Sažetak lekcije "Proizvodnja i korištenje električne energije". Proizvodnja, prijenos i korištenje električne energije

sažetak

u fizici

na temu "Proizvodnja, prijenos i korištenje električne energije"

Učenici 11. razreda A

MOU škola broj 85

Katarine.

Učitelj, nastavnik, profesor:

2003

Apstraktni plan.

Uvod.

1. Proizvodnja energije.

1. vrste elektrana.

2. alternativnih izvora energije.

2. Prijenos električne energije.

• transformatori.

3.

Uvod.

Rođenje energije dogodilo se prije nekoliko milijuna godina, kada su ljudi naučili koristiti vatru. Vatra im je davala toplinu i svjetlost, bila je izvor inspiracije i optimizma, oružje protiv neprijatelja i divljih životinja, lijek, pomoćnik u poljoprivredi, konzervans hrane, tehnološki alat itd.

Pojavio se prekrasan mit o Prometeju, koji je ljudima dao vatru Drevna grčka mnogo kasnije nego su u mnogim dijelovima svijeta savladane metode prilično sofisticiranog rukovanja vatrom, njezine proizvodnje i gašenja, očuvanja požara i racionalnog korištenja goriva.

Dugi niz godina vatra se održavala sagorijevanjem biljnih energenata (drvo, grmlje, trska, trava, suhe alge i dr.), a potom se otkrilo da je za održavanje vatre moguće koristiti fosilne tvari: ugljen, naftu. , škriljac, treset.

Danas je energija i dalje glavna komponenta ljudskog života. Omogućuje stvaranje razni materijali, jedan je od glavnih čimbenika razvoja novih tehnologija. Jednostavno rečeno, bez svladavanja razne vrste energije, osoba nije u stanju u potpunosti postojati.

Proizvodnja energije.

Vrste elektrana.

Termoelektrana (TPP), elektrana koja generira električnu energiju kao rezultat pretvorbe toplinske energije koja se oslobađa tijekom izgaranja fosilnih goriva. Prve termoelektrane pojavile su se krajem 19. stoljeća i postale su rasprostranjene. Sredinom 70-ih godina 20. stoljeća termoelektrane su bile glavni tip elektrana.

U termoelektranama se kemijska energija goriva prvo pretvara u mehaničku, a zatim u električnu energiju. Gorivo za takvu elektranu može biti ugljen, treset, plin, uljni škriljac, loživo ulje.

Termoelektrane se dijele na kondenzacija(IES), dizajniran za proizvodnju samo električne energije, i kombinirane toplinske i elektrane(CHP), uz proizvodnju električne energije Termalna energija kao Vruća voda i par. Velike IES-ove regionalnog značaja nazivaju se državne područne elektrane (GRES).

Najjednostavniji shematski dijagram IES-a na ugljen prikazan je na slici. Ugljen se dovodi u bunker za gorivo 1, a iz njega - u postrojenje za drobljenje 2, gdje se pretvara u prašinu. Ugljena prašina ulazi u peć generatora pare (parni kotao) 3, koji ima sustav cijevi u kojima kruži kemijski pročišćena voda, nazvana napojna voda. U kotlu se voda zagrijava, isparava, a nastala zasićena para se dovede na temperaturu od 400-650 °C i pod pritiskom od 3-24 MPa kroz parni cjevovod ulazi u parnu turbinu 4. Para parametri ovise o snazi ​​jedinica.

Termokondenzacijske elektrane imaju nisku učinkovitost (30-40%), jer se najveći dio energije gubi s dimnim plinovima i rashladnom vodom kondenzatora. Povoljno je graditi IES u neposrednoj blizini mjesta vađenja goriva. Istodobno, potrošači električne energije mogu se nalaziti na znatnoj udaljenosti od stanice.

kombinirana toplana i elektrana razlikuje se od kondenzacijske stanice posebnom toplinskom i energetskom turbinom s ugrađenom ekstrakcijom pare. U CHPP se jedan dio pare u potpunosti koristi u turbini za proizvodnju električne energije u generatoru 5 i zatim ulazi u kondenzator 6, dok se drugi dio, koji ima visoku temperaturu i tlak, uzima iz međufaza elektrane. turbina i služi za opskrbu toplinom. Kondenzatna pumpa 7 kroz deaerator 8, a zatim napojna pumpa 9 se dovodi u generator pare. Količina pare koja se ekstrahira ovisi o potrebama poduzeća za toplinskom energijom.

Učinkovitost CHP doseže 60-70%. Takve se stanice obično grade u blizini potrošača - industrijskih poduzeća ili stambenih područja. Najčešće rade na uvozno gorivo.

Znatno manje raširen termalne stanice s plinska turbina(GTPS), parni plin(PGES) i dizel postrojenja.

U komori za izgaranje GTPP-a gori plin ili tekuće gorivo; proizvodi izgaranja s temperaturom od 750-900 ºS ulaze u plinsku turbinu koja rotira električni generator. Učinkovitost takvih termoelektrana je obično 26-28%, snaga je do nekoliko stotina MW . GTPP-ovi se obično koriste za pokrivanje vršnih električnih opterećenja. Učinkovitost SGPP može doseći 42 - 43%.

Najisplativije su velike termoelektrane s parnom turbinom (skraćeno TE). Većina termoelektrana u našoj zemlji kao gorivo koristi ugljenu prašinu. Za proizvodnju 1 kWh električne energije potrebno je nekoliko stotina grama ugljena. U parnom kotlu, preko 90% energije koju oslobađa gorivo prenosi se na paru. U turbini se kinetička energija mlaznica pare prenosi na rotor. Osovina turbine je čvrsto povezana s osovinom generatora.

Moderne parne turbine za termoelektrane su vrlo napredni, brzi, visoko ekonomični strojevi s dugim vijekom trajanja. Njihova snaga u verziji s jednom osovinom doseže 1 milijun 200 tisuća kW, a to nije granica. Takvi strojevi su uvijek višestupanjski, odnosno obično imaju nekoliko desetaka diskova s ​​radnim lopaticama i isto toliko, ispred svakog diska, skupina mlaznica kroz koje struji mlaz pare. Tlak i temperatura pare postupno se smanjuju.

Iz kolegija fizike poznato je da učinkovitost toplinskih motora raste s povećanjem početne temperature radnog fluida. Stoga se para koja ulazi u turbinu dovodi do visokih parametara: temperatura je gotovo do 550 ° C, a tlak je do 25 MPa. Učinkovitost TPP doseže 40%. Većina energije se gubi zajedno s vrućom ispušnom parom.

Hidroelektrana (HE), kompleks građevina i opreme kroz koje se energija protoka vode pretvara u električnu energiju. HE se sastoji od serijskog kruga hidraulične konstrukcije, osigurava potrebnu koncentraciju protoka vode i stvaranje tlaka, te energetska oprema koja pretvara energiju vode koja se kreće pod pritiskom u mehaničku energiju rotacije, koja se, pak, pretvara u električnu energiju.

Glava hidroelektrane nastaje koncentracijom pada rijeke u korištenom dijelu uz branu, odn. izvođenje, ili brana i derivacija zajedno. Glavna energetska oprema HE nalazi se u zgradi HE: u strojarnici elektrane - hidraulične jedinice, pomoćna oprema, uređaji za automatsko upravljanje i nadzor; u središnjem upravljačkom mjestu - operatersko-dispečerskoj konzoli odn operater hidroelektrane. Pojačavanje transformatorska podstanica smještene unutar zgrade elektrane i u zasebnim zgradama ili na otvorenim prostorima. Uređaji za distribucijučesto se nalazi na otvorenom prostoru. Zgrada elektrane može se podijeliti na dijelove s jednom ili više jedinica i pomoćne opreme, odvojene od susjednih dijelova zgrade. U zgradi HE ili unutar nje stvara se montažno mjesto za montažu i popravak različite opreme te za pomoćne poslove održavanja HE.

Po instalirani kapacitet(u MW) razlikovati hidroelektrane snažan(Sv. 250), srednji(do 25) i mali(do 5). Snaga hidroelektrane ovisi o tlaku (razlici između razina uzvodno i nizvodno ), brzina protoka vode koja se koristi u hidrauličkim turbinama i učinkovitost hidrauličke jedinice. Iz niza razloga (zbog npr. sezonskih promjena vodostaja u akumulacijama, varijabilnosti opterećenja elektroenergetskog sustava, popravka hidroelektrana ili hidrauličkih građevina i sl.) tlak i protok vode su konstantno mijenja, a uz to se mijenja i protok pri regulaciji snage HE. Postoje godišnji, tjedni i dnevni ciklusi rada HE.

Prema maksimalno iskorištenom tlaku HE se dijele na visokotlačni(preko 60 m), srednji pritisak(od 25 do 60 m) i niski pritisak(od 3 do 25 m). Na ravnim rijekama tlak rijetko prelazi 100 m, u planinskim uvjetima, kroz branu, moguće je stvoriti pritiske do 300 m i više, a uz pomoć izvođenja - do 1500 m. Podjela hidroelektrane prema korištenom tlaku je okvirna, uvjetna.

Prema shemi korištenja vodnih resursa i koncentraciji tlaka, HE se obično dijele na kanal, blizu brane, preusmjeravanje s tlačnim i beztlačnim izvođenjem, mješovito, crpno skladište i plima.

U protočnim i uzbranskim HE tlak vode stvara brana koja blokira rijeku i podiže razinu vode u uzvodnom dijelu. Pritom je neizbježna i neka poplava riječne doline. Protočne i uzbranske hidroelektrane grade se kako na niskim rijekama s puno vode, tako i na planinskim rijekama, u uskim stisnutim dolinama. Protočne HE karakteriziraju padovi do 30-40 m.

Pri višim tlakovima pokazuje se nepraktičnim prenijeti hidrostatski tlak vode na zgradu elektrane. U ovom slučaju, vrsta brana Hidroelektrana, u kojoj je tlačni front cijelom dužinom blokiran branom, a zgrada hidroelektrane smještena iza brane, graniči nizvodno.

Druga vrsta rasporeda blizu brane Hidroelektrana odgovara planinskim uvjetima s relativno malim protokom rijeka.

NA derivacijski Hidroelektrična koncentracija pada rijeke stvara se derivacijom; voda se na početku korištene dionice rijeke odvodi iz riječnog kanala vodnom cijevi, s nagibom znatno manjim od prosječnog nagiba rijeke na ovoj dionici i uz ravnanje zavoja i zavoja kanala. Završetak derivacije dovodi se na lokaciju zgrade HE. Otpadne vode se ili vraćaju u rijeku ili dovode u sljedeću preusmjernu HE. Derivacija je korisna kada je nagib rijeke visok.

Posebno mjesto među HE zauzimaju crpne akumulacijske elektrane(PSPP) i plimne elektrane(PES). Izgradnja crpne elektrane posljedica je sve veće potražnje za vršnom snagom u velikim energetskim sustavima, što određuje proizvodni kapacitet potreban za pokrivanje vršnih opterećenja. Sposobnost crpne elektrane da akumulira energiju temelji se na činjenici da slobodna energija u energetskom sustavu u određenom vremenskom razdoblju Električna energija koriste ga crpne akumulacijske elektrane koje, radeći u pumpnom režimu, pumpaju vodu iz akumulacije u gornji akumulacijski bazen. Tijekom vršnog opterećenja, akumulirana energija se vraća u elektroenergetski sustav (ulazi voda iz gornjeg bazena cevovod i rotira hidraulične jedinice koje rade u režimu strujnog generatora).

PES pretvaraju energiju morske plime u električnu energiju. Električna snaga plimnih hidroelektrana, zbog nekih značajki povezanih s periodičnom prirodom plime i oseke, može se koristiti u elektroenergetskim sustavima samo u sprezi s energijom regulacijskih elektrana, koje kompenziraju nestanke struje plimnih elektrana tijekom dan ili mjeseci.

Najvažnija značajka hidroenergetskih resursa u usporedbi s izvorima goriva i energije je njihova kontinuirana obnova. Nedostatak potrebe za gorivom za HE određuje nisku cijenu električne energije proizvedene u HE. Dakle, izgradnja hidroelektrana, unatoč značajnim, specifičnim kapitalnim ulaganjima po 1 kW instalirani kapacitet i dugo vrijeme izgradnje, bio je i jest od velike važnosti, posebice kada je povezan s smještajem elektro intenzivnih industrija.

Nuklearna elektrana (NPP), elektrana u kojoj se atomska (nuklearna) energija pretvara u električnu. Generator energije u nuklearnoj elektrani je nuklearni reaktor. Toplina koja se oslobađa u reaktoru kao rezultat lančana reakcija nuklearna fisija nekih teških elemenata, zatim se, kao iu konvencionalnim termoelektranama (TE), pretvara u električnu energiju. Za razliku od termoelektrana koje rade na fosilna goriva, nuklearne elektrane rade na nuklearno gorivo(na temelju 233 U, 235 U, 239 Pu). Utvrđeno je da svjetski energetski resursi nuklearnog goriva (uran, plutonij itd.) znatno premašuju energetske resurse prirodni resursi organski, gorivo (nafta, ugljen, prirodni plin, itd.). To otvara široke izglede za zadovoljavanje brzo rastuće potražnje za gorivom. Osim toga, potrebno je voditi računa o sve većem obujmu potrošnje ugljena i nafte za tehnološke potrebe svjetskog gospodarstva. kemijska industrija, koja postaje ozbiljna konkurencija termoelektranama. Unatoč otkriću novih nalazišta organskog goriva i poboljšanju metoda za njegovo vađenje, svijet teži relativnom povećanju njegove cijene. To stvara najteže uvjete za zemlje s ograničenim rezervama fosilnih goriva. Očigledna je potreba za brzim razvojem nuklearne energije, koja već sada zauzima istaknuto mjesto u energetskoj bilanci niza industrijske zemlje mir.

kružni dijagram NPP sa nuklearni reaktor, koji ima vodeno hlađenje, prikazan je na sl. 2. Toplina stvorena u jezgra reaktor rashladna tekućina, uzima voda 1. kruga, koju cirkulacijska pumpa pumpa kroz reaktor. Zagrijana voda iz reaktora ulazi u izmjenjivač topline (generator pare) 3, gdje prenosi toplinu primljenu u reaktoru na vodu 2. kruga. Voda iz 2. kruga isparava u generatoru pare i nastaje para koja zatim ulazi u turbinu 4.

Najčešće se u nuklearnim elektranama koriste 4 vrste reaktora toplinskih neutrona:

1) voda-voda s običnom vodom kao moderatorom i rashladnom tekućinom;

2) grafit-voda s vodenim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom;

3) teška voda s vodenim rashladnim sredstvom i teška voda kao moderator;

4) grafit - plin s plinskim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom.

Izbor pretežno korištenog tipa reaktora određen je uglavnom akumuliranim iskustvom u nosaču reaktora, kao i dostupnošću potrebnih industrijska oprema, rezerve sirovina itd.

Reaktor i njegovi prateći sustavi uključuju: sam reaktor s biološkim zaštita , izmjenjivači topline, pumpe ili instalacije za puhanje plina koje cirkuliraju rashladno sredstvo, cjevovodi i spojnice za cirkulaciju kruga, uređaji za ponovno punjenje nuklearnog goriva, sustavi posebne ventilacije, hlađenja u nuždi itd.

Radi zaštite osoblja NEK od izlaganja zračenju, reaktor je okružen biološkom zaštitom, čiji su glavni materijali beton, voda, serpentinski pijesak. Oprema reaktorskog kruga mora biti potpuno zatvorena. Predviđen je sustav praćenja mjesta mogućeg istjecanja rashladne tekućine, poduzimaju se mjere da pojava curenja i prekida u krugu ne dovede do radioaktivnih emisija i onečišćenja prostora NEK i okolnog prostora. Radioaktivni zrak i mala količina para rashladne tekućine, zbog prisutnosti curenja iz kruga, uklanjaju se iz nenadziranih prostorija NEK poseban sustav ventilacija, u kojoj su, kako bi se isključila mogućnost onečišćenja zraka, predviđeni filteri za čišćenje i držači plina. Služba dozimetrijskog nadzora prati poštivanje pravila radijacijske sigurnosti od strane osoblja NEK.

NEK, kojih je najviše moderan izgled elektrane imaju niz značajnih prednosti u odnosu na druge vrste elektrana: u normalnim radnim uvjetima, one apsolutno ne zagađuju okoliš, ne zahtijevaju vezanje za izvor sirovina i, sukladno tome, mogu se postaviti gotovo bilo gdje. Novi pogonski agregati imaju kapacitet od gotovo jednaka snaga prosječna HE, međutim, faktor iskorištenosti instaliranih kapaciteta u nuklearnim elektranama (80%) znatno je veći od faktora iskorištenosti HE ili TE.

Praktički nema značajnih nedostataka nuklearnih elektrana u normalnim uvjetima rada. No, ne može se ne primijetiti opasnost od nuklearnih elektrana pod mogućim okolnostima više sile: potresi, uragani itd. - ovdje stari modeli energetskih jedinica predstavljaju potencijalnu opasnost od radijacijske kontaminacije teritorija zbog nekontroliranog pregrijavanja reaktora.

Alternativni izvori energije.

Energija sunca.

U posljednje vrijeme drastično se povećao interes za problem korištenja sunčeve energije, jer je potencijal za energiju temeljenu na korištenju izravnog sunčevog zračenja iznimno velik.

Najjednostavniji kolektor sunčevog zračenja je pocrnjeli metalni (obično aluminijski) lim, unutar kojeg se nalaze cijevi u kojima cirkulira tekućina. Zagrijana sunčevom energijom koju apsorbira kolektor, tekućina se isporučuje za izravnu upotrebu.

Sunčeva energija je jedna od materijalno najintenzivnijih vrsta proizvodnje energije. Velika upotreba sunčeve energije povlači gigantski porast potrebe za materijalima, a time i za radnim resursima za vađenje sirovina, njihovo obogaćivanje, proizvodnju materijala, proizvodnju heliostata, kolektora, druge opreme, i njihov transport.

Do sada je električna energija koju proizvode sunčeve zrake puno skuplja od one dobivene tradicionalnim metodama. Znanstvenici se nadaju da će eksperimenti koje će provoditi na eksperimentalnim postrojenjima i postajama pomoći u rješavanju ne samo tehničkih, već i ekonomski problemi.

energija vjetra.

Energija kretanja zračnih masa je ogromna. Rezerve energije vjetra više su od stotinu puta veće od rezervi hidroenergije svih rijeka planeta. Vjetrovi pušu stalno i posvuda na zemlji. Klimatski uvjeti omogućuju razvoj energije vjetra na velikom području.

No ovih dana motori na vjetar pokrivaju samo tisućiti dio svjetskih energetskih potreba. Zato dizajn vjetrobranskog kotača, srca svake vjetroelektrane, uključuje graditelje zrakoplova koji su u mogućnosti odabrati najprikladniji profil lopatice i proučavati ga u aerotunelu. Naporima znanstvenika i inženjera stvorena je široka paleta dizajna modernih vjetroagregata.

Zemljina energija.

Od davnina ljudi su znali za elementarne manifestacije divovske energije koja vreba u dubinama globus. Sjećanje čovječanstva čuva legende o katastrofalnim vulkanskim erupcijama koje su odnijele milijune ljudski životi, neprepoznatljivo promijenio lice mnogih mjesta na Zemlji. Snaga erupcije čak i relativno malog vulkana je kolosalna, mnogo puta premašuje snagu najvećih elektrana stvorenih ljudskim rukama. Istina, ne treba govoriti o izravnom korištenju energije vulkanskih erupcija, zasad ljudi nemaju priliku obuzdati ovaj neposlušni element.

Energija Zemlje pogodna je ne samo za grijanje prostora, kao što je slučaj na Islandu, već i za proizvodnju električne energije. Elektrane na tople podzemne izvore rade već duže vrijeme. Prva takva elektrana, još uvijek prilično male snage, izgrađena je 1904. godine u malom talijanskom gradiću Larderello. Postupno je rastao kapacitet elektrane, puštalo se u pogon sve više novih jedinica, korišteni su novi izvori tople vode, a danas je snaga stanice već dosegla impresivnu vrijednost od 360 tisuća kilovata.

Prijenos električne energije.

Transformatori.

Kupili ste ZIL hladnjak. Prodavač vas je upozorio da je hladnjak predviđen za mrežni napon od 220 V. A u vašoj kući je mrežni napon 127 V. Zastoj? Nikako. Samo treba učiniti dodatni trošak i kupiti transformator.

Transformator- vrlo jednostavan uređaj koji vam omogućuje i povećanje i smanjenje napona. transformacija naizmjenična struja provodi se pomoću transformatora. Po prvi put transformatore je 1878. upotrijebio ruski znanstvenik P. N. Yablochkov za napajanje "električnih svijeća" koje je izumio, novog izvora svjetlosti u to vrijeme. Ideju P. N. Yablochkova razvio je I. F. Usagin, zaposlenik Moskovskog sveučilišta, koji je dizajnirao poboljšane transformatore.

Transformator se sastoji od zatvorene željezne jezgre na koju su postavljene dvije (ponekad i više) zavojnice sa žičanim namotima (slika 1). Jedan od namota, nazvan primarni, spojen je na izvor izmjeničnog napona. Drugi namot, na koji je spojeno "opterećenje", tj. uređaji i uređaji koji troše električnu energiju, naziva se sekundarni.

Djelovanje transformatora temelji se na fenomenu elektromagnetske indukcije. Kada izmjenična struja prolazi kroz primarni namot, u željeznoj jezgri pojavljuje se izmjenični magnetski tok koji pobuđuje indukcijski EMF u svakom namotu. Štoviše, trenutna vrijednost indukcijske emf eu svaki zavoj primarnog ili sekundarnog namota prema Faradayjevu zakonu određuje se formulom:

e = -Δ Ž/Δ t

Ako je a F= F 0 sosωt, dakle

e = ω F 0grijehω t, ili

e =E 0 grijehω t ,

gdje E 0 \u003d ω F 0 - amplituda EMF-a u jednom okretu.

U primarnom namotu, koji ima p 1 zavoja, ukupna indukcijska emf e 1 jednako je n 1 e.

U sekundarnom namotu postoji ukupni EMF. e 2 jednako je n 2 e, gdje p 2 je broj zavoja ovog namota.

Otuda slijedi da

e 1 e 2 \u003d n 1 n 2. (1)

Zbroj napona u 1 , primijenjen na primarni namot, i EMF e 1 treba biti jednak padu napona u primarnom namotu:

u 1 + e 1 = i 1 R 1 , gdje R 1 je aktivni otpor namota, i i 1 je struja u njemu. Ova jednadžba slijedi izravno iz opće jednadžbe. Obično je aktivni otpor namota mali i član i 1 R 1 može se zanemariti. Tako

u 1 ≈ - e 1. (2)

Kada je sekundarni namot transformatora otvoren, struja u njemu ne teče, a odvija se relacija:

u 2 ≈ - e 2 . (3)

Budući da su trenutne vrijednosti emf e 1 i e 2 promjena faze, tada se njihov omjer u formuli (1) može zamijeniti omjerom efektivnih vrijednosti E 1 iE 2 ove EMF-ove ili, uzimajući u obzir jednakosti (2) i (3), omjerom efektivne vrijednosti napon U 1 i U 2 .

U 1 /U 2 = E 1 / E 2 = n 1 / n 2 = k. (4)

Vrijednost k nazvan omjerom transformacije. Ako k>1, tada je transformator step-down, s k<1 - povećavajući.

Kada je krug sekundarnog namota zatvoren, struja teče u njemu. Zatim odnos u 2 ≈ - e 2 više nije točno zadovoljena, a prema tome i veza između U 1 i U 2 postaje složeniji nego u jednadžbi (4).

Prema zakonu održanja energije, snaga u primarnom krugu mora biti jednaka snazi ​​u sekundarnom krugu:

U 1 ja 1 = U 2 ja 2, (5)

gdje ja 1 i ja 2 - efektivne vrijednosti sile u primarnom i sekundarnom namotu.

Otuda slijedi da

U 1 /U 2 = ja 1 / ja 2 . (6)

To znači da višestrukim povećanjem napona uz pomoć transformatora smanjujemo struju za isti iznos (i obrnuto).

Zbog neizbježnih gubitaka energije za stvaranje topline u namotima i željeznoj jezgri, jednadžbe (5) i (6) su približno ispunjene. Međutim, u modernim transformatorima velike snage, ukupni gubici ne prelaze 2-3%.

U svakodnevnoj praksi često se morate nositi s transformatorima. Uz one transformatore koje koristimo, htjeli-ne htjeli, s obzirom na to da su industrijski uređaji predviđeni za jedan napon, a drugi se koristi u gradskoj mreži, osim njih, moramo se baviti i automotuljima. Bobina je pojačani transformator. Za stvaranje iskre koja pali radnu smjesu potreban je visoki napon koji dobivamo iz akumulatora automobila, nakon što prvo pretvorimo istosmjernu struju baterije u izmjeničnu struju pomoću prekidača. Lako je vidjeti da, sve do gubitka energije koja se koristi za zagrijavanje transformatora, kako se napon povećava, struja se smanjuje i obrnuto.

Strojevi za zavarivanje zahtijevaju transformatore za smanjenje snage. Zavarivanje zahtijeva vrlo velike struje, a transformator aparata za zavarivanje ima samo jedan izlazni zavoj.

Vjerojatno ste primijetili da je jezgra transformatora izrađena od tankih čeličnih limova. To se radi kako se ne bi gubila energija tijekom pretvorbe napona. U pločastim materijalima vrtložne struje će igrati manju ulogu nego u čvrstom materijalu.

Kod kuće imate posla s malim transformatorima. Što se tiče snažnih transformatora, to su ogromne strukture. U tim slučajevima se jezgra s namotima stavlja u spremnik napunjen rashladnim uljem.

Prijenos električne energije

Potrošači električne energije su posvuda. Proizvodi se na relativno malo mjesta u blizini izvora goriva i vode. Stoga postaje potrebno prenositi električnu energiju na udaljenosti koje ponekad dosežu stotine kilometara.

No prijenos električne energije na velike udaljenosti povezan je sa značajnim gubicima. Činjenica je da ih struja, prolazeći kroz vodove, zagrijava. U skladu s Joule-Lenzovim zakonom, energija utrošena na zagrijavanje žica linije određuje se formulom

gdje je R otpor linije. S dugom linijom prijenos energije može postati općenito neekonomičan. Da biste smanjili gubitke, možete, naravno, slijediti put smanjenja otpora R linije povećanjem površine poprečnog presjeka žica. Ali da bi se R, na primjer, smanjio za faktor 100, masa žice se također mora povećati za faktor 100. Jasno je da se ne može dopustiti tako veliki utrošak skupog obojenog metala, a da ne spominjemo poteškoće pričvršćivanja teških žica na visoke jarbole itd. Stoga se gubici energije u liniji smanjuju na drugi način: smanjenjem struje u liniji. Na primjer, smanjenje struje za faktor 10 smanjuje količinu topline koja se oslobađa u vodičima za 100 puta, tj. postiže se isti učinak kao kod stostrukog ponderiranja žice.

Budući da je strujna snaga proporcionalna umnošku jačine struje i napona, kako bi se održala odašena snaga, potrebno je povećati napon u dalekovodu. Štoviše, što je dalekovod duži, to je isplativije koristiti veći napon. Tako, na primjer, u visokonaponskom dalekovodu Volzhskaya HE - Moskva koristi se napon od 500 kV. U međuvremenu, generatori izmjenične struje grade se za napone koji ne prelaze 16-20 kV, jer bi veći napon zahtijevao donošenje složenijih posebnih mjera za izolaciju namota i drugih dijelova generatora.

Stoga se u velikim elektranama ugrađuju pojačani transformatori. Transformator povećava napon u liniji onoliko koliko smanjuje struju. Gubitak snage u ovom slučaju je mali.

Za izravnu uporabu električne energije u motorima elektromotornog pogona alatnih strojeva, u rasvjetnoj mreži i u druge svrhe potrebno je smanjiti napon na krajevima voda. To se postiže korištenjem step-down transformatora. Štoviše, obično se smanjenje napona i, sukladno tome, povećanje snage struje događa u nekoliko faza. U svakoj fazi napon je sve manji, a područje koje pokriva električna mreža sve je šire. Shema prijenosa i distribucije električne energije prikazana je na slici.

Elektrane u brojnim regijama zemlje povezane su visokonaponskim dalekovodima, tvoreći zajedničku elektroenergetsku mrežu na koju su priključeni potrošači. Takvo udruženje naziva se elektroenergetski sustav. Elektroenergetski sustav osigurava nesmetanu opskrbu potrošača energijom, bez obzira na njihovu lokaciju.

Korištenje električne energije.

Korištenje električne energije u raznim područjima znanosti.

20. stoljeće je postalo stoljeće kada znanost zadire u sve sfere društva: gospodarstvo, politiku, kulturu, obrazovanje itd. Naravno, znanost izravno utječe na razvoj energije i opseg električne energije. S jedne strane, znanost doprinosi širenju opsega električne energije i time povećava njenu potrošnju, ali s druge strane, u doba kada neograničeno korištenje neobnovljivih izvora energije predstavlja opasnost za buduće generacije, razvoj tehnologija štednje energije i njihova primjena u životu postaju aktualni zadaci znanosti.

Razmotrimo ova pitanja na konkretnim primjerima. Oko 80% rasta BDP-a (bruto domaćeg proizvoda) u razvijenim zemljama ostvaruje se tehničkim inovacijama, od kojih se većina odnosi na korištenje električne energije. Sve novo u industriji, poljoprivredi i svakodnevnom životu dolazi nam zahvaljujući novim dostignućima u raznim granama znanosti.

Sada se koriste u svim područjima ljudske djelatnosti: za bilježenje i pohranu informacija, stvaranje arhiva, pripremu i uređivanje tekstova, izvođenje crtačkih i grafičkih radova, automatizaciju proizvodnje i poljoprivrede. Elektronizacija i automatizacija proizvodnje najvažnije su posljedice "druge industrijske" ili "mikroelektroničke" revolucije u gospodarstvima razvijenih zemalja. Razvoj integrirane automatizacije izravno je vezan uz mikroelektroniku, čija je kvalitativno nova faza započela nakon izuma 1971. mikroprocesora - mikroelektroničkog logičkog uređaja ugrađenog u različite uređaje za upravljanje njihovim radom.

Mikroprocesori su ubrzali rast robotike. Većina robota koji se danas koriste pripadaju takozvanoj prvoj generaciji, a koriste se u zavarivanju, rezanju, prešanju, premazivanju itd. Roboti druge generacije koji ih zamjenjuju opremljeni su uređajima za prepoznavanje okoline. A roboti – “intelektualci” treće generacije će “vidjeti”, “osjetiti”, “čuti”. Znanstvenici i inženjeri nuklearnu energiju, istraživanje svemira, transport, trgovinu, skladištenje, medicinsku skrb, preradu otpada i razvoj bogatstva oceanskog dna nazivaju najprioritetnijim područjima za korištenje robota. Većina robota radi na električnu energiju, ali povećanje potrošnje električne energije robota nadoknađuje smanjenje troškova energije u mnogim energetski intenzivnim proizvodnim procesima kroz uvođenje pametnijih metoda i novih tehnoloških procesa koji štede energiju.

No, vratimo se znanosti. Sva nova teorijska dostignuća provjeravaju se eksperimentalno nakon računalnih proračuna. I, u pravilu, u ovoj fazi istraživanja se provode pomoću fizikalnih mjerenja, kemijskih analiza itd. Ovdje su znanstveno-istraživački alati raznoliki – brojni mjerni instrumenti, akceleratori, elektronski mikroskopi, magnetski rezonancijski tomografi itd. Većina ovih instrumenata eksperimentalne znanosti radi na električnoj energiji.

Znanost u području komunikacija i komunikacija razvija se vrlo brzo. Satelitska komunikacija se koristi ne samo kao sredstvo međunarodne komunikacije, već i u svakodnevnom životu – satelitske antene nisu rijetkost u našem gradu. Nova sredstva komunikacije, poput tehnologije vlakana, mogu značajno smanjiti gubitak električne energije u procesu prijenosa signala na velike udaljenosti.

Znanost i sfera upravljanja nisu zaobišli. Razvojem znanstvene i tehnološke revolucije, širenjem proizvodne i neproizvodne sfere ljudske djelatnosti, menadžment počinje igrati sve važniju ulogu u poboljšanju njihove učinkovitosti. Od svojevrsne umjetnosti, donedavne temeljene na iskustvu i intuiciji, menadžment je danas postao znanost. Znanost o upravljanju, općim zakonitostima primanja, pohranjivanja, prijenosa i obrade informacija naziva se kibernetika. Ovaj izraz dolazi od grčkih riječi "kormilar", "kormilar". Nalazi se u spisima starogrčkih filozofa. Međutim, njegovo novo rođenje zapravo se dogodilo 1948. godine, nakon objave knjige američkog znanstvenika Norberta Wienera "Kibernetika".

Prije početka "kibernetičke" revolucije postojala je samo papirnata informatika, čije je glavno sredstvo percepcije bio ljudski mozak, a koja nije koristila električnu energiju. "Kibernetička" revolucija je iznjedrila bitno drugačiju - strojnu informatiku, koja odgovara gigantski povećanim tokovima informacija, čiji je izvor energije električna energija. Stvorena su potpuno nova sredstva za dobivanje informacija, njihovo prikupljanje, obradu i prijenos, koji zajedno čine složenu informacijsku strukturu. Uključuje automatske upravljačke sustave (automatizirane upravljačke sustave), banke podataka, automatizirane informacijske baze, računalne centre, video terminale, fotokopirne i telegrafske strojeve, nacionalne informacijske sustave, satelitske i brze optičke komunikacijske sustave - sve se to neograničeno proširilo opseg korištenja električne energije.

Mnogi znanstvenici smatraju da je u ovom slučaju riječ o novoj "informacijskoj" civilizaciji koja zamjenjuje tradicionalnu organizaciju društva industrijskog tipa. Ovu specijalizaciju karakteriziraju sljedeće važne karakteristike:

· rašireno korištenje informacijske tehnologije u materijalnoj i nematerijalnoj proizvodnji, u području znanosti, obrazovanja, zdravstva i dr.;

prisutnost široke mreže različitih baza podataka, uključujući javnu upotrebu;

transformacija informacija u jedan od najvažnijih čimbenika gospodarskog, nacionalnog i osobnog razvoja;

slobodan protok informacija u društvu.

Takav prijelaz iz industrijskog društva u "informacijsku civilizaciju" postao je moguć najvećim dijelom zahvaljujući razvoju energije i pružanju pogodne vrste energije u prijenosu i korištenju - električne energije.

Električna energija u proizvodnji.

Suvremeno društvo ne može se zamisliti bez elektrifikacije proizvodnih djelatnosti. Već krajem 1980-ih više od 1/3 ukupne potrošnje energije u svijetu provodilo se u obliku električne energije. Do početka sljedećeg stoljeća taj bi se udio mogao povećati na 1/2. Takav porast potrošnje električne energije prvenstveno je povezan s povećanjem njezine potrošnje u industriji. Glavni dio industrijskih poduzeća radi na električnoj energiji. Visoka potrošnja električne energije tipična je za energetski intenzivne industrije kao što su metalurgija, aluminij i inženjering.

Struja u kući.

Struja je u svakodnevnom životu neophodan pomoćnik. Svaki dan se nosimo s tim i, vjerojatno, više ne možemo zamisliti svoj život bez toga. Sjetite se kad ste zadnji put ugasili svjetlo, tj. vaša kuća nije dobila struju, sjetite se kako ste se zaklinjali da nemate vremena za ništa i da vam treba svjetlo, trebao vam je TV, kuhalo za vodu i hrpa drugih električni uređaji. Uostalom, ako smo zauvijek bez energije, onda ćemo se jednostavno vratiti u ona davna vremena kada se hrana kuhala na vatri i živjela u hladnim wigwamima.

Važnost električne energije u našem životu može se obraditi cijelom pjesmom, toliko je važna u našem životu i tako smo navikli na to. Iako više ne primjećujemo da ona dolazi u naše domove, ali kad je ugase, postaje jako neugodno.

Cijenite struju!

Bibliografija.

1. Udžbenik S.V. Gromova "Fizika, 10. razred". Moskva: Prosvjeta.

2. Enciklopedijski rječnik mladog fizičara. Spoj. V.A. Čujanov, Moskva: Pedagogija.

3. Allion L., Wilcons W.. Fizika. Moskva: Nauka.

4. Koltun M. Svijet fizike. Moskva.

5. Izvori energije. Činjenice, problemi, rješenja. Moskva: Znanost i tehnologija.

6. Netradicionalni izvori energije. Moskva: Znanje.

7. Yudasin L.S. Energija: problemi i nade. Moskva: Prosvjeta.

8. Podgorny A.N. Energija vodika. Moskva: Nauka.

Javna obrazovna ustanova Republike Čuvaške SPO "ASHT" Ministarstva obrazovanja Čuvašije

METODOLOŠKI

RAZVOJ

otvoreni sat iz discipline "Fizika"

Tema: Proizvodnja, prijenos i potrošnja električne energije

najviša kvalifikacijska kategorija

Alatir, 2012

SMATRANO

na sjednici metodičkog povjerenstva

humanitarne i prirodne znanosti

discipline

Protokol broj __ od "___" ______ 2012. godine

Predsjednik_____________________

Recenzent: Ermakova N.E., predavač, BEI CR SPO "ASHT", predsjednik Središnjeg odbora humanističkih i prirodnih znanosti

Danas je energija i dalje glavna komponenta ljudskog života. Omogućuje stvaranje različitih materijala, a jedan je od glavnih čimbenika u razvoju novih tehnologija. Jednostavno rečeno, bez ovladavanja raznim vrstama energije, osoba nije u stanju u potpunosti postojati. Teško je zamisliti postojanje moderne civilizacije bez struje. Ako se u našem stanu ugasi svjetlo barem na nekoliko minuta, tada već doživljavamo brojne neugodnosti. A što se događa kada nestane struje na nekoliko sati! Električna struja je glavni izvor električne energije. Zato je toliko važno predstaviti fizičke temelje za dobivanje, prijenos i korištenje izmjenične električne struje.

1. 
   Objašnjenje
2. 
   Sadržaj glavnog dijela
3. 
   Bibliografski popis
4. 
   Prijave.

Objašnjenje

Ciljevi:
- upoznati studente s fizičkim osnovama proizvodnje, prijenosa i

korištenje električne energije

Pridonijeti formiranju informacijskih i komunikacijskih vještina kod učenika

kompetencije

Produbljivanje znanja o razvoju elektroprivrede i okoliša s njim

problema, poticanje osjećaja odgovornosti za očuvanje okoliša

Obrazloženje za odabranu temu:

Danas je nemoguće zamisliti naš život bez električne energije. Elektroprivreda je zahvatila sve sfere ljudskog djelovanja: industriju i poljoprivredu, znanost i svemir. Naš način života nezamisliv je bez struje. Električna energija je bila i ostala glavna komponenta ljudskog života. Što će biti energija XXI stoljeća? Da biste odgovorili na ovo pitanje, potrebno je poznavati glavne metode proizvodnje električne energije, proučavati probleme i izglede moderne proizvodnje električne energije ne samo u Rusiji, već i na teritoriju Chuvashia i Alatyr. Ova lekcija omogućuje učenicima da razviju sposobnost obrađivati ​​informacije i primjenjivati ​​znanje teorije u praksi, razvijati vještine samostalnog rada s različitim izvorima informacija. Ova lekcija otkriva mogućnosti formiranja informacijskih i komunikacijskih kompetencija

Plan učenja

u disciplini "fizika"
Datum: 16.04.2012
Grupa: 11 tv
Ciljevi:

- obrazovni: - upoznati studente s fizičkim osnovama proizvodnje,

prijenos i korištenje električne energije

Doprinijeti formiranju informacija i

komunikativna kompetencija

Produbiti znanja o razvoju elektroprivrede i srodnih

ovi ekološki problemi, potičući osjećaj odgovornosti

za očuvanje okoliša

- razvijanje:: - formirati vještine obrade informacija i primjene

poznavanje teorije u praksi;

Razviti vještine za samostalan rad s različitim

izvore informacija

Razvijati kognitivni interes za predmet.
- obrazovni: - odgajati spoznajnu aktivnost učenika;

Razvijati sposobnost slušanja i slušanja;

Njegovati samostalnost učenika u usvajanju novih

znanje

- razvijati komunikacijske vještine pri radu u grupama
Zadatak: formiranje ključnih kompetencija u proučavanju proizvodnje, prijenosa i korištenja električne energije
Vrsta razreda- lekcija
Vrsta lekcije- kombinirani sat
Sredstva obrazovanja: udžbenici, priručnike, brošure, multimedijski projektor,

ekran, elektronska prezentacija

Napredak lekcije:

1. 
   Organizacijski trenutak (provjera izostanaka, spremnost grupe za nastavu)
2. 
   Organizacija ciljanog prostora
3. 
   Provjera znanja učenika, izvješćivanje o temi i planu ankete, postavljanje ciljeva

Tema: "Transformatori"

Radnje učitelja	Studentske akcije	Metode
Vodi frontalni razgovor, ispravlja odgovore učenika: 1) Koje su prednosti električne energije u odnosu na druge vrste energije? 2) Kojim se uređajem mijenja jakost izmjenične struje i napona? 3) Koja je njegova svrha? 4) Kakva je struktura transformatora? 6) Koliki je omjer transformacije? Kako je brojčano? 7) Koji transformator se zove pojačani, a koji silazni? 8) Kako se naziva snaga transformatora? Nudi rješavanje problema Provodi testiranje Studentima nudi ključeve testa za samoispitivanje	Odgovori na pitanje Pronađite prave odgovore Ispravite odgovore drugova Razviti kriterije za njihovo ponašanje Usporedite i pronađite zajedničko i različito u pojavama Analizirajte rješenje, potražite pogreške, obrazložite odgovor Odgovorite na testna pitanja Provedite unakrsnu provjeru testova	Frontalni razgovor Rješavanje problema Testiranje

1. 
   Zbrajanje rezultata provjere glavnih odredbi proučavanog dijela
2. 
   Izvještavanje o temi, postavljanje cilja, plan proučavanja novog gradiva

Tema: "Proizvodnja, prijenos i potrošnja električne energije"
Plan: 1) Proizvodnja električne energije:

a) Industrijska energija (HE, TE, NE)

b) Alternativna energija (GeoTPP, SPP, WPP, TPP)

2) Prijenos električne energije

3) Učinkovito korištenje električne energije

4) Energija Čuvaške Republike

1. 
   Motivacija odgojno-obrazovne aktivnosti učenika

Radnje učitelja	Studentske akcije	Metoda proučavanja
Organizira ciljni prostor, uvodi plan proučavanja teme Uvodi osnovne metode proizvodnje električne energije Poziva učenike da istaknu fizičke temelje proizvodnje električne energije Nudi popunjavanje sažete tablice Formira sposobnost obrade informacija, isticanje glavne stvari, analiziranje, uspoređivanje, pronalaženje zajedničkog i različitog, donošenje zaključaka;	Prepoznajte ciljeve, zapišite plan Slušati, razumjeti, analizirati Napravite izvješće, poslušajte govornika, shvatite što je čuo, izvucite zaključke Istražiti znači, rezimirati, zaključiti, ispuniti tablicu Usporedite, pronađite zajedničko i drugačije	Napredni samostalni rad Studija Studentski izvještaji

1. 
   Popravljanje novog materijala

1. 
   Generalizacija i sistematizacija gradiva.
2. 
   Sažimanje lekcije.
3. 
   Zadatak za samostalan rad učenika u izvannastavnom vremenu.

• 
  Udžbenik § 39-41, dopuni tablicu

Tema: Proizvodnja, prijenos i potrošnja električne energije
Danas je nemoguće zamisliti naš život bez električne energije. Elektroprivreda je zahvatila sve sfere ljudskog djelovanja: industriju i poljoprivredu, znanost i svemir. Naš način života nezamisliv je bez struje. Ovako rašireno korištenje električne energije posljedica je njezinih prednosti u odnosu na druge vrste energije. Električna energija je bila i ostala glavna komponenta ljudskog života Glavna pitanja - koliko energije treba čovječanstvu? Što će biti energija XXI stoljeća? Da biste odgovorili na ova pitanja, potrebno je poznavati glavne metode proizvodnje električne energije, proučavati probleme i izglede moderne proizvodnje električne energije ne samo u Rusiji, već i na području Čuvašije i Alatyra.

U elektranama se događa pretvaranje različitih vrsta energije u električnu energiju. Razmotrite fizičke temelje proizvodnje električne energije u elektranama.

Statistički podaci o proizvodnji električne energije u Rusiji, milijarde kWh

Ovisno o vrsti energije koja se pretvara, elektrane se mogu podijeliti u sljedeće glavne vrste:

• 
  Industrijske elektrane: HE, TE, NE
• 
  Alternativne elektrane: PES, SES, WES, GeoTPS

hidroelektrane
Hidroelektrana je kompleks građevina i opreme pomoću kojih se energija strujanja vode pretvara u električnu energiju. U hidroelektrani se električna energija dobiva energijom vode koja teče s više razine na nižu razinu. i rotiranje turbine. Brana je najvažniji i najskuplji element hidroelektrane. Voda teče od uzvodno prema nizvodno kroz posebne cjevovode ili kroz kanale napravljene u tijelu brane i dobiva veliku brzinu. Mlaz vode ulazi u lopatice hidroturbine. Rotor hidroturbine pokreće centrifugalna sila vodenog mlaza. Osovina turbine spojena je na osovinu električnog generatora, a kada se rotor generatora okreće, mehanička energija rotora se pretvara u električnu energiju.
Najvažnija značajka hidroenergetskih resursa u usporedbi s izvorima goriva i energije je njihova kontinuirana obnova. Nedostatak potrebe za gorivom za HE određuje nisku cijenu električne energije proizvedene u HE. Međutim, hidroenergija nije ekološki prihvatljiva. Kada se izgradi brana, formira se akumulacija. Voda koja poplavi ogromna područja nepovratno mijenja okoliš. Podizanje razine rijeke branom može uzrokovati zalijevanje vode, zaslanjenost, promjenu obalne vegetacije i mikroklime. Stoga je stvaranje i korištenje ekološki prihvatljivih hidrauličnih konstrukcija toliko važno.
Termoelektrane
Termoelektrana (TE) je elektrana koja generira električnu energiju kao rezultat pretvorbe toplinske energije koja se oslobađa tijekom izgaranja fosilnih goriva. Glavne vrste goriva za termoelektrane su prirodni resursi - plin, ugljen, treset, uljni škriljac, loživo ulje. Termoelektrane se dijele u dvije skupine: kondenzacijske i kogeneracijske ili toplane (CHP). Kondenzacijske stanice opskrbljuju potrošače samo električnom energijom. Izgrađeni su u blizini ležišta lokalnog goriva kako se ne bi prenosili na velike udaljenosti. Toplane opskrbljuju potrošače ne samo električnom energijom, već i toplinom - parom ili toplom vodom, pa se CHP grade u blizini toplinskih prijamnika, u središtima industrijskih regija i velikih gradova kako bi se smanjila duljina toplinske mreže. Gorivo se prevozi do CHPP-a od mjesta njegove proizvodnje. U strojarnici TE instaliran je bojler s vodom. Zbog topline koja nastaje kao rezultat izgaranja goriva, voda u parnom kotlu se zagrijava, isparava, a rezultirajuća zasićena para se dovede na temperaturu od 550 ° C i pod pritiskom od 25 MPa ulazi u parnu turbinu kroz parovod, čija je svrha pretvaranje toplinske energije pare u mehaničku energiju. Energija gibanja parne turbine pretvara se u električnu energiju pomoću generatora čija je osovina izravno povezana s osovinom turbine. Nakon parne turbine, vodena para, koja već ima nizak tlak i temperaturu od oko 25 ° C, ulazi u kondenzator. Ovdje se para pretvara u vodu pomoću rashladne vode, koja se pomoću pumpe vraća natrag u kotao. Ciklus počinje ponovno. Termoelektrane rade na fosilna goriva, ali to su, nažalost, nezamjenjivi prirodni resursi. Osim toga, rad termoelektrana popraćen je ekološkim problemima: pri sagorijevanju goriva dolazi do toplinskog i kemijskog onečišćenja okoliša, što štetno utječe na životni svijet vodnih tijela i kvalitetu pitke vode.
Nuklearne elektrane
Nuklearna elektrana (NPP) je elektrana u kojoj se nuklearna (nuklearna) energija pretvara u električnu energiju. Nuklearne elektrane rade na istom principu kao i termoelektrane, ali za isparavanje koriste energiju dobivenu fisijom teških atomskih jezgri (uranija, plutonija). Nuklearne reakcije odvijaju se u jezgri reaktora, praćene oslobađanjem ogromne energije. Voda koja dolazi u dodir s gorivnim elementima u jezgri reaktora uzima toplinu od njih i tu toplinu u izmjenjivaču topline prenosi također na vodu, ali više ne predstavlja opasnost od radioaktivnog zračenja. Budući da se voda u izmjenjivaču topline pretvara u paru, naziva se generator pare. Vruća para ulazi u turbinu, koja pretvara toplinsku energiju pare u mehaničku energiju. Energija gibanja parne turbine pretvara se u električnu energiju pomoću generatora čija je osovina izravno povezana s osovinom turbine. Nuklearne elektrane, koje su najmoderniji tip elektrana, imaju niz značajnih prednosti u odnosu na druge vrste elektrana: ne zahtijevaju vezivanje na izvor sirovina i zapravo se mogu postaviti bilo gdje, a smatraju se ekološki sigurnim tijekom normalnog rada. No, u slučaju nesreća u nuklearnim elektranama postoji potencijalna opasnost od onečišćenja okoliša radijacijom. Osim toga, značajan problem ostaje odlaganje radioaktivnog otpada i demontaža nuklearnih elektrana koje su odslužile svoje vrijeme.
Alternativna energija je skup obećavajućih metoda proizvodnje energije koje nisu toliko raširene kao tradicionalne, ali su zanimljive zbog isplativosti njihove uporabe uz niski rizik od štete po ekologiju područja. Alternativni izvor energije - metoda, uređaj ili struktura koja vam omogućuje primanje električne energije (ili druge potrebne vrste energije) i zamjenjuje tradicionalne izvore energije koji rade na naftu, prirodni plin i ugljen. Svrha potrage za alternativnim izvorima energije je potreba da se ona dobije iz energije obnovljivih ili praktički neiscrpnih prirodnih resursa i pojava.
Plimne elektrane
Korištenje energije plime počelo je u 11. stoljeću, kada su se na obalama Bijelog i Sjevernog mora pojavili mlinovi i pilane. Dvaput dnevno razina oceana tada se podiže pod utjecajem gravitacijskih sila Mjeseca i Sunca, koje privlače na sebe mase vode. Daleko od obale fluktuacije vodostaja ne prelaze 1 m, ali u blizini obale mogu doseći 13-18 metara. Za uređaj najjednostavnije plimne elektrane (PES) potreban je bazen - uvala blokirana branom ili ušćem rijeke. U brani se nalaze propusti i ugrađene su hidraulične turbine koje rotiraju generator. Smatra se da je ekonomski isplativo graditi elektrane na plimu i oseku u područjima s fluktuacijama razine mora od najmanje 4 metra. U plimnim elektranama dvostrukog djelovanja turbine se pokreću kretanjem vode iz mora u bazen i natrag. Dvosmjerne plimne elektrane sposobne su proizvoditi električnu energiju neprekidno 4-5 sati s prekidima od 1-2 sata četiri puta dnevno. Kako bi se povećalo vrijeme rada turbina, postoje složenije sheme - s dva, tri i više bazena, ali cijena takvih projekata je vrlo visoka. Nedostatak plimnih elektrana je što se grade samo na obalama mora i oceana, osim toga ne razvijaju veliku snagu, a plime i oseke se javljaju samo dva puta dnevno. Čak ni oni nisu ekološki prihvatljivi. One remete normalnu izmjenu slane i slatke vode, a time i uvjete života morske flore i faune. Utječu i na klimu, jer mijenjaju energetski potencijal morskih voda, njihovu brzinu i teritorij kretanja.
vjetroelektrana
Energija vjetra je neizravni oblik sunčeve energije, koji proizlazi iz razlike u temperaturi i tlaku u Zemljinoj atmosferi. Oko 2% sunčeve energije koja stigne do Zemlje pretvara se u energiju vjetra. Vjetar je obnovljivi izvor energije. Njegova energija se može koristiti u gotovo svim područjima Zemlje. Dobivanje električne energije iz vjetroelektrana iznimno je atraktivan, ali ujedno i tehnički zahtjevan zadatak. Poteškoća je u vrlo velikoj disperziji energije vjetra i njenoj nepostojanosti. Načelo rada vjetroelektrana je jednostavno: vjetar okreće lopatice instalacije, pokrećući osovinu generatora. Generator stvara električnu energiju, a time se energija vjetra pretvara u električnu struju. Vjetroelektrane su vrlo jeftine za proizvodnju, ali njihov kapacitet je mali i rad ovise o vremenskim prilikama. Osim toga, vrlo su bučni, pa se velike instalacije čak moraju isključiti noću. Osim toga, vjetroelektrane ometaju zračni promet, pa čak i radio valove. Korištenje vjetroelektrana uzrokuje lokalno slabljenje jačine strujanja zraka, što ometa prozračivanje industrijskih prostora, pa čak i utječe na klimu. Konačno, za korištenje vjetroelektrana potrebne su ogromne površine, puno više nego za druge vrste generatora. Ipak, izolirane vjetroelektrane s toplinskim motorima kao rezervom i vjetroelektrane koje rade paralelno s toplinskim i hidroelektranama trebale bi zauzeti istaknuto mjesto u opskrbi energijom onih područja gdje brzina vjetra prelazi 5 m/s.
geotermalne elektrane
Geotermalna energija je energija unutrašnjosti Zemlje. Erupcija vulkana jasan je dokaz ogromne topline unutar planeta. Znanstvenici procjenjuju temperaturu Zemljine jezgre na tisuće stupnjeva Celzija. Geotermalna toplina je toplina sadržana u podzemnoj vrućoj vodi i vodenoj pari, te toplina zagrijanih suhih stijena. Geotermalne termoelektrane (GeoTPP) pretvaraju unutarnju toplinu Zemlje (energiju izvora tople pare-vode) u električnu energiju. Izvori geotermalne energije mogu biti podzemni bazeni prirodnih nosača topline - tople vode ili pare. U biti, to su izravno gotovi "podzemni kotlovi" iz kojih se voda ili para mogu crpiti običnim bušotinama. Tako dobivena prirodna para, nakon prethodnog pročišćavanja od plinova koji uzrokuju destrukciju cijevi, šalje se u turbine spojene na električne generatore. Korištenje geotermalne energije ne zahtijeva velike troškove, jer. u ovom slučaju govorimo o već “spremnim za korištenje”, izvorima energije koje je stvorila sama priroda. Nedostaci GeoTPP-a uključuju mogućnost lokalnog slijeganja tla i buđenja seizmičke aktivnosti. A plinovi koji izlaze iz zemlje stvaraju veliku buku u blizini i mogu, štoviše, sadržavati otrovne tvari. Osim toga, GeoTPP nije moguće graditi posvuda, jer su za njegovu izgradnju nužni geološki uvjeti.
Solarne elektrane
Sunčeva energija je najgrandiozniji, najjeftiniji, ali, možda, i najmanje korišten izvor energije od strane čovjeka. Pretvorba sunčeve energije u električnu vrši se uz pomoć solarnih elektrana. Postoje termodinamičke solarne elektrane, u kojima se sunčeva energija prvo pretvara u toplinu, a zatim u električnu; i fotonaponska postrojenja koja izravno pretvaraju sunčevu energiju u električnu energiju. Fotonaponske stanice osiguravaju neprekidno napajanje riječnim plutačama, signalnim svjetlima, komunikacijskim sustavima za hitne slučajeve, svjetiljkama i mnogim drugim objektima koji se nalaze na teško dostupnim mjestima. Kako se solarne baterije budu unaprjeđivale, one će se koristiti u stambenim zgradama za autonomnu opskrbu električnom energijom (grijanje, opskrba toplom vodom, rasvjeta i napajanje kućanskih aparata). Solarne elektrane imaju značajnu prednost u odnosu na druge vrste postrojenja: odsutnost štetnih emisija i čistoća okoliša, bešuman rad i očuvanje netaknute unutrašnjosti zemlje.
Prijenos električne energije na daljinu
Električna energija se proizvodi u blizini izvora goriva ili vode, a potrošači su posvuda. Stoga postoji potreba za prijenosom električne energije na velike udaljenosti. Razmotrimo shematski dijagram prijenosa električne energije od generatora do potrošača. Tipično, generatori izmjenične struje u elektranama proizvode napon koji ne prelazi 20 kV, jer se pri višim naponima naglo povećava mogućnost električnog sloma izolacije u namotu i drugim dijelovima generatora. Za održavanje prijenosne snage, napon u dalekovodu trebao bi biti maksimalan, pa se u velikim elektranama ugrađuju pojačani transformatori. Međutim, napon u dalekovodu je ograničen: ako je napon previsok, između žica dolazi do pražnjenja, što dovodi do gubitaka energije. Za korištenje električne energije u industrijskim poduzećima potrebno je značajno smanjenje napona, provedeno uz pomoć opadajućih transformatora. Daljnje smanjenje napona na vrijednost od oko 4 kV potrebno je za distribuciju električne energije kroz lokalne mreže, t.j. duž žica koje vidimo na rubovima naših gradova. Manje snažni transformatori smanjuju napon na 220 V (napon koji koristi većina pojedinačnih potrošača).

Učinkovito korištenje električne energije
Struja zauzima značajno mjesto u troškovnoj stavci svake obitelji. Njegova učinkovita uporaba značajno će smanjiti troškove. Sve češće se u naše stanove “registruju” računala, perilice posuđa, kuhinjske mašine. Stoga je trošak električne energije vrlo značajan. Povećana potrošnja energije dovodi do dodatne potrošnje neobnovljivih prirodnih resursa: ugljena, nafte, plina. Kada se gorivo sagorijeva, ugljični dioksid se oslobađa u atmosferu, što dovodi do štetnih klimatskih promjena. Ušteda električne energije omogućuje smanjenje potrošnje prirodnih resursa, a samim time i smanjenje emisije štetnih tvari u atmosferu.

Četiri koraka uštede energije

• 
  Ne zaboravite ugasiti svjetla.
• 
  Koristite štedne žarulje i kućanske aparate klase A.
• 
  Dobro je izolirati prozore i vrata.
• 
  Ugradite regulatore opskrbe toplinom (zavojnice s ventilom).

Energetska industrija Čuvašije jedna je od najrazvijenijih industrija republike, o čijem radu izravno ovisi društveno, gospodarsko i političko blagostanje. Energija je osnova za funkcioniranje gospodarstva i opstanak života republike. Rad energetskog kompleksa Čuvašije tako je čvrsto povezan sa svakodnevnim životom svakog poduzeća, institucije, tvrtke, kuće, svakog stana i, kao rezultat, svakog stanovnika naše republike.

Na samom početku 20. stoljeća, kada je elektroprivreda tek poduzela prve praktične korake.

Prije 1917 Na teritoriju moderne Čuvašije nije postojala niti jedna električna elektrana za javnu upotrebu. Seljačke kuće bile su osvijetljene bakljom.

U industriji je bilo samo 16 glavnih pokretača. U okrugu Alatyrsky električna energija se proizvodila i koristila u pilani i mlinovima za brašno. U destileriji kod Marposada bila je mala elektrana. Trgovci Talantsevi imali su vlastitu elektranu u uljari u Yadrinu. U Čeboksariju je trgovac Efremov imao malu elektranu. Opsluživala je pilanu i njene dvije kuće.

Gotovo da nije bilo svjetla i u kućama i na ulicama gradova Čuvašije.

Razvoj energetike u Čuvašiji počinje nakon 1917. godine. Od 1918. godine počinje izgradnja javnih elektrana, u tijeku je veliki posao na stvaranju elektroprivrede u gradu Alatyr. Odlučeno je da se prva tada elektrana izgradi u bivšoj elektrani Popov.

U Čeboksariju, odjel za komunalne usluge bavio se pitanjima elektrifikacije. Njegovim zalaganjem 1918. elektrana na pilani, u vlasništvu trgovca Efremova, nastavila je s radom. Struja je isporučena kroz dva voda državnim institucijama i uličnoj rasvjeti.

Formiranjem Čuvaške autonomne oblasti (24. lipnja 1920.) stvoreni su povoljni uvjeti za razvoj energetike. Bilo je to 1920. godine. u vezi s akutnom potrebom, regionalni odjel za komunalne usluge opremio je prvu malu elektranu u Čeboksariju, snage 12 kW.

Elektrana Mariinsko-Posad opremljena je 1919. godine. Gradska elektrana Marposad počela je davati struju. Elektrana Tsivilskaya izgrađena je 1919. godine, ali zbog nedostatka dalekovoda, električna energija se počela proizvoditi tek od 1923. godine.

Tako su prvi temelji čuvaške elektroenergetske industrije postavljeni tijekom godina intervencije i građanskog rata. Stvorene su prve male komunalne elektrane za javnu uporabu ukupne snage oko 20 kW.

Prije revolucije 1917. na području Čuvašije nije postojala niti jedna električna stanica za javnu upotrebu, u kućama je vladala baklja. S bakljom ili petrolejkom radili su čak i u malim radionicama. Ovdje su zanatlije koristile opremu na mehanički pogon. U solidnijim poduzećima, gdje su se prerađivali poljoprivredni i šumski proizvodi, kuhao se papir, meljao maslac i mljelo brašno,

bilo je 16 motora male snage.

Pod boljševicima, grad Alatyr postao je pionir u energetskom sektoru Čuvašije. U ovom malom mjestu, zahvaljujući zalaganju mjesnog gospodarskog vijeća, nastala je prva javna elektrana.

U Čeboksariju se sva elektrifikacija 1918. svela na činjenicu da je elektrana obnovljena u pilani zaplijenjenoj od trgovca Efremova, koja je postala poznata kao "Ime 25. listopada". No, njezina je struja bila dovoljna samo za osvjetljavanje nekih ulica i državnih institucija (prema statistikama, 1920. godine za gradske službenike zasjalo je oko 100 žarulja kapaciteta 20 svijeća).

Godine 1924. izgrađene su još tri male elektrane, a 1. listopada 1924. osnovano je Čuvaško udruženje komunalnih elektrana ČOKES za upravljanje rastućom energetskom bazom. Godine 1925. Državni planski odbor republike usvojio je plan elektrifikacije, koji je predviđao izgradnju 8 novih elektrana u 5 godina - 5 gradskih (u Čeboksariju, Kanašu, Marposadu, Civilsku i Yadrinu) i 3 ruralne (u Ibresyju, Vurnary i Urmary). Provedba ovog projekta omogućila je elektrifikaciju 100 sela - uglavnom u četvrtima Cheboksary i Tsivilsky i duž autoceste Čeboksari-Kanaš, 700 seljačkih domaćinstava i nekoliko zanatskih radionica.
Tijekom 1929.-1932. kapacitet općinskih i industrijskih elektrana republike povećan je gotovo 10 puta; proizvodnja električne energije u tim elektranama porasla je gotovo 30 puta.

Tijekom Velikog Domovinskog rata poduzete su velike mjere za jačanje i razvoj energetske baze republičke industrije. Do povećanja kapaciteta došlo je uglavnom zbog rasta kapaciteta područnih, komunalnih i ruralnih elektrana. Čuvaški energenti časno su izdržali iskušenje i ispunili svoju domoljubnu dužnost. Shvatili su da je proizvedena električna energija neophodna, prije svega, za poduzeća koja ispunjavaju narudžbe s fronta.

Tijekom godina poslijeratnog petogodišnjeg plana u Čuvaškoj ASSR izgrađene su i puštene u rad 102 ruralne elektrane, uklj. 69 HE i 33 TE. Opskrba poljoprivredom električnom energijom utrostručila se u odnosu na 1945. godinu.
Godine 1953. u Alatiru je, naredbom koju je potpisao Staljin, započela izgradnja TE Alatir. Prvi turbogenerator snage 4 MW pušten je u rad 1957. godine, drugi - 1959. godine. Prema prognozama, snaga TE je trebala biti dovoljna do 1985. i za grad i za regiju te za opskrbu električnom energijom Turgenjevskog Svetozavoda u Mordoviji.

Bibliografski popis

1. 
   Udžbenik S.V. Gromova "Fizika, 10. razred". Moskva: Prosvjeta.
2. 
   Enciklopedijski rječnik mladog fizičara. Spoj. V.A. Čujanov, Moskva: Pedagogija.
3. 
   Allion L., Wilcons W.. Fizika. Moskva: Nauka.
4. 
   Koltun M. Svijet fizike. Moskva.
5. 
   Izvori energije. Činjenice, problemi, rješenja. Moskva: Znanost i tehnologija.
6. 
   Netradicionalni izvori energije. Moskva: Znanje.
7. 
   Yudasin L.S. Energija: problemi i nade. Moskva: Prosvjeta.
8. 
   Podgorny A.N. Energija vodika. Moskva: Nauka.

dodatak

	Elektrana	Primarni izvor energije	Shema pretvorbe energije	Prednosti	nedostatke
	GeoTPP				.

List za samokontrolu

Završi rečenicu: Energetski sustav je Električni sustav elektrane Električni sustav jednog grada Električni sustav regija u zemlji, povezan visokonaponskim dalekovodima	Energetski sustav - Električni sustav regija u zemlji, povezan visokonaponskim dalekovodima
Koji je izvor energije u hidroelektrani? Nafta, ugljen, plin Energija vjetra energija vode
Koji se izvori energije - obnovljivi ili neobnovljivi - koriste u Republici Čuvašiji?	neobnovljivi
Rasporedite kronološkim redom izvore energije koji su postali dostupni čovječanstvu, počevši od najranijih: A. Električna vuča; B. Atomska energija; B. Mišićna energija domaćih životinja; D. Energija pare.
Navedite vama poznate izvore energije čijom će se upotrebom smanjiti utjecaj elektroprivrede na okoliš.	PES GeoTPP
Provjerite se s odgovorima na ekranu i ocijenite: 5 točnih odgovora - 5 4 točna odgovora - 4 3 točna odgovora - 3

I. Uvod
II Proizvodnja i korištenje električne energije
1. Proizvodnja električne energije
1.1 Generator
2. Potrošnja električne energije
III Transformatori
1. Imenovanje
2. Klasifikacija
3. Uređaj
4. Karakteristike
5. Načini rada
5.1 Prazan hod
5.2 Način rada kratkog spoja
5.3 Način učitavanja
IV Prijenos snage
V GOELRO
1. Povijest
2. Rezultati
VI Popis literature

I. Uvod

Električna energija, jedna od najvažnijih vrsta energije, igra veliku ulogu u suvremenom svijetu. Ona je srž ekonomija država, koja određuje njihov položaj u međunarodnoj areni i stupanj razvoja. Godišnje se ulažu ogromne svote novca u razvoj znanstvenih industrija povezanih s električnom energijom.
Električna energija je sastavni dio svakodnevnog života, stoga je važno imati informacije o značajkama njezine proizvodnje i korištenja.

II. Proizvodnja i korištenje električne energije

1. Proizvodnja električne energije

Proizvodnja električne energije je proizvodnja električne energije pretvaranjem iz drugih vrsta energije pomoću posebnih tehničkih uređaja.
Za proizvodnju električne energije koristite:
Električni generator - električni stroj u kojem se mehanički rad pretvara u električnu energiju.
Solarna baterija ili fotoćelija je elektronički uređaj koji pretvara energiju elektromagnetskog zračenja, uglavnom u rasponu svjetlosti, u električnu energiju.
Kemijski izvori struje - pretvaranje dijela kemijske energije u električnu, kemijskom reakcijom.
Radioizotopski izvori električne energije su uređaji koji koriste energiju oslobođenu tijekom radioaktivnog raspada za zagrijavanje rashladne tekućine ili je pretvaraju u električnu energiju.
Električna energija se proizvodi u elektranama: toplinskim, hidrauličkim, nuklearnim, solarnim, geotermalnim, vjetroelektranama i drugim.
Praktički u svim elektranama od industrijskog značaja koristi se sljedeća shema: energija primarnog energenta uz pomoć posebnog uređaja najprije se pretvara u mehaničku energiju rotacijskog gibanja, koja se prenosi na poseban električni stroj - generator , gdje se stvara električna struja.
Glavne tri vrste elektrana: termoelektrane, hidroelektrane, nuklearne elektrane
Vodeću ulogu u elektroprivredi mnogih zemalja imaju termoelektrane (TE).
Termoelektrane zahtijevaju ogromnu količinu organskog goriva, dok se njegove rezerve smanjuju, a cijena stalno raste zbog sve težih uvjeta proizvodnje i transportnih udaljenosti. Faktor iskorištenja goriva u njima je prilično nizak (ne više od 40%), a količine otpada koji onečišćuju okoliš su velike.
Ekonomski, tehnički, ekonomski i ekološki čimbenici ne dopuštaju nam da termoelektrane smatramo perspektivnim načinom proizvodnje električne energije.
Hidroelektrane (HE) su najekonomičnije. Njihova učinkovitost doseže 93%, a cijena jednog kWh je 5 puta jeftinija nego kod drugih metoda proizvodnje električne energije. Koriste neiscrpan izvor energije, opslužuju ih minimalan broj radnika i dobro su regulirani. Naša zemlja zauzima vodeće mjesto u svijetu po veličini i kapacitetu pojedinih hidroelektrana i jedinica.
No tempo razvoja ometaju značajni troškovi i vrijeme izgradnje, zbog udaljenosti gradilišta HE od velikih gradova, nedostatka cesta, otežanih uvjeta izgradnje, utječu sezonski režim rijeka, velike površine vrijednih riječnih voda. zemljišta su poplavljena akumulacijama, velike akumulacije negativno utječu na stanje okoliša, moćne HE mogu se graditi samo tamo gdje su dostupni odgovarajući resursi.
Nuklearne elektrane (NPP) rade na istom principu kao i termoelektrane, odnosno toplinska energija pare se pretvara u mehaničku energiju rotacije osovine turbine koja pokreće generator, gdje se mehanička energija pretvara u električnu.
Glavna prednost nuklearnih elektrana je mala količina korištenog goriva (1 kg obogaćenog urana zamjenjuje 2,5 tisuća tona ugljena), zbog čega se nuklearne elektrane mogu graditi u svim energetskim nedostatnim područjima. Osim toga, rezerve urana na Zemlji premašuju zalihe tradicionalnog mineralnog goriva, a uz nesmetani rad nuklearnih elektrana imaju mali utjecaj na okoliš.
Glavni nedostatak nuklearnih elektrana je mogućnost nesreća s katastrofalnim posljedicama, za čije sprječavanje su potrebne ozbiljne sigurnosne mjere. Osim toga, nuklearne elektrane su loše regulirane (potrebno je nekoliko tjedana da se potpuno zaustave ili uključe), a tehnologije za preradu radioaktivnog otpada nisu razvijene.
Nuklearna energija je izrasla u jedan od vodećih sektora nacionalnog gospodarstva i nastavlja se brzo razvijati, osiguravajući sigurnost i ekološku prihvatljivost.

1.1 Generator

Električni generator je uređaj u kojem se neelektrični oblici energije (mehanički, kemijski, toplinski) pretvaraju u električnu energiju.
Na fenomenu se temelji princip rada generatora elektromagnetska indukcija kada se EMF inducira u vodiču koji se kreće u magnetskom polju i prelazi njegove linije magnetskog polja.. Stoga se takav vodič kod nas može smatrati izvorom električne energije.
Metoda dobivanja inducirane emf, u kojoj se vodič kreće u magnetskom polju, krećući se gore ili dolje, vrlo je nezgodna u svojoj praktičnoj upotrebi. Stoga generatori koriste ne pravocrtno, već rotacijsko kretanje vodiča.
Glavni dijelovi svakog generatora su: sustav magneta ili, najčešće, elektromagneti koji stvaraju magnetsko polje, te sustav vodiča koji prolaze kroz to magnetsko polje.
Alternator je električni stroj koji pretvara mehaničku energiju u izmjeničnu električnu energiju. Većina alternatora koristi rotirajuće magnetsko polje.

Kad se okvir okreće, mijenja se magnetski tok kroz njega pa se u njemu inducira EMF. Budući da je okvir spojen na vanjski električni krug uz pomoć strujnog kolektora (prstenova i četkica), u okviru i vanjskom krugu nastaje električna struja.
S ravnomjernom rotacijom okvira, kut rotacije se mijenja prema zakonu:

Magnetski tok kroz okvir također se mijenja tijekom vremena, njegova ovisnost je određena funkcijom:

gdje S− površina okvira.
Prema Faradayjevu zakonu elektromagnetske indukcije, EMF indukcije koji se javlja u okviru je:

gdje je amplituda EMF indukcije.
Druga vrijednost koja karakterizira generator je jačina struje, izražena formulom:

gdje i je trenutna snaga u bilo kojem trenutku, ja sam- amplituda jakosti struje (maksimalna vrijednost jakosti struje u apsolutnoj vrijednosti), φc- fazni pomak između fluktuacija struje i napona.
Električni napon na terminalima generatora varira prema sinusoidnom ili kosinusnom zakonu:

Gotovo svi generatori instalirani u našim elektranama su trofazni generatori struje. U suštini, svaki takav generator je spoj u jednom električnom stroju od tri generatora izmjenične struje, konstruiranih na način da se EMF inducirani u njima pomakne jedan u odnosu na drugi za jednu trećinu perioda:

2. Potrošnja električne energije

Opskrba električnom energijom industrijskih poduzeća. Industrijska poduzeća troše 30-70% električne energije proizvedene kao dio elektroenergetskog sustava. Značajne varijacije u industrijskoj potrošnji uvjetovane su industrijskim razvojem i klimatskim uvjetima različitih zemalja.
Napajanje elektrificiranog transporta. Ispravljačke trafostanice istosmjernog električnog transporta (gradske, industrijske, međugradske) i stupnjevne trafostanice dalekog električnog transporta na izmjeničnu struju napajaju se električnom energijom iz električnih mreža EPS-a.
Napajanje kućanskih potrošača. Ova skupina PE uključuje širok raspon zgrada smještenih u stambenim područjima gradova i mjesta. To su stambene zgrade, zgrade upravne i upravne namjene, obrazovne i znanstvene ustanove, trgovine, zgrade zdravstvene, kulturne namjene, javne prehrane itd.

III. transformatori

Transformator - statički elektromagnetski uređaj koji ima dva ili više induktivno spojenih namota i dizajniran za pretvaranje jednog (primarnog) sustava izmjenične struje u drugi (sekundarni) sustav izmjenične struje pomoću elektromagnetske indukcije.

Shema transformatorskog uređaja

1 - primarni namot transformatora
2 - magnetska jezgra
3 - sekundarni namot transformatora
F- smjer magnetskog toka
U 1- napon na primarnom namotu
U 2- napon na sekundarnom namotu

Prve transformatore s otvorenim magnetskim krugom predložio je 1876. P.N. Yablochkov, koji ih je koristio za pogon električne "svijeće". Godine 1885. mađarski znanstvenici M. Deri, O. Blaty, K. Zipernovsky razvili su jednofazne industrijske transformatore sa zatvorenim magnetskim krugom. Godine 1889.-1891. M.O. Dolivo-Dobrovolsky je predložio trofazni transformator.

1. Imenovanje

Transformatori se široko koriste u raznim područjima:
Za prijenos i distribuciju električne energije
Obično u elektranama generatori izmjenične struje generiraju električnu energiju napona od 6-24 kV, a isplativo je prenositi električnu energiju na velike udaljenosti na mnogo višim naponima (110, 220, 330, 400, 500 i 750 kV) . Stoga su na svakoj elektrani ugrađeni transformatori koji povećavaju napon.
Distribucija električne energije između industrijskih poduzeća, naselja, u gradovima i ruralnim područjima, kao i unutar industrijskih poduzeća, vrši se preko nadzemnih i kabelskih vodova, na naponu od 220, 110, 35, 20, 10 i 6 kV. Stoga je potrebno ugraditi transformatore u sve distribucijske čvorove koji smanjuju napon na 220, 380 i 660 V.
Omogućiti željeni krug za uključivanje ventila u pretvaračkim uređajima i uskladiti napon na izlazu i ulazu pretvarača (konvertorskih transformatora).
Za razne tehnološke namjene: zavarivanje (transformatori za zavarivanje), napajanje elektrotermalnih instalacija (transformatori električnih peći) itd.
Za napajanje raznih sklopova radio opreme, elektroničke opreme, komunikacijskih i automatizacijskih uređaja, kućanskih aparata, za odvajanje električnih krugova različitih elemenata ovih uređaja, za usklađivanje napona itd.
Uključiti električne mjerne instrumente i neke uređaje (releje i sl.) u visokonaponske električne krugove ili u krugove kroz koje prolaze velike struje, kako bi se proširile granice mjerenja i osigurala električna sigurnost. (mjerni transformatori)

2. Klasifikacija

Klasifikacija transformatora:

• Po dogovoru: opće snage (koriste se u dalekovodima za prijenos i distribuciju) i posebne primjene (peći, ispravljači, zavarivanje, radio transformatori).
• Po vrsti hlađenja: sa zračnim (suhi transformatori) i uljnim (uljni transformatori) hlađenjem.
• Prema broju faza na primarnoj strani: jednofazni i trofazni.
• Prema obliku magnetskog kruga: štapni, oklopni, toroidni.
• Po broju namota po fazi: dva namota, tri namota, višenamota (više od tri namota).
• Prema izvedbi namota: s koncentričnim i izmjeničnim (diskovitim) namotima.

3. Uređaj

Najjednostavniji transformator (jednofazni transformator) je uređaj koji se sastoji od čelične jezgre i dva namota.

Princip uređaja jednofaznog transformatora s dva namota
Magnetska jezgra je magnetski sustav transformatora, kroz koji se zatvara glavni magnetski tok.
Kada se izmjenični napon dovede na primarni namot, u sekundarnom namotu se inducira EMF iste frekvencije. Ako je na sekundarni namot spojen električni prijemnik, tada u njemu nastaje električna struja i na sekundarnim stezaljkama transformatora se postavlja napon, koji je nešto manji od EMF-a i u relativno maloj mjeri ovisi o opterećenju.

Simbol transformatora:
a) - transformator sa čeličnom jezgrom, b) - transformator s feritnom jezgrom

4. Karakteristike transformatora

• Nazivna snaga transformatora je snaga za koju je projektiran.
• Nazivni primarni napon - napon za koji je projektiran primarni namot transformatora.
• Nazivni sekundarni napon - napon na stezaljkama sekundarnog namota, dobiven kada transformator radi u praznom hodu i nazivni napon na stezaljkama primarnog namota.
• Nazivne struje određuju se odgovarajućom snagom i naponom.
• Najveći nazivni napon transformatora je najveći od nazivnih napona namota transformatora.
• Najniži nazivni napon je najmanji od nazivnih napona namota transformatora.
• Prosječni nazivni napon - nazivni napon, koji je srednji između najvišeg i najnižeg nazivnog napona namota transformatora.

5. Načini rada

5.1 Prazan hod

Način mirovanja - način rada transformatora, u kojem je sekundarni namot transformatora otvoren, a izmjenični napon se primjenjuje na terminale primarnog namota.

U primarnom namotu transformatora spojenog na izvor izmjenične struje teče struja, zbog čega se u jezgri pojavljuje izmjenični magnetski tok Φ probijajući oba namota. Budući da je Φ isti u oba namota transformatora, promjena Φ dovodi do pojave iste indukcijske EMF u svakom zavoju primarnog i sekundarnog namota. Trenutačna vrijednost indukcijske emf e u bilo kojem zavoju namota je isti i određuje se formulom:

gdje je amplituda EMF u jednom okretu.
Amplituda indukcijske EMF u primarnom i sekundarnom namotu bit će proporcionalna broju zavoja u odgovarajućem namotu:

gdje N 1 i N 2- broj zavoja u njima.
Pad napona na primarnom namotu, kao na otporniku, vrlo je mali u usporedbi s ε 1, a samim tim i za efektivne vrijednosti napona u primaru U 1 i sekundarni U 2 namotaja, sljedeći izraz će biti istinit:

K- omjer transformacije. Na K>1 niži transformator, i kada K<1 - повышающий.

5.2 Način rada kratkog spoja

Način kratkog spoja - način rada kada su izlazi sekundarnog namota zatvoreni vodičem struje s otporom jednakim nuli ( Z=0).

Kratki spoj transformatora u radnim uvjetima stvara hitni način rada, budući da se sekundarna struja, a time i primarna, povećava nekoliko desetaka puta u odnosu na nominalnu. Stoga je u krugovima s transformatorima predviđena zaštita koja u slučaju kratkog spoja automatski isključuje transformator.

Treba razlikovati dva načina kratkog spoja:

Način rada u nuždi - kada je sekundarni namot zatvoren na nazivnom primarnom naponu. S takvim krugom struje se povećavaju za faktor 15-20. Namot je deformiran, a izolacija je ugljenisana. Željezo također gori. Ovo je tvrdi način rada. Maksimalna i plinska zaštita isključuje transformator iz mreže u slučaju kratkog spoja u nuždi.

Eksperimentalni način kratkog spoja je način rada kada je sekundarni namot kratko spojen, a tako smanjen napon se dovodi do primarnog namota, kada nazivna struja teče kroz namote - to je U K- napon kratkog spoja.

U laboratorijskim uvjetima može se provesti ispitni kratki spoj transformatora. U ovom slučaju, izražen kao postotak, napon U K, u I 1 \u003d I 1nom odrediti u K i naziva se napon kratkog spoja transformatora:

gdje U 1nom- nazivni primarni napon.

Ovo je karakteristika transformatora, naznačena u putovnici.

5.3 Način učitavanja

Način opterećenja transformatora je način rada transformatora u prisutnosti struja u najmanje dva njegova glavna namota, od kojih je svaki zatvoren za vanjski krug, dok su struje koje teku u dva ili više namota u stanju mirovanja nije uzeto u obzir:

Ako se na primarni namot transformatora spoji napon U 1, i spojite sekundarni namot na opterećenje, u namotima će se pojaviti struje ja 1 i ja 2. Ove struje će stvoriti magnetske tokove Φ 1 i Φ2 usmjerene jedna prema drugoj. Ukupni magnetski tok u magnetskom krugu se smanjuje. Kao rezultat toga, EMF induciran ukupnim protokom ε 1 i ε 2 smanjenje. RMS napon U 1 ostaje nepromjenjen. Smanjenje ε 1 uzrokuje povećanje struje ja 1:

S povećanjem struje ja 1 teći Φ 1 povećava tek toliko da kompenzira demagnetizirajući učinak toka Φ2. Ravnoteža se ponovno uspostavlja pri praktički istoj vrijednosti ukupnog protoka.

IV. Prijenos električne energije

Prijenos električne energije od elektrane do potrošača jedan je od najvažnijih zadataka energetske industrije.
Električna energija se pretežno prenosi preko AC nadzemnih dalekovoda (TL), iako postoji trend sve veće uporabe kabelskih vodova i istosmjernih vodova.

Potreba za prijenosom električne energije na daljinu nastala je zbog činjenice da električnu energiju proizvode velike elektrane s moćnim jedinicama, a troše je potrošači relativno male snage raspoređeni na velikom području. Trend koncentracije proizvodnih kapaciteta objašnjava se činjenicom da se njihovim rastom smanjuju relativni troškovi izgradnje elektrana i smanjuje cijena proizvedene električne energije.
Postavljanje moćnih elektrana provodi se uzimajući u obzir niz čimbenika, kao što su dostupnost energetskih resursa, njihova vrsta, rezerve i mogućnosti transporta, prirodni uvjeti, sposobnost rada u sklopu jedinstvenog energetskog sustava itd. Često se takve elektrane pokazuju znatno udaljenim od glavnih središta potrošnje električne energije. Rad objedinjenih elektroenergetskih sustava koji pokrivaju velika područja ovisi o učinkovitosti prijenosa električne energije na daljinu.
Potrebno je prenijeti električnu energiju od mjesta njezine proizvodnje do potrošača uz minimalne gubitke. Glavni razlog tih gubitaka je pretvorba dijela električne energije u unutarnju energiju žica, njihovo zagrijavanje.

Prema Joule-Lenzovom zakonu, količina topline P, oslobođen tijekom vremena t u vodiču otporom R tijekom prolaska struje ja, jednako:

Iz formule proizlazi da je za smanjenje zagrijavanja žica potrebno smanjiti jačinu struje u njima i njihov otpor. Kako biste smanjili otpor žica, povećajte njihov promjer, međutim, vrlo debele žice koje vise između nosača dalekovoda mogu se slomiti pod djelovanjem gravitacije, osobito tijekom snježnih padalina. Osim toga, s povećanjem debljine žica, njihov se trošak povećava, a izrađeni su od relativno skupog metala - bakra. Stoga je učinkovitiji način za minimiziranje gubitaka energije u prijenosu električne energije smanjenje jakosti struje u žicama.
Dakle, kako bi se smanjilo zagrijavanje žica pri prijenosu električne energije na velike udaljenosti, potrebno je struju u njima učiniti što manjom.
Snaga struje jednaka je umnošku jačine struje i napona:

Stoga, kako bi se uštedjela energija koja se prenosi na velike udaljenosti, potrebno je povećati napon za isti iznos koliko je smanjena jačina struje u žicama:

Iz formule proizlazi da su pri konstantnim vrijednostima prenesene snage struje i otpora žica, gubici grijanja u žicama obrnuto proporcionalni kvadratu napona u mreži. Stoga se za prijenos električne energije na udaljenosti od nekoliko stotina kilometara koriste visokonaponski dalekovodi (TL), čiji napon između žica iznosi desetke, a ponekad i stotine tisuća volti.
Uz pomoć dalekovoda susjedne elektrane se spajaju u jednu mrežu, nazvanu elektroenergetski sustav. Jedinstveni energetski sustav Rusije uključuje ogroman broj elektrana koje se kontroliraju iz jednog centra i osigurava neprekidno napajanje potrošača.

V. GOELRO

1. Povijest

GOELRO (Državna komisija za elektrifikaciju Rusije) je tijelo stvoreno 21. veljače 1920. za izradu projekta za elektrifikaciju Rusije nakon Listopadske revolucije 1917. godine.

U rad povjerenstva bilo je uključeno više od 200 znanstvenika i tehničara. Na čelu komisije bio je G.M. Krzhizhanovsky. Centralni komitet Komunističke partije i osobno V. I. Lenjin svakodnevno su upravljali radom komisije GOELRO, utvrdili glavne temeljne odredbe plana elektrifikacije zemlje.

Do kraja 1920. godine komisija je obavila ogroman posao i pripremila Plan elektrifikacije RSFSR-a, volumen od 650 stranica teksta s kartama i shemama za elektrifikaciju regija.
Plan GOELRO, osmišljen za 10-15 godina, provodio je Lenjinove ideje o elektrifikaciji cijele zemlje i stvaranju velike industrije.
U području elektroprivrede plan se sastojao od programa obnove i obnove prijeratne elektroprivrede, izgradnje 30 regionalnih elektrana i izgradnje moćnih regionalnih termoelektrana. Planirano je elektrane opremiti velikim kotlovima i turbinama za to vrijeme.
Jedna od glavnih ideja plana bila je široka upotreba golemih hidroenergetskih resursa zemlje. Predviđena je radikalna obnova na temelju elektrifikacije svih grana narodnog gospodarstva zemlje, a prvenstveno zbog rasta teške industrije, te racionalnog rasporeda industrije u cijeloj zemlji.
Provedba GOELRO plana započela je u teškim uvjetima građanskog rata i gospodarske devastacije.

Od 1947. SSSR je bio na prvom mjestu u Europi i na drugom mjestu u svijetu po proizvodnji električne energije.

Plan GOELRO odigrao je veliku ulogu u životu naše zemlje: bez njega ne bi bilo moguće dovesti SSSR u red industrijski najrazvijenijih zemalja svijeta u tako kratkom vremenu. Provedba ovog plana oblikovala je cjelokupno domaće gospodarstvo i još ga uvelike određuje.

Izrada i provedba plana GOELRO postala je moguća i to isključivo zahvaljujući kombinaciji mnogih objektivnih i subjektivnih čimbenika: značajnog industrijskog i gospodarskog potencijala predrevolucionarne Rusije, visoke razine ruske znanstvene i tehničke škole, koncentracije svih ekonomsku i političku moć, njezinu snagu i volju, a također i tradicionalni saborno-zajednički mentalitet naroda i njihov poslušni i povjerljivi odnos prema vrhovnim vladarima.
Plan GOELRO i njegova provedba dokazali su visoku učinkovitost sustava državnog planiranja u uvjetima krute centralizirane moći i predodredili razvoj ovog sustava za mnoga desetljeća koja dolaze.

2. Rezultati

Do kraja 1935. program elektrogradnje bio je višestruko preispunjen.

Umjesto 30, izgrađeno je 40 regionalnih elektrana na kojima je, zajedno s drugim velikim industrijskim stanicama, pušteno u pogon 6.914 tisuća kW snage (od toga regionalnih 4.540 tisuća kW, gotovo tri puta više nego prema GOELRO planu).
Godine 1935. među regionalnim elektranama bilo je 13 elektrana od 100.000 kW.

Prije revolucije, kapacitet najveće elektrane u Rusiji (1. Moskva) bio je samo 75 tisuća kW; nije postojala niti jedna velika hidroelektrana. Do početka 1935. ukupna instalirana snaga hidroelektrana dosegnula je gotovo 700 000 kW.
Izgrađena je tada najveća svjetska hidroelektrana Dnjepar, Svirskaja 3., Volhovskaja i dr. Na najvišoj točki svog razvoja Jedinstveni energetski sustav SSSR-a u mnogočemu je nadmašio energetske sustave razvijenih zemalja Europi i Americi.

Struja je u selima prije revolucije bila praktički nepoznata. Veliki zemljoposjednici instalirali su male elektrane, ali je njihov broj bio mali.

Električna energija se počela koristiti u poljoprivredi: u mlinovima, rezačima stočne hrane, strojevima za čišćenje žitarica i pilanama; u industriji, a kasnije - u svakodnevnom životu.

Popis korištene literature

Venikov V. A., Prijenos snage na velike udaljenosti, M.-L., 1960.;
Sovalov S. A., Načini prijenosa snage 400-500 kv. EES, M., 1967;
Bessonov, L.A. Teorijske osnove elektrotehnike. Električni krugovi: udžbenik / L.A. Bessonov. - 10. izd. — M.: Gardariki, 2002.
Elektrotehnika: Nastavni i metodički kompleks. /I. M. Kogol, G. P. Dubovitsky, V. N. Borodianko, V. S. Gun, N. V. Klinachev, V. V. Krymsky, A. Ya. Ergard, V. A. Yakovlev; Uredila N.V. Klinacheva. - Čeljabinsk, 2006-2008.
Električni sustavi, v. 3 - Prijenos snage izmjeničnom i istosmjernom strujom visokog napona, M., 1972.

Žao nam je, ništa nije pronađeno.

Početna > Sažetak

sažetak

u fizici

na temu "Proizvodnja, prijenos i korištenje električne energije"

Učenici 11. razreda A

MOU škola broj 85

Katarine.

Učitelj, nastavnik, profesor:

2003

Apstraktni plan.

Uvod. 1. Proizvodnja energije.

vrste elektrana. alternativnih izvora energije.

2. Prijenos električne energije.

transformatori.

3. Korištenje električne energije.

Uvod.

Rođenje energije dogodilo se prije nekoliko milijuna godina, kada su ljudi naučili koristiti vatru. Vatra im je davala toplinu i svjetlost, bila je izvor inspiracije i optimizma, oružje protiv neprijatelja i divljih životinja, lijek, pomoćnik u poljoprivredi, konzervans za hranu, tehnološki alat itd. Čudesni mit o Prometeju, koji je ljudima dao vatru, pojavio se u staroj Grčkoj mnogo kasnije nego u mnogim dijelovima svijeta, metode prilično sofisticiranog rukovanja vatrom, njezina proizvodnja i gašenje, očuvanje vatre i racionalno korištenje gorivo. Dugi niz godina vatra se održavala sagorijevanjem biljnih energenata (drvo, grmlje, trska, trava, suhe alge i dr.), a potom se otkrilo da je za održavanje vatre moguće koristiti fosilne tvari: ugljen, naftu. , škriljac, treset. Danas je energija i dalje glavna komponenta ljudskog života. Omogućuje stvaranje različitih materijala, a jedan je od glavnih čimbenika u razvoju novih tehnologija. Jednostavno rečeno, bez ovladavanja raznim vrstama energije, osoba nije u stanju u potpunosti postojati.

Proizvodnja energije.

Vrste elektrana.

Termoelektrana (TPP), elektrana koja generira električnu energiju kao rezultat pretvorbe toplinske energije koja se oslobađa tijekom izgaranja fosilnih goriva. Prve termoelektrane pojavile su se krajem 19. stoljeća i postale su rasprostranjene. Sredinom 70-ih godina 20. stoljeća TE su bile glavni tip električnih stanica. U termoelektranama se kemijska energija goriva prvo pretvara u mehaničku, a zatim u električnu energiju. Gorivo za takvu elektranu može biti ugljen, treset, plin, uljni škriljac, loživo ulje. Termoelektrane se dijele na kondenzacija(IES), dizajniran za proizvodnju samo električne energije, i kombinirane toplinske i elektrane(CHP), koji osim električne toplinske energije proizvodi u obliku tople vode i pare. Velike IES-ove regionalnog značaja nazivaju se državne područne elektrane (GRES). Najjednostavniji shematski dijagram IES-a na ugljen prikazan je na slici. Ugljen se dovodi u bunker za gorivo 1, a iz njega - u postrojenje za drobljenje 2, gdje se pretvara u prašinu. Ugljena prašina ulazi u peć generatora pare (parni kotao) 3, koji ima sustav cijevi u kojima kruži kemijski pročišćena voda, nazvana napojna voda. U kotlu se voda zagrijava, isparava, a nastala zasićena para se dovede na temperaturu od 400-650 °C i pod pritiskom od 3-24 MPa kroz parni cjevovod ulazi u parnu turbinu 4. Para parametri ovise o snazi ​​jedinica. Termokondenzacijske elektrane imaju nisku učinkovitost (30-40%), jer se najveći dio energije gubi s dimnim plinovima i rashladnom vodom kondenzatora. Povoljno je graditi IES u neposrednoj blizini mjesta vađenja goriva. Istodobno, potrošači električne energije mogu se nalaziti na znatnoj udaljenosti od stanice. kombinirana toplana i elektrana razlikuje se od kondenzacijske stanice s posebnom turbinom za grijanje ugrađenom na njoj s ekstrakcijom pare. U CHPP se jedan dio pare u potpunosti koristi u turbini za proizvodnju električne energije u generatoru 5 i zatim ulazi u kondenzator 6, dok se drugi dio, koji ima visoku temperaturu i tlak, uzima iz međufaza elektrane. turbina i služi za opskrbu toplinom. Kondenzat se opskrbljuje pumpom 7 kroz deaerator 8 i dalje dovodnom pumpom 9 u generator pare. Količina ekstrahirane pare ovisi o potrebama poduzeća za toplinskom energijom. Učinkovitost CHP doseže 60-70%. Takve se stanice obično grade u blizini potrošača - industrijskih poduzeća ili stambenih područja. Najčešće rade na uvozno gorivo. Mnogo manje rasprostranjene su termalne stanice sa plinska turbina(GTPS), parni plin(PGES) i dizel postrojenja. U komori za izgaranje GTPP-a gori plin ili tekuće gorivo; proizvodi izgaranja s temperaturom od 750-900 ºS ulaze u plinsku turbinu koja rotira električni generator. Učinkovitost takvih termoelektrana je obično 26-28%, snaga je do nekoliko stotina MW . GTPP-ovi se obično koriste za pokrivanje vršnih električnih opterećenja. Učinkovitost SGPP-a može doseći 42 - 43%.Najekonomičnije su velike termoelektrane na parne turbine (skraćeno TE). Većina termoelektrana u našoj zemlji kao gorivo koristi ugljenu prašinu. Za proizvodnju 1 kWh električne energije potroši se nekoliko stotina grama ugljena. U parnom kotlu, preko 90% energije koju oslobađa gorivo prenosi se na paru. U turbini se kinetička energija mlaznica pare prenosi na rotor. Osovina turbine je čvrsto povezana s osovinom generatora. Moderne parne turbine za termoelektrane su vrlo napredni, brzi, visoko ekonomični strojevi s dugim vijekom trajanja. Njihova snaga u verziji s jednom osovinom doseže 1 milijun 200 tisuća kW, a to nije granica. Takvi strojevi su uvijek višestupanjski, tj. obično imaju nekoliko desetaka diskova s ​​radnim lopaticama i isto toliko, ispred svakog diska, skupina mlaznica kroz koje struji mlaz pare. Tlak i temperatura pare postupno se smanjuju. Iz tečaja fizike je poznato da se učinkovitost toplinskih motora povećava s povećanjem početne temperature radnog fluida. Stoga se para koja ulazi u turbinu dovodi do visokih parametara: temperatura je gotovo do 550 ° C, a tlak je do 25 MPa. Učinkovitost TPP doseže 40%. Većina energije se gubi zajedno s vrućom ispušnom parom. Hidroelektrana (HE), kompleks građevina i opreme kroz koje se energija protoka vode pretvara u električnu energiju. HE se sastoji od serijskog kruga hidrotehničke građevine, osigurava potrebnu koncentraciju protoka vode i stvara pritisak, te energetska oprema koja pretvara energiju vode koja se kreće pod pritiskom u mehaničku energiju rotacije, koja se zauzvrat pretvara u električnu energiju. Glava hidroelektrane nastaje koncentracijom pada rijeke u korištenom dijelu uz branu, odn. izvođenje, ili brana i derivacija zajedno. Glavna energetska oprema HE nalazi se u zgradi HE: u strojarnici elektrane - hidraulične jedinice, pomoćna oprema, uređaji za automatsko upravljanje i nadzor; u središnjem upravljačkom mjestu - operatersko-dispečerskoj konzoli odn operater hidroelektrane. Pojačavanje transformatorska podstanica Nalazi se kako unutar zgrade HE, tako iu zasebnim zgradama ili na otvorenim prostorima. Uređaji za distribucijučesto se nalazi na otvorenom prostoru. Zgrada elektrane može se podijeliti na dijelove s jednom ili više jedinica i pomoćna oprema odvojen od susjednih dijelova zgrade. Na zgradi HE ili unutar nje stvara se instalacijsko mjesto za montažu i popravak različite opreme te za pomoćne poslove održavanja HE. Prema instaliranom kapacitetu (in MW) razlikovati hidroelektrane snažan(Sv. 250), prosjek(do 25) i mali(do 5). Snaga hidroelektrane ovisi o tlaku (razlici između razina uzvodno i nizvodno ), brzina protoka vode koja se koristi u hidrauličkim turbinama i učinkovitost hidrauličke jedinice. Zbog niza razloga (zbog npr. sezonskih promjena vodostaja u akumulacijama, varijabilnosti u opterećenju energetskog sustava, popravka hidroelektrana ili hidrauličkih građevina i sl.) tlak i protok vode su konstantno mijenja, a uz to se mijenja i protok pri regulaciji - proizvodnja električne energije HE. Postoje godišnji, tjedni i dnevni ciklusi rada HE. Prema maksimalno iskorištenom tlaku HE se dijele na visokotlačni(preko 60 m), srednji pritisak(od 25 do 60 m) i niski pritisak(od 3 do 25 m). Na ravnim rijekama tlak rijetko prelazi 100 m, u planinskim uvjetima, kroz branu, moguće je stvoriti pritiske do 300 m i više, a uz pomoć izvođenja - do 1500 m. Podjela hidroelektrane prema korištenom tlaku je okvirna, uvjetna. Prema shemi korištenja vodnih resursa i koncentraciji pritisaka, HE se obično dijele na kanal, blizu brane, preusmjeravanje s tlačnim i beztlačnim izvođenjem, mješovito, crpno skladište i plima. U protočnim i uzbranskim HE tlak vode stvara brana koja blokira rijeku i podiže razinu vode u uzvodnom dijelu. Pritom je neizbježna i neka poplava riječne doline. Protočne i uzbranske hidroelektrane grade se kako na niskim rijekama s puno vode, tako i na planinskim rijekama, u uskim stisnutim dolinama. Protočne HE karakteriziraju padovi do 30-40 m. Pri višim tlakovima pokazuje se nepraktičnim prijenos hidrostatskog tlaka vode na zgradu hidroelektrane. U ovom slučaju, vrsta brana Hidroelektrana, u kojoj je tlačni front cijelom dužinom blokiran branom, a zgrada hidroelektrane smještena iza brane, graniči nizvodno. Druga vrsta rasporeda blizu brane Hidroelektrana odgovara planinskim uvjetima s relativno malim protokom rijeke. NA derivacijski Hidroelektrana koncentracija pada rijeke stvara se derivacijom; voda se na početku korištene dionice rijeke odvodi iz riječnog kanala vodnom cijevi, s nagibom znatno manjim od prosječnog nagiba rijeke na ovoj dionici i uz ravnanje zavoja i zavoja kanala. Završetak derivacije dovodi se na lokaciju zgrade HE. Otpadne vode se ili vraćaju u rijeku ili dovode u sljedeću derivaciju HE. Derivacija je korisna kada je nagib rijeke visok. Posebno mjesto među HE zauzimaju crpne akumulacijske elektrane(PSPP) i plimne elektrane(PES). Izgradnja crpne elektrane posljedica je povećanja potražnje za vršnom snagom u velikim energetskim sustavima, što određuje proizvodni kapacitet potreban za pokrivanje vršnih opterećenja. Sposobnost crpne elektrane da akumulira energiju temelji se na činjenici da električnu energiju slobodnu u elektroenergetskom sustavu u određenom vremenskom razdoblju koriste crpne akumulacijske jedinice koje, radeći u režimu pumpe, crpe vodu iz rezervoara u gornji bazen za skladištenje. Tijekom vršnog opterećenja, akumulirana energija se vraća u elektroenergetski sustav (voda iz gornjeg bazena ulazi u tlačni cjevovod i rotira hidraulične jedinice koje rade u režimu strujnog generatora). PES pretvaraju energiju morske plime u električnu energiju. Električna snaga hidroelektrana na plimu, zbog nekih značajki povezanih s periodičnom prirodom plime i oseke, može se koristiti u elektroenergetskim sustavima samo u sprezi s energijom regulacijskih elektrana koje nadoknađuju padove snage plime i oseke. elektrane tijekom dana ili mjeseci. Najvažnija značajka hidroenergetskih resursa u usporedbi s izvorima goriva i energije je njihova kontinuirana obnova. Nedostatak potrebe za gorivom za HE određuje nisku cijenu električne energije proizvedene u HE. Dakle, izgradnja hidroelektrana, unatoč značajnim, specifičnim kapitalnim ulaganjima po 1 kW instalirani kapacitet i dugo vrijeme izgradnje, bili su i jesu od velike važnosti, posebice kada je to povezano sa plasmanom elektro intenzivnih industrija. Nuklearna elektrana (NPP), elektrana u kojoj se atomska (nuklearna) energija pretvara u električnu. Generator energije u nuklearnoj elektrani je nuklearni reaktor. Toplina koja se oslobađa u reaktoru kao rezultat lančane reakcije fisije jezgri nekih teških elemenata, zatim se, baš kao u konvencionalnim termoelektranama (TE), pretvara u električnu energiju. Za razliku od termoelektrana koje rade na fosilna goriva, nuklearne elektrane rade na nuklearna vatra-nego(na temelju 233 U, 235 U, 239 Pu). Utvrđeno je da svjetski energetski resursi nuklearnog goriva (uran, plutonij i dr.) znatno premašuju energetske resurse prirodnih rezervi organskog goriva (nafta, ugljen, prirodni gas i tako dalje.). To otvara široke izglede za zadovoljavanje brzo rastuće potražnje za gorivom. Uz to, potrebno je voditi računa i o sve većem obujmu potrošnje ugljena i nafte za tehnološke potrebe svjetske kemijske industrije, koja postaje ozbiljna konkurencija termoelektranama. Unatoč otkriću novih nalazišta organskog goriva i poboljšanju metoda za njegovo vađenje, u svijetu postoji tendencija relativnog povećanja njegove cijene. To stvara najteže uvjete za zemlje s ograničenim rezervama fosilnih goriva. Očigledna je potreba za brzim razvojem nuklearne energije, koja već sada zauzima istaknuto mjesto u energetskoj bilanci niza industrijskih zemalja svijeta. Shematski dijagram nuklearne elektrane s vodom hlađenim nuklearnim reaktorom prikazan je na sl. 2. Toplina stvorena u jezgra reaktor rashladna tekućina, uzima voda 1. kruga, koju cirkulacijska pumpa pumpa kroz reaktor. Zagrijana voda iz reaktora ulazi u izmjenjivač topline (generator pare) 3, gdje prenosi toplinu primljenu u reaktoru na vodu 2. kruga. Voda iz 2. kruga isparava u generatoru pare i nastaje para koja zatim ulazi u turbinu 4.
Najčešće se u nuklearnim elektranama koriste 4 vrste reaktora toplinskih neutrona: 1) reaktori hlađeni vodom s običnom vodom kao moderatorom i rashladnom tekućinom; 2) grafit-voda s vodenim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom; 3) teška voda s vodenim rashladnim sredstvom i teška voda kao moderator; 4) grafit - plin s plinskim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom. Izbor pretežno korištenog tipa reaktora određen je uglavnom akumuliranim iskustvom u nosaču reaktora, kao i dostupnošću potrebne industrijske opreme, sirovina itd. Reaktor i njegovi servisni sustavi uključuju: sam reaktor s biološkim zaštita , izmjenjivači topline, pumpe ili plinski puhači koji kruže rashladnom tekućinom, cjevovodi i armature za cirkulaciju kruga, uređaji za pretovar nuklearnog goriva, posebni ventilacijski sustavi, hitno hlađenje itd. Za zaštitu osoblja nuklearne elektrane od izlaganja zračenju, reaktor je okružena biološkom zaštitom, glavni materijal za koju su beton, voda, serpentinasti pijesak. Oprema reaktorskog kruga mora biti potpuno zatvorena. Predviđen je sustav praćenja mjesta mogućeg istjecanja rashladne tekućine, poduzimaju se mjere da pojava propuštanja i prekida u krugu ne dovede do radioaktivnih emisija i onečišćenja prostora NEK i okolnog prostora. Radioaktivni zrak i mala količina para rashladne tekućine, zbog prisutnosti curenja iz kruga, uklanjaju se iz nenadziranih prostorija NEK posebnim ventilacijskim sustavom, u kojem su predviđeni filteri za čišćenje i držači plina kako bi se otklonila mogućnost onečišćenja atmosfere. Služba dozimetrijskog nadzora prati ispunjavanje pravila radijacijske sigurnosti od strane osoblja NEK. Dostupnost biološka zaštita, posebna ventilacija i sustavi hlađenja u nuždi te usluge dozimetrijskog nadzora omogućuju potpuno osiguranje uslužno osoblje NPP od štetnih učinaka radioaktivnog izlaganja. Nuklearne elektrane, koje su najmoderniji tip elektrana, imaju niz značajnih prednosti u odnosu na druge tipove elektrana: u normalnim uvjetima rada apsolutno ne zagađuju okoliš, ne zahtijevaju vezivanje na izvor sirovina. i, sukladno tome, može se postaviti gotovo bilo gdje. Nove elektrane imaju kapacitet gotovo jednak kapacitetu prosječne hidroelektrane, ali faktor iskorištenosti instalirane snage u nuklearnim elektranama (80%) znatno je veći od onoga u hidroelektranama ili termoelektranama. Praktički nema značajnih nedostataka nuklearnih elektrana u normalnim uvjetima rada. No, ne može se ne primijetiti opasnost od nuklearnih elektrana pod mogućim okolnostima više sile: potresi, uragani itd. - ovdje stari modeli energetskih jedinica predstavljaju potencijalnu opasnost od radijacijske kontaminacije teritorija zbog nekontroliranog pregrijavanja reaktora.

Alternativni izvori energije.

Energija sunca. U posljednje vrijeme drastično se povećao interes za problem korištenja sunčeve energije, jer je potencijal za energiju temeljenu na korištenju izravnog sunčevog zračenja iznimno velik. Najjednostavniji kolektor sunčevog zračenja je pocrnjeli metalni (obično aluminijski) lim, unutar kojeg se nalaze cijevi u kojima cirkulira tekućina. Zagrijana sunčevom energijom koju apsorbira kolektor, tekućina se isporučuje za izravnu upotrebu. Sunčeva energija je jedna od materijalno najintenzivnijih vrsta proizvodnje energije. Velika upotreba sunčeve energije povlači gigantski porast potrebe za materijalima, a time i za radnim resursima za vađenje sirovina, njihovo obogaćivanje, proizvodnju materijala, proizvodnju heliostata, kolektora, druge opreme, i njihov transport. Do sada je električna energija koju proizvode sunčeve zrake puno skuplja od one dobivene tradicionalnim metodama. Znanstvenici se nadaju da će pokusi koje će provoditi u eksperimentalnim postrojenjima i postajama pomoći u rješavanju ne samo tehničkih već i ekonomskih problema. energija vjetra. Energija kretanja zračnih masa je ogromna. Rezerve energije vjetra više su od stotinu puta veće od rezervi hidroenergije svih rijeka planeta. Vjetrovi pušu stalno i posvuda na zemlji. Klimatski uvjeti omogućuju razvoj energije vjetra na velikom području. No ovih dana motori na vjetar pokrivaju samo tisućiti dio svjetskih energetskih potreba. Stoga su stručnjaci za konstrukciju zrakoplova uključeni u izradu dizajna vjetroelektrana, srca svake vjetroelektrane, koji su u mogućnosti odabrati najprikladniji profil lopatice i istražiti ga u aerotunelu. Naporima znanstvenika i inženjera stvorena je široka paleta dizajna modernih vjetroagregata. Zemljina energija. Od davnina ljudi su znali za spontane manifestacije gigantske energije koja vreba u utrobi zemaljske kugle. Sjećanje čovječanstva čuva legende o katastrofalnim vulkanskim erupcijama koje su odnijele milijune ljudskih života, neprepoznatljivo promijenile izgled mnogih mjesta na Zemlji. Snaga erupcije čak i relativno malog vulkana je kolosalna, mnogo puta premašuje snagu najvećih elektrana stvorenih ljudskim rukama. Istina, ne treba govoriti o izravnom korištenju energije vulkanskih erupcija, do sada ljudi nemaju priliku obuzdati ovaj neposlušni element.Energija Zemlje prikladna je ne samo za grijanje prostorija, kao što je to slučaj na Islandu, ali i za proizvodnju električne energije. Elektrane na tople podzemne izvore rade već duže vrijeme. Prva takva elektrana, još uvijek prilično male snage, izgrađena je 1904. godine u malom talijanskom gradiću Larderello. Postupno je rastao kapacitet elektrane, puštalo se u pogon sve više novih jedinica, korišteni su novi izvori tople vode, a danas je snaga stanice već dosegla impresivnu vrijednost od 360 tisuća kilovata.

Prijenos električne energije.

Transformatori.

Kupili ste ZIL hladnjak. Prodavač vas je upozorio da je hladnjak predviđen za mrežni napon od 220 V. A u vašoj kući je mrežni napon 127 V. Zastoj? Nikako. Samo morate napraviti dodatni trošak i kupiti transformator. Transformator- vrlo jednostavan uređaj koji vam omogućuje i povećanje i smanjenje napona. Pretvorba izmjenične struje provodi se pomoću transformatora. Po prvi put transformatore je 1878. upotrijebio ruski znanstvenik P. N. Yablochkov za napajanje "električnih svijeća" koje je izumio, novog izvora svjetlosti u to vrijeme. Ideju P. N. Yablochkova razvio je zaposlenik Moskovskog sveučilišta I. F. Usagin, koji je dizajnirao poboljšane transformatore. Transformator se sastoji od zatvorene željezne jezgre na koju su postavljene dvije (ponekad više) zavojnice sa žičanim namotima (Sl. 1) . Jedan od namota, nazvan primarni, spojen je na izvor izmjeničnog napona. Drugi namot, na koji je spojeno "opterećenje", tj. uređaji i uređaji koji troše električnu energiju, naziva se sekundarni.

sl.1 sl.2

Shema uređaja transformatora s dva namota prikazana je na slici 2, a simbol usvojen za njega je na slici. 3.

Djelovanje transformatora temelji se na fenomenu elektromagnetske indukcije. Kada izmjenična struja prolazi kroz primarni namot, u željeznoj jezgri pojavljuje se izmjenični magnetski tok koji pobuđuje indukcijski EMF u svakom namotu. Štoviše, trenutna vrijednost indukcijske emf e u svaki zavoj primarnog ili sekundarnog namota prema Faradayjevu zakonu određuje se formulom:

e = -Δ Ž/Δ t

Ako je a F= F 0 sosωt, dakle e \u003d ω F 0 grijehω t, ili e =E 0 grijehω t , gdje E 0 \u003d ω F 0 - amplituda EMF u jednom okretu. U primarnom namotu, koji ima P 1 zavoja, ukupna emf indukcija e 1 jednako je P 1 e. U sekundarnom namotu postoji ukupni EMF. e 2 jednako je P 2 e, gdje P 2 - broj zavoja ovog namota.

Otuda slijedi da

e 1 e 2 = P 1 P 2 . (1) Zbroj napona u 1 , primijenjen na primarni namot, i EMF e 1 treba biti jednak padu napona u primarnom namotu: u 1 + e 1 = i 1 R 1 , gdje R 1 je aktivni otpor namota, i i 1 je struja u njemu. Ova jednadžba izravno slijedi iz opće jednadžbe. Obično je aktivni otpor namota mali i član i 1 R 1 može se zanemariti. Tako u 1 ≈ - e 1 . (2) Kada je sekundarni namot transformatora otvoren, u njemu ne teče struja, a vrijedi relacija:

u 2 ≈ - e 2 . (3)

Budući da su trenutne vrijednosti emf e 1 i e 2 promjena faze, tada se njihov omjer u formuli (1) može zamijeniti omjerom efektivnih vrijednosti E 1 iE 2 ove EMF ili, uzimajući u obzir jednakosti (2) i (3), omjer efektivnih vrijednosti napona U 1 i U 2 .

U 1 /U 2 = E 1 / E 2 = n 1 / n 2 = k. (4)

Vrijednost k nazvan omjerom transformacije. Ako je a k>1, tada je transformator step-down, s k<1 - povećanje.Kada je krug sekundarnog namota zatvoren, u njemu teče struja. Zatim odnos u 2 ≈ - e 2 više nije točno ispunjena, pa prema tome i veza između U 1 i U 2 postaje složeniji nego u jednadžbi (4) Prema zakonu održanja energije, snaga u primarnom krugu mora biti jednaka snazi ​​u sekundarnom krugu: U 1 ja 1 = U 2 ja 2, (5) gdje ja 1 i ja 2 - efektivne vrijednosti sile u primarnom i sekundarnom namotu.

Otuda slijedi da

U 1 /U 2 = ja 1 / ja 2 . (6)

To znači da višestrukim povećanjem napona uz pomoć transformatora smanjujemo struju za isti iznos (i obrnuto).

Zbog neizbježnih gubitaka energije za stvaranje topline u namotima i željeznoj jezgri, jednadžbe (5) i (6) su približno ispunjene. Međutim, u modernim transformatorima velike snage, ukupni gubici ne prelaze 2-3%.

U svakodnevnoj praksi često se morate nositi s transformatorima. Uz one transformatore koje koristimo, htjeli-ne htjeli, s obzirom na to da su industrijski uređaji predviđeni za jedan napon, a drugi se koristi u gradskoj mreži, osim njih, moramo se baviti i automotuljima. Bobina je pojačani transformator. Za stvaranje iskre koja pali radnu smjesu potreban je visoki napon koji dobivamo iz akumulatora automobila, nakon što prvo pretvorimo istosmjernu struju baterije u izmjeničnu struju pomoću prekidača. Lako je vidjeti da, sve do gubitka energije koja se koristi za zagrijavanje transformatora, kako se napon povećava, struja se smanjuje i obrnuto.

Strojevi za zavarivanje zahtijevaju transformatore za smanjenje snage. Zavarivanje zahtijeva vrlo velike struje, a transformator aparata za zavarivanje ima samo jedan izlazni zavoj.

Vjerojatno ste primijetili da je jezgra transformatora izrađena od tankih čeličnih limova. To se radi kako se ne bi gubila energija tijekom pretvorbe napona. U pločastim materijalima vrtložne struje će igrati manju ulogu nego u čvrstom materijalu.

Kod kuće imate posla s malim transformatorima. Što se tiče snažnih transformatora, to su ogromne strukture. U tim slučajevima se jezgra s namotima stavlja u spremnik napunjen rashladnim uljem.

Prijenos električne energije

Potrošači električne energije su posvuda. Proizvodi se na relativno malo mjesta u blizini izvora goriva i vode. Stoga postaje potrebno prenositi električnu energiju na udaljenosti koje ponekad dosežu stotine kilometara.

No prijenos električne energije na velike udaljenosti povezan je sa značajnim gubicima. Činjenica je da ih struja, prolazeći kroz vodove, zagrijava. U skladu s Joule-Lenzovim zakonom, energija utrošena na zagrijavanje žica linije određuje se formulom

Q=I 2 Rt gdje je R otpor linije. S dugom linijom prijenos energije može postati općenito ekonomski neisplativ. Da biste smanjili gubitke, možete, naravno, slijediti put smanjenja otpora R linije povećanjem površine poprečnog presjeka žica. Ali da bi se R, na primjer, smanjio za faktor 100, masa žice se također mora povećati za faktor 100. Jasno je da se ne može dopustiti tako veliki utrošak skupog obojenog metala, a da ne spominjemo poteškoće pričvršćivanja teških žica na visoke jarbole itd. Stoga se gubici energije u liniji smanjuju na drugi način: smanjenjem struje u liniji. Na primjer, smanjenje struje za faktor 10 smanjuje količinu topline koja se oslobađa u vodičima za 100 puta, tj. postiže se isti učinak kao kod stostrukog ponderiranja žice.

Budući da je strujna snaga proporcionalna umnošku jačine struje i napona, kako bi se održala odašena snaga, potrebno je povećati napon u dalekovodu. Štoviše, što je dalekovod duži, to je isplativije koristiti veći napon. Tako, na primjer, u visokonaponskom dalekovodu Volzhskaya HE - Moskva koristi se napon od 500 kV. U međuvremenu, generatori izmjenične struje grade se za napone koji ne prelaze 16-20 kV, jer bi veći napon zahtijevao donošenje složenijih posebnih mjera za izolaciju namota i drugih dijelova generatora.

Stoga se u velikim elektranama ugrađuju pojačani transformatori. Transformator povećava napon u liniji onoliko puta koliko smanjuje struju. Gubitak snage u ovom slučaju je mali.

Za izravnu uporabu električne energije u motorima elektromotornog pogona alatnih strojeva, u rasvjetnoj mreži i u druge svrhe potrebno je smanjiti napon na krajevima voda. To se postiže uz pomoć step-down transformatora. Štoviše, obično se smanjenje napona i, sukladno tome, povećanje snage struje događa u nekoliko faza. U svakoj fazi napon je sve manji, a područje koje pokriva električna mreža sve je šire. Shema prijenosa i distribucije električne energije prikazana je na slici.

Elektrane u brojnim regijama zemlje povezane su visokonaponskim dalekovodima, tvoreći zajedničku elektroenergetsku mrežu na koju su priključeni potrošači. Takvo udruženje naziva se elektroenergetski sustav. Elektroenergetski sustav osigurava nesmetanu opskrbu potrošača energijom, bez obzira na njihovu lokaciju.

Korištenje električne energije.

Korištenje električne energije u raznim područjima znanosti.

20. stoljeće je postalo stoljeće kada znanost zadire u sve sfere društva: gospodarstvo, politiku, kulturu, obrazovanje itd. Naravno, znanost izravno utječe na razvoj energije i opseg električne energije. S jedne strane, znanost doprinosi širenju opsega električne energije i time povećava njenu potrošnju, ali s druge strane, u doba kada neograničeno korištenje neobnovljivih izvora energije predstavlja opasnost za buduće generacije, razvoj tehnologija štednje energije i njihova primjena u životu postaju aktualni zadaci znanosti. Razmotrimo ova pitanja na konkretnim primjerima. Oko 80% rasta BDP-a (bruto domaćeg proizvoda) u razvijenim zemljama ostvaruje se tehničkim inovacijama, od kojih se većina odnosi na korištenje električne energije. Sve novo u industriji, poljoprivredi i svakodnevnom životu dolazi nam zahvaljujući novim dostignućima u raznim granama znanosti. Većina znanstvenog razvoja počinje teorijskim izračunima. No, ako su se u devetnaestom stoljeću ti proračuni radili pomoću olovke i papira, onda su u doba znanstvene i tehnološke revolucije (znanstveno-tehnološke revolucije) svi teorijski proračuni, odabir i analiza znanstvenih podataka, pa čak i jezična analiza književnih djela. obavlja se pomoću računala (elektronička računala), koja rade na električnoj energiji, najprikladnijoj za njezin prijenos na daljinu i korištenje. Ali ako su se u početku računala koristila za znanstvene izračune, sada su računala zaživjela iz znanosti. Sada se koriste u svim područjima ljudske djelatnosti: za bilježenje i pohranu informacija, stvaranje arhiva, pripremu i uređivanje tekstova, izvođenje crtačkih i grafičkih radova, automatizaciju proizvodnje i poljoprivrede. Elektronizacija i automatizacija proizvodnje najvažnije su posljedice "druge industrijske" ili "mikroelektroničke" revolucije u gospodarstvima razvijenih zemalja. Razvoj integrirane automatizacije izravno je vezan uz mikroelektroniku, čija je kvalitativno nova faza započela nakon izuma 1971. mikroprocesora - mikroelektroničkog logičkog uređaja ugrađenog u različite uređaje za upravljanje njihovim radom. Mikroprocesori su ubrzali rast robotike. Većina robota koji se danas koriste pripadaju takozvanoj prvoj generaciji, a koriste se u zavarivanju, rezanju, prešanju, premazivanju itd. Roboti druge generacije koji ih zamjenjuju opremljeni su uređajima za prepoznavanje okoline. A roboti – “intelektualci” treće generacije će “vidjeti”, “osjetiti”, “čuti”. Znanstvenici i inženjeri nuklearnu energiju, istraživanje svemira, transport, trgovinu, skladištenje, medicinsku skrb, preradu otpada i razvoj bogatstva oceanskog dna nazivaju najprioritetnijim područjima za korištenje robota. Većina robota radi na električnu energiju, ali povećanje potrošnje električne energije robota nadoknađuje smanjenje troškova energije u mnogim energetski intenzivnim proizvodnim procesima kroz uvođenje pametnijih metoda i novih tehnoloških procesa koji štede energiju. No, vratimo se znanosti. Sva nova teorijska dostignuća provjeravaju se eksperimentalno nakon računalnih proračuna. I, u pravilu, u ovoj fazi istraživanja se provode pomoću fizikalnih mjerenja, kemijskih analiza itd. Ovdje su znanstveno-istraživački alati raznoliki – brojni mjerni instrumenti, akceleratori, elektronski mikroskopi, magnetski rezonancijski tomografi itd. Većina ovih instrumenata eksperimentalne znanosti radi na električnoj energiji. Znanost u području komunikacija i komunikacija razvija se vrlo brzo. Satelitska komunikacija se koristi ne samo kao sredstvo međunarodne komunikacije, već i u svakodnevnom životu – satelitske antene nisu rijetkost u našem gradu. Nova sredstva komunikacije, poput tehnologije vlakana, mogu značajno smanjiti gubitak električne energije u procesu prijenosa signala na velike udaljenosti. Znanost i sfera upravljanja nisu zaobišli. Razvojem znanstvene i tehnološke revolucije, širenjem proizvodne i neproizvodne sfere ljudske djelatnosti, menadžment počinje igrati sve važniju ulogu u poboljšanju njihove učinkovitosti. Od svojevrsne umjetnosti, donedavne temeljene na iskustvu i intuiciji, menadžment je danas postao znanost. Znanost o upravljanju, općim zakonitostima primanja, pohranjivanja, prijenosa i obrade informacija naziva se kibernetika. Ovaj izraz dolazi od grčkih riječi "kormilar", "kormilar". Nalazi se u spisima starogrčkih filozofa. Međutim, njegovo novo rođenje zapravo se dogodilo 1948. godine, nakon objave knjige američkog znanstvenika Norberta Wienera "Kibernetika". Prije početka "kibernetičke" revolucije postojala je samo papirnata informatika, čije je glavno sredstvo percepcije bio ljudski mozak, a koja nije koristila električnu energiju. "Kibernetička" revolucija je iznjedrila bitno drugačiju - strojnu informatiku, koja odgovara gigantski povećanim tokovima informacija, čiji je izvor energije električna energija. Stvorena su potpuno nova sredstva za dobivanje informacija, njihovo prikupljanje, obradu i prijenos, koji zajedno čine složenu informacijsku strukturu. Uključuje automatske upravljačke sustave (automatizirane upravljačke sustave), banke podataka, automatizirane informacijske baze, računalne centre, video terminale, fotokopirne i telegrafske strojeve, nacionalne informacijske sustave, satelitske i brze optičke komunikacijske sustave - sve se to neograničeno proširilo opseg korištenja električne energije. Mnogi znanstvenici smatraju da je u ovom slučaju riječ o novoj "informacijskoj" civilizaciji koja zamjenjuje tradicionalnu organizaciju društva industrijskog tipa. Ovu specijalizaciju karakteriziraju sljedeće važne karakteristike:

rašireno korištenje informacijske tehnologije u materijalnoj i nematerijalnoj proizvodnji, u području znanosti, obrazovanja, zdravstva i dr.; prisutnost široke mreže različitih baza podataka, uključujući javnu upotrebu; transformacija informacija u jedan od najvažnijih čimbenika gospodarskog, nacionalnog i osobnog razvoja; slobodan protok informacija u društvu.

Takav prijelaz iz industrijskog društva u "informacijsku civilizaciju" postao je moguć najvećim dijelom zahvaljujući razvoju energije i pružanju pogodne vrste energije u prijenosu i korištenju - električne energije.

Električna energija u proizvodnji.

Suvremeno društvo ne može se zamisliti bez elektrifikacije proizvodnih djelatnosti. Već krajem 1980-ih više od 1/3 ukupne potrošnje energije u svijetu provodilo se u obliku električne energije. Do početka sljedećeg stoljeća taj bi se udio mogao povećati na 1/2. Takav porast potrošnje električne energije prvenstveno je povezan s povećanjem njezine potrošnje u industriji. Glavni dio industrijskih poduzeća radi na električnoj energiji. Visoka potrošnja električne energije tipična je za energetski intenzivne industrije kao što su metalurgija, aluminij i inženjering.

Struja u kući.

Struja je u svakodnevnom životu neophodan pomoćnik. Svaki dan se nosimo s tim i, vjerojatno, više ne možemo zamisliti svoj život bez toga. Sjetite se kad ste zadnji put ugasili svjetlo, tj. vaša kuća nije dobila struju, sjetite se kako ste se zaklinjali da nemate vremena za ništa i da vam treba svjetlo, trebao vam je TV, kuhalo za vodu i hrpa drugih električni uređaji. Uostalom, ako smo zauvijek bez energije, onda ćemo se jednostavno vratiti u ona davna vremena kada se hrana kuhala na vatri i živjela u hladnim wigwamima. Važnost električne energije u našem životu može se obraditi cijelom pjesmom, toliko je važna u našem životu i tako smo navikli na to. Iako više ne primjećujemo da ona dolazi u naše domove, ali kad je ugase, postaje jako neugodno. Cijenite struju!

Bibliografija.

Udžbenik S.V. Gromova "Fizika, 10. razred". Moskva: Prosvjeta. Enciklopedijski rječnik mladog fizičara. Spoj. V.A. Čujanov, Moskva: Pedagogija. Allion L., Wilcons W.. Fizika. Moskva: Nauka. Koltun M. Svijet fizike. Moskva. Izvori energije. Činjenice, problemi, rješenja. Moskva: Znanost i tehnologija. Netradicionalni izvori energije. Moskva: Znanje. Yudasin L.S. Energija: problemi i nade. Moskva: Prosvjeta. Podgorny A.N. Energija vodika. Moskva: Nauka.

sažetak

Jedan od najvećih problema riješenih u promatranom razdoblju bila je proizvodnja i korištenje električne energije – nove energetske osnove industrije i prometa.

sažetak

Povijest električne rasvjete započela je 1870. godine izumom žarulje sa žarnom niti, u kojoj je svjetlost nastajala kao rezultat električne struje.

sažetak

Sredinom 19. stoljeća povijest znanosti i tehnologije približila se kritičnom razdoblju, kada su glavni napori vodećih znanstvenika i izumitelja - inženjera elektrotehnike u mnogim zemljama usmjereni na jedan smjer: stvaranje prikladnijih izvora svjetlosti.

Dokument

Među najzanimljivijim i najtajnovitijim pojavama prirode, dječji talent zauzima jedno od vodećih mjesta. Problemi njegove dijagnoze i razvoja zabrinjavali su prosvjetne djelatnike dugi niz stoljeća.

Sangadzhieva Lyubov Batovna, učiteljica fizike, najviša kvalifikacijska kategorija. Program rada Moskva 2011

Radni program

Ovaj program rada iz fizike za 10.-11. razred temelji se na saveznoj komponenti državnog standarda za srednje (potpuno) opće obrazovanje iz fizike (2004.).