Затоа

u 1 ≈ -д 1 . (2)

Кога секундарното намотување на трансформаторот е отворено, во него не тече струја и важи следнава врска:

u 2 ≈ - д 2 . (3)

Бидејќи моменталните вредности на емф д 1 И д 2 промена во фаза, тогаш нивниот сооднос во формулата (1) може да се замени со односот на ефективни вредности Е 1 И Е 2 од овие ЕМП или, земајќи ги предвид еднаквостите (2) и (3), односот на ефективните вредности на напонот U 1 и ти 2 .

У 1 / U 2 = Е 1 / Е 2 = n 1 / n 2 = к . (4)

Магнитуда кнаречен сооднос на трансформација. Ако к>1, тогаш трансформаторот се намалува, кога к <1 - се зголемува

Кога секундарното коло за намотување е затворено, струјата тече во него. Потоа соодносот u 2 ≈ - д 2 повеќе не е точно исполнето, а соодветно и врската помеѓу У 1 и ти 2 станува посложена отколку во равенката (4).

Според законот за зачувување на енергијата, моќноста во примарното коло мора да биде еднаква на моќноста во секундарното коло:

У 1 Јас 1 = У 2 Јас 2, (5)

Каде Јас 1 И Јас 2 - ефективни вредности на сила во примарните и секундарните намотки.

Го следи тоа

У 1 / U 2 = Јас 1 / Јас 2 . (6)

Тоа значи дека со неколкукратно зголемување на напонот со помош на трансформатор, ја намалуваме струјата за иста количина (и обратно).

Поради неизбежните загуби на енергија поради ослободување на топлина во намотките и железното јадро, равенките (5) и (6) се приближно задоволни. Сепак, во современите моќни трансформатори, вкупните загуби не надминуваат 2-3%.

Во секојдневната практика честопати треба да се занимаваме со трансформатори. Покрај оние трансформатори кои сакаме-не сакаме да ги користиме поради тоа што индустриските уреди се дизајнирани за еден напон, а градската мрежа користи друг, треба да се справиме и со автомобилски машини. Бобината е трансформатор кој се зголемува. За да се создаде искра што ја запали работната смеса, потребен е висок напон кој го добиваме од акумулаторот на автомобилот, откако прво ќе ја претвориме директната струја на батеријата во наизменична струја со помош на прекинувач. Не е тешко да се разбере дека, до губење на енергијата што се користи за загревање на трансформаторот, како што се зголемува напонот, струјата се намалува и обратно.

Машините за заварување бараат трансформатори кои се намалуваат. Заварувањето бара многу високи струи, а трансформаторот на машината за заварување има само едно излезно вртење.

Веројатно забележавте дека јадрото на трансформаторот е направено од тенки лимови од челик. Ова е направено за да не се изгуби енергија при конверзија на напон. Во лимниот материјал, вртложните струи ќе играат помала улога отколку во цврстиот материјал.

Дома имате работа со мали трансформатори. Што се однесува до моќните трансформатори, тие се огромни структури. Во овие случаи, јадрото со намотки се става во резервоар исполнет со масло за ладење.

Пренос на електрична енергија

Потрошувачите на струја се насекаде. Се произведува на релативно малку места блиску до извори на гориво и хидро ресурси. Затоа, постои потреба да се пренесува електрична енергија на растојанија кои понекогаш достигнуваат стотици километри.

Но, преносот на електрична енергија на долги растојанија е поврзан со забележителни загуби. Факт е дека додека струјата тече низ далноводите, таа ги загрева. Во согласност со законот Џоул-Ленц, енергијата потрошена за загревање на жиците на линијата се одредува со формулата

каде што R е отпорот на линијата. Со голема должина на линијата, преносот на енергија може да стане генерално непрофитабилен. За да ги намалите загубите, можете, се разбира, да го следите патот на намалување на отпорот R на линијата со зголемување на површината на пресекот на жиците. Но, за да го намалите R, на пример, за 100 пати, треба да ја зголемите масата на жицата исто така за 100 пати. Јасно е дека не може да се дозволи толку големо трошење на скапи обоени метали, а да не зборуваме за тешкотиите за прицврстување на тешки жици на високи јарболи итн. Затоа, загубите на енергија во водот се намалуваат на друг начин: со намалување на струјата во линијата. На пример, намалувањето на струјата за 10 пати ја намалува количината на топлина ослободена во проводниците за 100 пати, т.е.

Бидејќи моменталната моќност е пропорционална на производот на струјата и напонот, за да се одржи пренесената моќност, неопходно е да се зголеми напонот во далноводот. Покрај тоа, колку е подолг далноводот, толку е попрофитабилно да се користи повисок напон. На пример, во високонапонскиот далновод Волжскаја ХЕ - Москва се користи напон од 500 kV. Во меѓувреме, генераторите на наизменична струја се изградени за напони кои не надминуваат 16-20 kV, бидејќи повисок напон би барал да се преземат посложени посебни мерки за изолација на намотките и другите делови на генераторите.

Затоа во големите електрани се инсталирани трансформатори за засилување. Трансформаторот го зголемува напонот во водот за иста количина како што ја намалува струјата. Загубите на струја се мали.

За директно користење на електрична енергија во електричните погонски мотори на машински алати, во мрежата за осветлување и за други намени, напонот на краевите на водот мора да се намали. Ова се постигнува со помош на трансформатори кои се спуштаат. Покрај тоа, обично намалување на напонот и, соодветно, зголемување на струјата се јавува во неколку фази. Во секоја фаза, напонот станува се помалку и помалку, а територијата покриена со електричната мрежа станува поширока. Дијаграмот на пренос и дистрибуција на електрична енергија е прикажан на сликата.

Електроцентралите во голем број региони во земјата се поврзани со високонапонски далноводи, формирајќи заедничка електрична мрежа на која се поврзани потрошувачите. Таквата асоцијација се нарекува електроенергетски систем. Енергетскиот систем обезбедува непречено снабдување со енергија на потрошувачите без разлика на нивната локација.

Користење на електрична енергија.

Употребата на електрична енергија во различни области на науката.

Микропроцесорите го забрзаа растот на роботиката. Повеќето од роботите кои се користат во моментов припаѓаат на таканаречената прва генерација, а се користат за заварување, сечење, пресување, обложување итн. Роботите од втората генерација кои ги заменуваат се опремени со уреди за препознавање на околината. А „интелектуалните“ роботи од третата генерација ќе „гледаат“, „чувствуваат“ и „слушаат“. Научниците и инженерите ги именуваат нуклеарната енергија, истражувањето на вселената, транспортот, трговијата, складирањето, медицинската нега, преработката на отпадот и развојот на богатството на океанското дно меѓу областите со најголем приоритет за користење роботи. Поголемиот дел од роботите работат на електрична енергија, но зголемувањето на потрошувачката на електрична енергија од роботите се компензира со намалување на трошоците за енергија во многу енергетски интензивни производни процеси поради воведувањето на порационални методи и нови технолошки процеси за заштеда на енергија.

· присуство на широка мрежа на различни банки на податоци, вклучително и јавни;

· претворање на информациите во еден од најважните фактори во економскиот, националниот и личниот развој;

· слободна циркулација на информации во општеството.

Таквата транзиција од индустриско општество во „информативна цивилизација“ стана возможна во голема мера поради развојот на енергијата и обезбедувањето пригоден тип на енергија за пренос и употреба - електрична енергија.

Електрична енергија во производството.

Струја во домот.

Електричната енергија е суштински асистент во секојдневниот живот. Секојдневно се справуваме со неа и, веројатно, повеќе не можеме да си го замислиме животот без неа. Сети се кога последен пат ти беа исклучени светлата, односно немаше струја во куќата, сети се како се заколна дека немаш време да направиш ништо и ти треба светлина, ти треба телевизор, котел и куп други електрични апарати. На крајот на краиштата, ако засекогаш ја изгубиме моќта, едноставно ќе се вратиме во оние древни времиња кога храната се вареше на оган и живеевме во ладни вигвами.

Цела песна може да се посвети на важноста на електричната енергија во нашите животи, таа е толку важна во нашите животи и ние сме толку навикнати на неа. Иако веќе не забележуваме дека доаѓа во нашите домови, кога ќе се исклучи, станува многу непријатно.

Ценете ја електричната енергија!

Библиографија.

1. Учебник од С.В. Громов „Физика, 10-то одделение“. Москва: Просветителство.

2. Енциклопедиски речник на млад физичар. Соединение. В.А. Чујанов, Москва: Педагогија.

3. Елион Л., Вилконс У.. Физика. Москва: Наука.

4. Koltun M. Светот на физиката. Москва.

5. Извори на енергија. Факти, проблеми, решенија. Москва: Наука и технологија.

6. Нетрадиционални извори на енергија. Москва: Знаење.

7. Јудасин Л.С.. Енергија: проблеми и надежи. Москва: Просветителство.

8. Подгорни А.Н. Водородна енергија. Москва: Наука.

Популарни

Колку галаксии во универзумот му се познати на современиот човек?

« Како изгледаат другите ѕвезди однадвор?Веќе рековме, но како надворешниот набљудувач би го видел нашиот Сончев систем и нашата ѕвезда Сонце? Судејќи по ... »

Сончев систем - светот во кој живееме Локацијата на нашата галаксија во универзумот

« Првата егзопланета - планета која се наоѓа надвор од Сончевиот систем и орбитира околу друга ѕвезда во нашата галаксија - беше откриена од астрономи околу 20... »

Како ја изградивме иднината на Русија

« Веќе неколку децении, психолозите упорно се интересираат за два начина на размислување: оној што го активира портретот на лута жена и ... »