A "villamos energia előállítása és felhasználása" lecke kivonata. Elektromos energia előállítása, átvitele és felhasználása

absztrakt

a fizikában

a "Villamosenergia termelése, szállítása és felhasználása" témában

11. A osztályos tanulók

MOU 85. számú iskola

Catherine.

Tanár:

2003

Absztrakt terv.

Bevezetés.

1. Energiatermelés.

1. típusú erőművek.

2. alternatív energia források.

2. Villamosenergia átvitel.

• transzformátorok.

3.

Bevezetés.

Az energia születése több millió évvel ezelőtt történt, amikor az emberek megtanulták használni a tüzet. A tűz meleget és fényt adott nekik, inspiráció és optimizmus forrása volt, fegyver ellenségek és vadállatok ellen, gyógyír, segéd a mezőgazdaságban, élelmiszer-tartósítószer, technológiai eszköz stb.

Megjelent Prométheusz gyönyörű mítosza, aki tüzet adott az embereknek Ókori Görögország sokkal később, mint a világ számos részén elsajátították a tűz meglehetősen kifinomult kezelésének, előállításának és oltásának, a tűzvédelemnek és a tüzelőanyag ésszerű felhasználásának módszereit.

A tüzet hosszú évekig növényi energiaforrások (fa, cserje, nád, fű, száraz alga stb.) elégetésével tartották fenn, majd kiderült, hogy a tüzet fosszilis anyagokkal is lehet fenntartani: szén, olaj. , pala, tőzeg.

Ma az energia továbbra is az emberi élet fő alkotóeleme. Lehetővé teszi az alkotást különféle anyagok, az egyik fő tényező az új technológiák fejlesztésében. Egyszerűen fogalmazva, mastering nélkül különféle fajták energia, az ember nem tud teljes mértékben létezni.

Energiatermelés.

Az erőművek típusai.

Hőerőmű (TPP) olyan erőmű, amely a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során felszabaduló hőenergia átalakítása eredményeként villamos energiát termel. Az első hőerőművek a 19. század végén jelentek meg és terjedtek el. A 20. század 70-es éveinek közepén a hőerőművek voltak az erőművek fő típusai.

A hőerőművekben a tüzelőanyag kémiai energiája először mechanikai, majd elektromos energiává alakul. Az ilyen erőmű tüzelőanyaga lehet szén, tőzeg, gáz, olajpala, fűtőolaj.

A hőerőműveket a páralecsapódás(IES), amelyet kizárólag elektromos energia előállítására terveztek, és kapcsolt hő- és erőművek(CHP), a villamos energia mellett termel hőenergia mint forró vízés pár. A nagy kerületi jelentőségű IES-eket állami kerületi erőműveknek (GRES) nevezik.

A széntüzelésű IES legegyszerűbb sematikus diagramja az ábrán látható. A szenet az 1 tüzelőanyag-bunkerbe, onnan pedig a 2 zúzóműbe táplálják, ahol porrá alakul. A szénpor belép a 3 gőzfejlesztő (gőzkazán) kemencéjébe, amelynek csőrendszere van, amelyben vegyileg tisztított víz, úgynevezett tápvíz kering. A kazánban a víz felmelegszik, elpárolog, és a keletkező telített gőz 400-650 °C hőmérsékletre melegszik, és 3-24 MPa nyomáson a gőzvezetéken keresztül a 4 gőzturbinába jut. a paraméterek az egységek teljesítményétől függenek.

A kondenzációs hőerőművek hatásfoka alacsony (30-40%), mivel az energia nagy része a füstgázokkal és a kondenzátoros hűtővízzel megy el. Előnyös az IES építése az üzemanyag-kitermelő helyek közvetlen közelében. Ugyanakkor a villamosenergia-fogyasztók jelentős távolságra helyezkedhetnek el az állomástól.

kapcsolt hő- és erőmű Különbözik a kondenzációs állomástól egy speciális hő- és teljesítményturbinával, amelyre gőzelszívót szereltek fel. A CHPP-nél a gőz egy részét teljes egészében a turbinában használják fel az 5 generátorban elektromos áram előállítására, majd belép a 6 kondenzátorba, míg a másik, magas hőmérsékletű és nyomású részét a gőz köztes szakaszából veszik fel. turbina és hőellátásra használják. A 7 kondenzvízszivattyú a 8 légtelenítőn keresztül, majd a 9 betápláló szivattyú a gőzfejlesztőbe kerül. A kitermelt gőz mennyisége a vállalkozások hőenergia-igényétől függ.

A CHP hatásfoka eléri a 60-70%-ot. Az ilyen állomásokat általában fogyasztók - ipari vállalkozások vagy lakóterületek - közelében építik. Leggyakrabban importált üzemanyaggal dolgoznak.

Lényegesen kevésbé elterjedt termálállomások val vel gázturbina(GTPS), gőz-gáz(PGES) és dízelgyárak.

A GTPP égésterében gázt vagy folyékony tüzelőanyagot égetnek el; A 750-900 ºС hőmérsékletű égéstermékek belépnek az elektromos generátort forgató gázturbinába. Az ilyen hőerőművek hatásfoka általában 26-28%, teljesítményük akár több száz MW is lehet . A GTPP-ket általában az elektromos terhelési csúcsok fedezésére használják. Az SGPP hatékonysága elérheti a 42-43%-ot.

A leggazdaságosabbak a nagy termikus gőzturbinás erőművek (röviden TPP-k). Hazánkban a legtöbb hőerőmű szénport használ üzemanyagként. 1 kWh villamos energia előállításához több száz gramm szénre van szükség. A gőzkazánban a tüzelőanyag által felszabaduló energia több mint 90%-a gőzbe kerül. A turbinában a gőzsugarak mozgási energiája a rotorra kerül. A turbina tengelye mereven kapcsolódik a generátor tengelyéhez.

A hőerőművek modern gőzturbinái nagyon fejlett, nagy sebességű, rendkívül gazdaságos, hosszú élettartamú gépek. Teljesítményük egytengelyes változatban eléri az 1 millió 200 ezer kW-ot, és ez nem a határ. Az ilyen gépek mindig többfokozatúak, vagyis általában több tucat munkalapáttal ellátott tárcsával és minden tárcsa előtt ugyanannyi fúvókacsoporttal rendelkeznek, amelyeken gőzsugár áramlik át. A gőznyomás és a hőmérséklet fokozatosan csökken.

A fizika során ismeretes, hogy a hőmotorok hatásfoka a munkaközeg kezdeti hőmérsékletének növekedésével nő. Ezért a turbinába belépő gőzt magas paraméterekre állítják be: a hőmérséklet majdnem eléri az 550 ° C-ot, a nyomás pedig legfeljebb 25 MPa. A TPP hatásfoka eléri a 40%-ot. Az energia nagy része a forró kipufogógőzzel együtt elvész.

Vízi állomás (HP), olyan szerkezetek és berendezések együttese, amelyen keresztül a vízáramlás energiája elektromos energiává alakul. A HPP soros áramkörből áll hidraulikus szerkezetek, a vízáramlás szükséges koncentrációjának és nyomásképzésének biztosítása, valamint a nyomás alatt mozgó víz energiáját mechanikai forgási energiává alakító erőmű, amely viszont elektromos energiává alakul.

A vízerőmű fejét a folyó esésének a gát melletti használt szakaszon való koncentrálódása hozza létre, ill. származtatás, vagy gát és levezetés együtt. Az Erőmű fő erőművi berendezései az Erőmű épületében találhatók: az erőmű gépházában - hidraulikus egységek, segédberendezések, automatikus vezérlő- és felügyeleti eszközök; a központi irányítóponton - a kezelő-diszpécser konzolon ill vízerőmű üzemeltetője. Fellendítés transzformátor alállomás mind az erőmű épületén belül, mind különálló épületekben vagy nyílt területeken találhatók. Elosztó eszközök gyakran nyílt területen helyezkednek el. Az erőmű épülete egy vagy több blokkot és segédberendezéseket tartalmazó, a szomszédos épületrészektől elkülönített részekre osztható. Az Erőmű épületében vagy azon belül összeszerelő helyet alakítanak ki a különböző berendezések összeszerelésére, javítására, valamint az Erőmű kiegészítő karbantartási munkáira.

Által telepített kapacitás(ban ben MW) különbséget tenni a vízerőművek között erős(St. 250), közepes(25-ig) és kicsi(legfeljebb 5). A vízerőmű teljesítménye a nyomástól függ (az upstream és a downstream szintkülönbsége ), a hidraulikus turbinákban használt víz áramlási sebessége, valamint a hidraulikus egység hatásfoka. Számos ok miatt (például a tározók vízszintjének szezonális változása, a villamosenergia-rendszer terhelésének változékonysága, a víziblokkok vagy vízműtárgyak javítása stb. miatt) a víz nyomása és áramlása folyamatosan csökken. változik, ráadásul az áramlás is változik a HPP teljesítményének szabályozása során. A HPP üzemmódnak éves, heti és napi ciklusai vannak.

A maximálisan használt nyomás szerint a HPP-k fel vannak osztva magas nyomású(60 felett m), közepes nyomású(25-től 60-ig m)és alacsony nyomás(3-tól 25-ig m). Lapos folyókon a nyomás ritkán haladja meg a 100 fokot m, hegyvidéki körülmények között a gáton keresztül 300-ig lehet nyomást létrehozni més még több, és levezetés segítségével - 1500-ig m. A vízerőmű felosztása az alkalmazott nyomás szerint hozzávetőleges, feltételes.

A vízkészletek felhasználásának sémája és a nyomáskoncentráció szerint a HPP-ket általában fel kell osztani csatorna, gát közeli, elterelés nyomással és nyomásmentes levezetéssel, vegyes, szivattyús tárolóvalés árapály.

A lefutó és duzzasztóműhöz közeli HPP-kben a víznyomást egy gát hozza létre, amely elzárja a folyót és megemeli a vízszintet a felvízben. Ugyanakkor elkerülhetetlen a folyó völgyének némi elöntése. Folyó- és gátközeli vízerőművek egyaránt épülnek alacsony fekvésű magasvizű folyókra és hegyvidéki folyókra, szűk sűrített völgyekben. A kifutó HPP-ket 30-40 magasságig terjedő fejjel jellemzi m.

Magasabb nyomáson nem praktikus a hidrosztatikus víznyomás átvitele az erőmű épületébe. Ebben az esetben a típus gát A vízerőmű, amelyben a nyomásfrontot teljes hosszában gát zárja, a vízerőmű épülete pedig a duzzasztómű mögött található, az alsó folyáshoz csatlakozik.

Másfajta elrendezés a gát közelében A vízerőmű hegyvidéki viszonyoknak felel meg, viszonylag alacsony áramlási sebességgel.

NÁL NÉL származékos A folyó esésének hidroelektromos koncentrációja származtatással jön létre; A használt folyószakasz elején a vizet egy csatorna vezeti el a mederből, ezen a szakaszon a folyó átlagos lejtőjénél lényegesen kisebb lejtéssel és a meder kanyarulatainak és kanyarainak kiegyenesítésével. A levezetés végét a HPP épületének helyére hozzuk. A szennyvizet vagy visszavezetik a folyóba, vagy a következő elterelő erőműbe táplálják. A levezetés akkor előnyös, ha a folyó lejtése nagy.

Különleges hely között HPP-k foglalják el szivattyús tárolós erőművek(PSPP) és árapály erőművek(PES). A szivattyús tározós erőmű építése a nagy energiarendszerek csúcsteljesítmény iránti növekvő igényének köszönhető, amely meghatározza a csúcsterhelések fedezéséhez szükséges termelőkapacitást. A szivattyús tárolós erőmű energiafelhalmozási képessége azon a tényen alapszik, hogy az energiarendszerben bizonyos időn belül szabad energia található. Elektromos energia szivattyús tárolós erőművek használják, amelyek szivattyú üzemmódban a tározóból a felső tárolómedencébe pumpálják a vizet. A terhelési csúcsok során a felhalmozott energia visszatér az áramrendszerbe (a felső medencéből a víz belép zsilipés az aktuális generátor üzemmódban működő hidraulikus egységeket forgatja).

A PES a tengeri árapály energiáját elektromos energiává alakítja. Az árapály-vízerőművek villamos energiája az árapály időszakos jellegéből adódóan az áramrendszerekben csak a szabályozó erőművek energiájával együtt használható fel, amely kompenzálja az árapály-erőművek áramkimaradásait az árapály időszakában. nap vagy hónapok.

A vízerőforrások legfontosabb jellemzője az üzemanyag- és energiaforrásokhoz képest a folyamatos megújulásuk. A HPP-k tüzelőanyag-szükségletének hiánya meghatározza az erőművekben termelt villamos energia alacsony költségét. Ezért a vízerőművek építése a jelentős, fajlagos tőkebefektetések ellenére 1 kW A beépített kapacitás és a hosszú építési idő nagy jelentőséggel bírt és van, különösen, ha ez a villamosenergia-intenzív iparágak elhelyezkedéséhez kapcsolódik.

Atomerőmű (Atomerőmű), olyan erőmű, amelyben az atomi (nukleáris) energiát elektromos energiává alakítják. Az atomerőműben az áramfejlesztő egy atomreaktor. A reaktorban felszabaduló hő ennek következtében láncreakció egyes nehéz elemek maghasadása, majd a hagyományos hőerőművekhez (TPP) hasonlóan elektromos árammá alakul. A fosszilis tüzelőanyaggal működő hőerőművektől eltérően az atomerőművek üzemelnek nukleáris üzemanyag(233 U, 235 U, 239 Pu alapján). Megállapítást nyert, hogy a világ nukleáris üzemanyagának (urán, plutónium stb.) energiaforrásai jelentősen meghaladják az energiaforrásokat természetes erőforrások szerves, üzemanyag (olaj, szén, földgáz stb.). Ez széles távlatokat nyit az üzemanyag iránti gyorsan növekvő kereslet kielégítésére. Emellett figyelembe kell venni a világgazdaság technológiai célú szén- és olajfogyasztásának folyamatosan növekvő mennyiségét. vegyipar, amely a hőerőművek komoly versenytársává válik. A szerves tüzelőanyag új lelőhelyeinek felfedezése és a kitermelési módszerek javulása ellenére a világ tendenciája a költségek viszonylagos növekedése. Ez teremti meg a legnehezebb feltételeket a korlátozott fosszilis tüzelőanyag-tartalékokkal rendelkező országok számára. Nyilvánvalóan szükség van az atomenergia gyors fejlesztésére, amely már most is előkelő helyet foglal el számos ország energiamérlegében. ipari országok béke.

kördiagramm Atomerőművel nukleáris reaktorábrán látható, vízhűtéses. 2. Befejeződött hő mag reaktor hűtőfolyadék, Az 1. kör vize veszi fel, amelyet keringető szivattyú szivattyúz át a reaktoron. A reaktorból felmelegített víz belép a hőcserélőbe (gőzfejlesztő) 3, ahol a reaktorban kapott hőt átadja a 2. kör vizének. A 2. körből származó víz a gőzfejlesztőben elpárolog, és gőz képződik, amely ezután belép a turbinába 4.

Leggyakrabban 4 típusú termikus neutronreaktort használnak az atomerőművekben:

1) víz-víz közönséges vízzel moderátorként és hűtőfolyadékként;

2) grafit-víz vízhűtő folyadékkal és grafit moderátorral;

3) nehéz víz vízhűtő folyadékkal és nehéz víz moderátorként;

4) graffito - gáz hűtőfolyadékkal és grafit moderátorral.

A túlnyomórészt használt reaktortípus kiválasztását elsősorban a reaktorhordozóban felhalmozott tapasztalat, valamint a szükséges reaktorok rendelkezésre állása határozza meg. ipari berendezések, nyersanyagtartalékok stb.

A reaktor és tartórendszerei a következők: maga a reaktor biológiai védelem , hőcserélők, szivattyúk vagy gázfúvó berendezések, amelyek a hűtőfolyadékot keringetik, a kör keringetésére szolgáló csővezetékek és szerelvények, nukleáris üzemanyag újratöltésére szolgáló berendezések, speciális szellőzőrendszerek, vészhűtés stb.

Az atomerőmű személyzetének sugárterheléstől való védelme érdekében a reaktort biológiai védelem veszi körül, amelynek fő anyaga beton, víz, szerpentin homok. A reaktorkör berendezését teljesen le kell zárni. Rendszert biztosítanak a hűtőfolyadék esetleges szivárgási helyeinek megfigyelésére, intézkedéseket tesznek annak érdekében, hogy a szivárgások és szakadások megjelenése az áramkörben ne vezessen radioaktív kibocsátáshoz és az atomerőmű helyiségeinek és a környező terület szennyezéséhez. Az áramkörből való szivárgás miatt a radioaktív levegőt és kis mennyiségű hűtőfolyadék gőzt eltávolítják az atomerőmű felügyelet nélküli helyiségeiből. speciális rendszer szellőztetés, amelyben a légszennyezés lehetőségének kizárása érdekében tisztítószűrők és tartógáztartók vannak felszerelve. A dozimetriai ellenőrző szolgálat ellenőrzi, hogy az atomerőmű személyzete betartja-e a sugárbiztonsági szabályokat.

atomerőművek, amelyek a legtöbb modern megjelenés az erőművek számos jelentős előnnyel rendelkeznek más típusú erőművekkel szemben: normál üzemi körülmények között egyáltalán nem szennyeznek környezet, nem igényelnek kötést az alapanyagforráshoz, ennek megfelelően szinte bárhol elhelyezhetők. Az új erőművek kapacitása majdnem egyenlő hatalomÁtlagos erõmûvek, azonban az atomerõmûvek beépített kapacitás-kihasználtsági tényezõje (80%) lényegesen meghaladja az erõmûvek vagy erõmûvekét.

Az atomerőműveknek normál üzemi körülmények között gyakorlatilag nincs jelentős hátránya. Nem lehet azonban figyelmen kívül hagyni az atomerőművek veszélyét esetleges vis maior körülmények között: földrengések, hurrikánok, stb. - itt a régi blokkok modelljei potenciális veszélyt jelentenek a területek sugárszennyezettségére a reaktor ellenőrizetlen túlmelegedése miatt.

Alternatív források energia.

A nap energiája.

Az utóbbi időben drámaian megnőtt az érdeklődés a napenergia felhasználásának problémája iránt, mivel a közvetlen napsugárzás felhasználásán alapuló energia potenciálja rendkívül magas.

A napsugárzás legegyszerűbb gyűjtője egy megfeketedett fém (általában alumínium) lemez, amelynek belsejében csövek vannak, amelyekben folyadék kering. A kollektor által elnyelt napenergiával felmelegítve a folyadékot közvetlen felhasználásra szállítják.

A napenergia az egyik leganyagigényesebb energiatermelési mód. A napenergia nagyarányú felhasználása gigantikusan megnövekszik az anyag-, és ennek következtében a munkaerő-igényben a nyersanyagok kitermeléséhez, dúsításához, anyaggyártásához, heliosztátok, kollektorok, egyéb berendezések gyártásához, és szállításuk.

Eddig a napsugarak által előállított elektromos energia sokkal drágább, mint a hagyományos módszerekkel előállított elektromos energia. A tudósok remélik, hogy a kísérleti létesítményeken és állomásokon végzett kísérletek nemcsak technikai, hanem gazdasági problémák.

Szélenergia.

A mozgó légtömegek energiája óriási. A szélenergia tartalékai több mint százszor nagyobbak, mint a bolygó összes folyójának vízenergia-tartalékai. A szél folyamatosan és mindenhol fúj a Földön. Éghajlati viszonyok nagy területen lehetővé teszik a szélenergia fejlesztését.

De manapság a szélmotorok a világ energiaszükségletének csak egy ezrelékét fedezik. Éppen ezért a szélkerék, minden szélerőmű szívének tervezésében olyan repülőgép-építőket vesznek részt, akik képesek kiválasztani a legmegfelelőbb lapátprofilt és azt egy szélcsatornában tanulmányozni. A tudósok és mérnökök erőfeszítései révén a modern szélturbinák széles skáláját hozták létre.

Föld energia.

Ősidők óta ismertek az emberek a mélyben megbúvó gigantikus energia elemi megnyilvánulásairól a földgömb. Az emberiség emlékezete legendákat őriz a milliókat követelő katasztrofális vulkánkitörésekről emberi életeket, felismerhetetlenül megváltoztatta a Föld számos helyének arculatát. Egy viszonylag kis vulkán kitörésének ereje is kolosszális, sokszorosan meghaladja a legnagyobb emberi kéz által létrehozott erőművek erejét. Igaz, a vulkánkitörések energiájának közvetlen felhasználásáról nem kell beszélni, egyelőre nincs lehetőségük az embereknek megfékezni ezt a kelletlen elemet.

A Föld energiája nemcsak a helyiségek fűtésére alkalmas, mint Izlandon, hanem elektromos áram előállítására is. A föld alatti melegvízforrásokat használó erőművek már régóta működnek. Az első ilyen, még meglehetősen kis teljesítményű erőmű 1904-ben épült az olaszországi Larderello kisvárosban. Fokozatosan nőtt az erőmű kapacitása, egyre több új blokk lépett üzembe, új melegvízforrások kerültek felhasználásra, és mára az állomás teljesítménye impozáns, 360 ezer kilowattos értéket ért el.

Villamosenergia átvitel.

Transzformátorok.

Ön egy ZIL hűtőszekrényt vásárolt. Az eladó figyelmeztette, hogy a hűtőszekrényt 220 V-os hálózati feszültségre tervezték. És az Ön házában a hálózati feszültség 127 V. Patthelyzet? Egyáltalán nem. Csak meg kell tenni többletköltségés vesz egy transzformátort.

Transzformátor- egy nagyon egyszerű eszköz, amely lehetővé teszi a feszültség növelését és csökkentését. átalakítás váltakozó áram transzformátorokkal hajtják végre. Először 1878-ban P. N. Yablochkov orosz tudós használt transzformátorokat az általa feltalált „elektromos gyertyák” táplálására, amely akkoriban új fényforrás volt. P. N. Yablochkov ötletét I. F. Usagin, a Moszkvai Egyetem alkalmazottja fejlesztette ki, aki továbbfejlesztett transzformátorokat tervezett.

A transzformátor zárt vasmagból áll, amelyre két (néha több) huzaltekercses tekercs van felhelyezve (1. ábra). Az egyik tekercs, az úgynevezett primer, váltóáramú feszültségforráshoz van csatlakoztatva. A második tekercset, amelyhez a "terhelés" csatlakozik, vagyis az elektromos áramot fogyasztó eszközök és eszközök, másodlagosnak nevezik.

A transzformátor működése az elektromágneses indukció jelenségén alapul. Amikor a váltóáram áthalad a primer tekercsen, a vasmagban váltakozó mágneses fluxus jelenik meg, amely gerjeszti az indukciós EMF-et minden tekercsben. Sőt, az indukciós emf pillanatnyi értéke eban ben a primer vagy szekunder tekercs bármely fordulatát a Faraday törvény szerint a következő képlet határozza meg:

e = -Δ F/Δ t

Ha egy F= Ф 0 сosωt, akkor

e = ω Ф 0bűnω t, vagy

e =E 0 bűnω t ,

ahol E 0 \u003d ω Ф 0 - az EMF amplitúdója egy fordulatban.

Az elsődleges tekercsben, amely rendelkezik 1. o fordulat, teljes indukció emf e 1 egyenlő n 1 e.

Teljes EMF van a szekunder tekercsben. e 2 egyenlő n 2 e, ahol 2. o ennek a tekercsnek a fordulatszáma.

Ebből következik tehát

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

A feszültség összege u 1 , az elsődleges tekercsre és az EMF-re alkalmazva e 1 egyenlőnek kell lennie a primer tekercs feszültségesésével:

u 1 + e 1 = én 1 R 1 , ahol R 1 a tekercs aktív ellenállása, és én 1 benne van-e az áram. Ez az egyenlet az általános egyenletből közvetlenül következik. Általában a tekercs aktív ellenállása kicsi és egy tag én 1 R 1 elhanyagolható. Így

u 1 ≈ - e 1. (2)

Amikor a transzformátor szekunder tekercse nyitva van, az áram nem folyik benne, és az összefüggés létrejön:

u 2 ≈ - e 2 . (3)

Mivel az emf pillanatnyi értékei e 1 és e 2 fázisváltozás, akkor arányuk az (1) képletben helyettesíthető az effektív értékek arányával E 1 ésE 2 ezeket az EMF-eket, vagy a (2) és (3) egyenlőséget figyelembe véve az arány szerint hatásos értékek U feszültség 1 és te 2 .

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

Érték k transzformációs aránynak nevezzük. Ha k>1, akkor a transzformátor leléptetõ, -val k<1 - növekvő.

Amikor a szekunder tekercs áramköre zárva van, áram folyik benne. Aztán a kapcsolat u 2 ≈ - e 2 már nem teljesen elégedett, és ennek megfelelően az U közötti kapcsolat 1 és te 2 bonyolultabbá válik, mint a (4) egyenletben.

Az energiamegmaradás törvénye szerint az elsődleges áramkör teljesítményének meg kell egyeznie a szekunder áramkör teljesítményével:

U 1 én 1 = U 2 én 2, (5)

ahol én 1 és én 2 - az erő effektív értékei a primer és szekunder tekercsben.

Ebből következik tehát

U 1 /U 2 = én 1 / én 2 . (6)

Ez azt jelenti, hogy a feszültség többszöri növelésével egy transzformátor segítségével ugyanannyival csökkentjük az áramerősséget (és fordítva).

A tekercsekben és a vasmagban a hőtermelés elkerülhetetlen energiavesztesége miatt az (5) és (6) egyenlet megközelítőleg teljesül. A modern nagy teljesítményű transzformátorokban azonban az összes veszteség nem haladja meg a 2-3%-ot.

A mindennapi gyakorlatban gyakran kell transzformátorokkal számolni. Azon transzformátorokon kívül, amiket használunk, akarva-akaratlanul, amiatt, hogy az ipari eszközöket egy feszültségre tervezték, és egy másikat a városi hálózatban használnak, mellettük autótekercsekkel kell megküzdenünk. Az orsó egy lépcsős transzformátor. A munkakeveréket meggyújtó szikra létrehozásához nagy feszültségre van szükség, amelyet az autó akkumulátorából kapunk, miután az akkumulátor egyenáramát először váltóárammá alakítjuk egy megszakító segítségével. Könnyen belátható, hogy a transzformátor fűtéséhez használt energiaveszteségig a feszültség növekedésével az áram csökken, és fordítva.

A hegesztőgépekhez lecsökkentő transzformátorok szükségesek. A hegesztés nagyon nagy áramerősséget igényel, és a hegesztőgép transzformátorának csak egy kimeneti fordulata van.

Valószínűleg észrevette, hogy a transzformátor magja vékony acéllemezekből készül. Ez azért történik, hogy ne veszítsen energiát a feszültségátalakítás során. A lemezanyagokban az örvényáramok kisebb szerepet fognak játszani, mint a szilárd anyagokban.

Otthon kis transzformátorokkal van dolgod. Ami az erős transzformátorokat illeti, ezek hatalmas szerkezetek. Ezekben az esetekben a tekercsekkel ellátott magot hűtőolajjal töltött tartályba helyezik.

Villamosenergia átvitel

Az áramfogyasztók mindenhol jelen vannak. Viszonylag kevés helyen állítják elő az üzemanyag- és vízforrások közelében. Ezért szükségessé válik az elektromos áram továbbítása olykor több száz kilométeres távolságra.

A villamos energia nagy távolságra történő átvitele azonban jelentős veszteségekkel jár. Az a tény, hogy az elektromos vezetékeken átfolyva az áram felmelegíti őket. A Joule-Lenz törvénynek megfelelően a vezeték vezetékeinek fűtésére fordított energiát a képlet határozza meg

ahol R a vonal ellenállása. Hosszú sor esetén az erőátvitel általában gazdaságtalanná válhat. A veszteségek csökkentése érdekében természetesen követheti a vezeték R ellenállásának csökkentésének útját a vezetékek keresztmetszete növelésével. De ahhoz, hogy például R-t 100-szorosára csökkentsük, a huzal tömegét is 100-szorosára kell növelni. Nyilvánvaló, hogy nem engedhető meg ekkora drága színesfém költés, nem is beszélve a nehéz vezetékek magas árbocokra való rögzítésének nehézségeiről stb. Ezért a vezeték energiavesztesége más módon is csökkenthető: az áramerősség csökkentésével a sorban. Például az áramerősség 10-szeres csökkenése 100-szorosára csökkenti a vezetőkben felszabaduló hőmennyiséget, azaz ugyanaz a hatás érhető el, mint a huzal százszoros súlyozásával.

Mivel az áramerősség arányos az áramerősség és a feszültség szorzatával, az átvitt teljesítmény fenntartásához szükséges a távvezeték feszültségének növelése. Sőt, minél hosszabb a távvezeték, annál jövedelmezőbb a magasabb feszültség használata. Így például a Volzhskaya HPP - Moszkva nagyfeszültségű távvezetékben 500 kV feszültséget használnak. Eközben a váltóáramú generátorokat 16-20 kV-ot meg nem haladó feszültségre építik, mivel a magasabb feszültséghez bonyolultabb speciális intézkedésekre lenne szükség a tekercsek és a generátorok egyéb alkatrészeinek leválasztására.

Ezért a nagy erőművekben lépcsős transzformátorokat telepítenek. A transzformátor annyival növeli a vezeték feszültségét, amennyire csökkenti az áramerősséget. A teljesítményveszteség ebben az esetben kicsi.

A szerszámgépek elektromos hajtásának motorjaiban, a világítási hálózatban és egyéb célokra történő villamos energia közvetlen felhasználásához a vezeték végein a feszültséget csökkenteni kell. Ez lecsökkentő transzformátorokkal érhető el. Ezenkívül általában a feszültség csökkenése és ennek megfelelően az áramerősség növekedése több szakaszban történik. Minden szakaszban a feszültség csökken, és az elektromos hálózat által lefedett terület egyre szélesebb. A villamos energia szállításának és elosztásának sémája az ábrán látható.

Az ország számos régiójában az erőműveket nagyfeszültségű távvezetékek kötik össze, így közös villamosenergia-hálózatot alkotnak, amelyre a fogyasztók csatlakoznak. Az ilyen társulást energiarendszernek nevezzük. A villamosenergia-rendszer biztosítja a fogyasztók zavartalan energiaellátását, függetlenül azok elhelyezkedésétől.

Az elektromosság használata.

Az elektromos energia felhasználása a tudomány különböző területein.

A 20. század olyan évszázada lett, amikor a tudomány behatol a társadalom minden területére: gazdaság, politika, kultúra, oktatás stb. Természetesen a tudomány közvetlenül befolyásolja az energia fejlődését és a villamos energia terjedelmét. A tudomány egyrészt hozzájárul az elektromos energia körének bővítéséhez és ezzel növeli fogyasztását, másrészt egy olyan korszakban, amikor a nem megújuló energiaforrások korlátlan felhasználása veszélyt jelent a jövő generációira, a fejlődés Az energiatakarékos technológiák és azok életben való megvalósítása a tudomány sürgető feladatává válik.

Vizsgáljuk meg ezeket a kérdéseket konkrét példákon. A fejlett országok GDP-növekedésének (a bruttó hazai terméknek) mintegy 80%-át technikai innováció révén érik el, amelynek nagy része a villamosenergia-felhasználáshoz kapcsolódik. Minden újdonság az iparban, a mezőgazdaságban és a mindennapi életben a különböző tudományágak új fejlesztéseinek köszönhetően jut el hozzánk.

Ma már az emberi tevékenység minden területén alkalmazzák: információk rögzítésére és tárolására, archívumok létrehozására, szövegek előkészítésére és szerkesztésére, rajzi és grafikai munkák elvégzésére, a termelés és a mezőgazdaság automatizálására. A termelés elektronizálása és automatizálása a „második ipari” vagy „mikroelektronikai” forradalom legfontosabb következményei a fejlett országok gazdaságában. Az integrált automatizálás fejlődése közvetlenül kapcsolódik a mikroelektronikához, amelynek minőségileg új szakasza a mikroprocesszor 1971-es feltalálása után kezdődött - a különféle eszközökbe épített, azok működését vezérlő mikroelektronikai logikai eszköz.

A mikroprocesszorok felgyorsították a robotika fejlődését. A ma használatos robotok többsége az úgynevezett első generációba tartozik, hegesztésre, vágásra, préselésre, bevonatolásra stb. Az őket helyettesítő második generációs robotokat környezetfelismerő eszközökkel látják el. És a robotok – a harmadik generáció „értelmiségijei” – „látnak”, „éreznek”, „hallanak”. A tudósok és mérnökök az atomenergiát, az űrkutatást, a közlekedést, a kereskedelmet, a raktározást, az orvosi ellátást, a hulladékfeldolgozást, valamint az óceánfenék gazdagságának fejlesztését nevezik a robotok alkalmazásának legfontosabb területeinek. A robotok többsége elektromos energiával működik, de a robotok villamosenergia-fogyasztásának növekedését ellensúlyozza számos energiaigényes gyártási folyamat energiaköltségeinek csökkenése az intelligensebb módszerek és új energiatakarékos technológiai eljárások bevezetésével.

De vissza a tudományhoz. Minden új elméleti fejlesztést számítógépes számítások után kísérletileg igazolnak. És általában ebben a szakaszban a kutatást fizikai mérésekkel, kémiai elemzésekkel stb. Itt a tudományos kutatási eszközök változatosak - számos mérőműszer, gyorsító, elektronmikroszkóp, mágneses rezonancia tomográf stb. A legtöbb ilyen kísérleti tudomány eszköze elektromos energiával működik.

A tudomány a kommunikáció és a kommunikáció területén nagyon gyorsan fejlődik. A műholdas kommunikációt nem csak a nemzetközi kommunikáció eszközeként használják, hanem a mindennapi életben is – városunkban nem ritkák a parabolaantennák. Az új kommunikációs eszközök, mint például az üvegszálas technológia, jelentősen csökkenthetik az elektromosság veszteségét a jelek nagy távolságra történő továbbítása során.

A tudomány és a menedzsment szférája nem kerülte meg. A tudományos és technológiai forradalom fejlődésével, az emberi tevékenység termelő és nem termelő szférájának bővülésével a menedzsment egyre fontosabb szerepet kezd játszani hatékonyságuk javításában. Egyfajta művészetből, egészen a közelmúltig tapasztalatokon és intuíción alapuló menedzsment mára tudománnyá vált. A menedzsment tudományát, az információ fogadásának, tárolásának, továbbításának és feldolgozásának általános törvényszerűségeit kibernetikának nevezik. Ez a kifejezés a görög „kormányos”, „kormányos” szavakból származik. Megtalálható az ókori görög filozófusok írásaiban. Újjászületése azonban valójában 1948-ban történt, miután megjelent Norbert Wiener amerikai tudós "Kibernetika" című könyve.

A "kibernetikus" forradalom kezdete előtt csak papírinformatika létezett, amelynek fő érzékelési eszköze az emberi agy volt, és amely nem használt elektromosságot. A „kibernetikus” forradalom egy alapvetően más – a gigantikusan megnövekedett információáramlásnak megfelelő – gépi informatikát hozott létre, amelynek energiaforrása az elektromosság. Az információszerzés, felhalmozás, feldolgozás és továbbítás teljesen új eszközei jöttek létre, amelyek együttesen komplex információs szerkezetet alkotnak. Ide tartoznak az automatizált vezérlőrendszerek (automatizált vezérlőrendszerek), információs adatbankok, automatizált információs bázisok, számítástechnikai központok, videoterminálok, fénymásoló- és távírógépek, országos információs rendszerek, műholdas és nagysebességű száloptikai kommunikációs rendszerek – mindez korlátlanul bővítette a villamos energia felhasználási köre.

Sok tudós úgy véli, hogy ebben az esetben egy új "információs" civilizációról beszélünk, amely az ipari típusú társadalom hagyományos szervezetét váltja fel. Ezt a specializációt a következő fontos jellemzők jellemzik:

· az információs technológia széles körű alkalmazása az anyagi és nem anyagi termelésben, a tudomány, az oktatás, az egészségügy stb. területén;

a különféle adatbankok széles hálózatának jelenléte, beleértve a nyilvános felhasználást is;

az információ átalakítása a gazdasági, nemzeti és személyes fejlődés egyik legfontosabb tényezőjévé;

az információ szabad áramlása a társadalomban.

Az ipari társadalomból az "információs civilizációba" való ilyen átmenet nagyrészt az energia fejlődésének, valamint az átvitelben és felhasználásban kényelmes energiafajta - elektromos energia - biztosításának köszönhetően vált lehetővé.

Villamos energia a termelésben.

A modern társadalom nem képzelhető el a termelési tevékenységek villamosítása nélkül. Már az 1980-as évek végén a világ összes energiafogyasztásának több mint 1/3-a elektromos energia formájában valósult meg. A következő évszázad elejére ez az arány 1/2-re nőhet. A villamosenergia-fogyasztás ilyen növekedése elsősorban az ipari fogyasztás növekedésével függ össze. Az ipari vállalkozások nagy része villamos energiával dolgozik. A magas villamosenergia-fogyasztás jellemző az energiaintenzív iparágakra, mint például a kohászat, az alumínium- és a gépipar.

Villany a házban.

Az elektromosság a mindennapi életben elengedhetetlen segédeszköz. Minden nap foglalkozunk vele, és valószínűleg már el sem tudjuk képzelni nélküle az életünket. Emlékezzen arra, amikor utoljára lekapcsolta a villanyt, vagyis a háza nem kapott áramot, emlékezzen arra, hogy megesküdött, hogy nincs időd semmire és szükséged van fényre, szükséged van TV-re, vízforralóra és egy csomó másra elektromos készülékek. Hiszen ha örökre feszültségmentesek vagyunk, akkor egyszerűen visszatérünk az ősi időkbe, amikor az ételt tűzön főzték, és hideg wigwamokban éltek.

Az elektromosság fontosságát életünkben egy egész verssel le lehet fedni, annyira fontos az életünkben és annyira megszoktuk. Bár már nem vesszük észre, hogy hazajön, de amikor kikapcsolják, nagyon kényelmetlenné válik.

Értékeld az elektromosságot!

Bibliográfia.

1. S.V. Gromov „Fizika, 10. osztály” tankönyve. Moszkva: Felvilágosodás.

2. Egy fiatal fizikus enciklopédikus szótára. Összetett. V.A. Chuyanov, Moszkva: Pedagógia.

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

4. Koltun M. A fizika világa. Moszkva.

5. Energiaforrások. Tények, problémák, megoldások. Moszkva: Tudomány és technológia.

6. Nem hagyományos energiaforrások. Moszkva: Tudás.

7. Yudasin L.S. Energy: problémák és remények. Moszkva: Felvilágosodás.

8. Podgorny A.N. Hidrogén energia. Moszkva: Nauka.

A Csuvas Köztársaság Közoktatási Intézménye, Csuvas Oktatási Minisztérium SPO "ASHT"

MÓDSZERTANI

FEJLŐDÉS

nyílt óra a "fizika" szakon

Téma: Villamos energia előállítása, átvitele és fogyasztása

legmagasabb minősítési kategória

Alatyr, 2012

FIGYELEMBE VETT

a módszertani bizottság ülésén

humanitárius és természettudományok

diszciplínák

__. számú jegyzőkönyv, 2012. ____ kelt: "___".

Elnök_____________________

Lektor: Ermakova N.E., előadó, BEI ChR SPO "ASHT", a Bölcsészet- és Természettudományi Központi Bizottság elnöke

Ma az energia továbbra is az emberi élet fő alkotóeleme. Lehetővé teszi különféle anyagok létrehozását, és az egyik fő tényező az új technológiák fejlesztésében. Egyszerűen fogalmazva, a különféle típusú energiák elsajátítása nélkül az ember nem tud teljes mértékben létezni. Nehéz elképzelni a modern civilizáció létezését elektromosság nélkül. Ha legalább néhány percre lekapcsolják a villanyt lakásunkban, akkor máris számtalan kellemetlenséget tapasztalunk. És mi történik, ha több órás áramszünet van! Az elektromos áram a fő áramforrás. Ezért olyan fontos a váltakozó elektromos áram megszerzésének, továbbításának és felhasználásának fizikai alapjainak bemutatása.

1. 
   Magyarázó jegyzet
2. 
   A fő rész tartalma
3. 
   Bibliográfiai lista
4. 
   Alkalmazások.

Magyarázó jegyzet

Célok:
- megismertetni a hallgatókkal a termelés fizikai alapjait, közvetítését ill

elektromos energia felhasználása

Hozzájárulni a tanulók információs és kommunikációs készségeinek kialakításához

kompetenciák

A villamosenergia-ipar fejlődésével és a kapcsolódó környezetvédelemmel kapcsolatos ismeretek elmélyítése

problémákat, a környezet megóvásáért érzett felelősséget elősegítve

A választott téma indoklása:

Elképzelhetetlen mai életünk elektromos energia nélkül. A villamosenergia-ipar az emberi tevékenység minden területére behatolt: az ipart és a mezőgazdaságot, a tudományt és az űrt. Életmódunk elképzelhetetlen áram nélkül. Az elektromosság volt és marad az emberi élet fő alkotóeleme. Mi lesz a XXI. század energiája? A kérdés megválaszolásához ismerni kell a villamosenergia-termelés főbb módjait, tanulmányozni kell a modern villamosenergia-termelés problémáit és kilátásait nemcsak Oroszországban, hanem Csuvasia és Alatyr területén is.Ez a lecke lehetővé teszi a tanulók képességeinek fejlesztését információk feldolgozására és az elméleti ismeretek gyakorlati alkalmazására, a különféle információforrásokkal való önálló munkavégzés készségeinek fejlesztésére. Ez a lecke feltárja az információs és kommunikációs kompetenciák kialakításának lehetőségeit

Tanterv

a "fizika" szakon
Időpont: 2012.04.16
Csoport: 11 tv
Célok:

- oktatási: - megismertetni a hallgatókkal a termelés fizikai alapjait,

elektromos energia átvitele és felhasználása

Hozzájárulni az információképzéshez és

kommunikációs készség

El kell mélyíteni az ismereteket a villamosenergia-ipar fejlődéséről és az ahhoz kapcsolódóan

ezeket a környezeti problémákat, elősegítve a felelősségérzetet

a környezet megóvása érdekében

- fejlesztés:: - információfeldolgozási és alkalmazási készségek kialakítása

elméleti ismeretek a gyakorlatban;

Fejleszti az önálló munkavégzés készségeit a változatossággal

információ forrásai

Fejlessze a kognitív érdeklődést a téma iránt.
- oktatási: - a tanulók kognitív tevékenységének nevelésére;

Fejleszti a meghallgatás és a meghallgatás képességét;

A tanulók önállóságának fejlesztése az új ismeretek elsajátításában

tudás

- fejleszteni a kommunikációs készségeket a csoportos munka során
Feladat: kulcskompetenciák kialakítása a villamos energia termelésének, átvitelének és felhasználásának tanulmányozásában
Osztály típusa- lecke
Az óra típusa- kombinált óra
Az oktatás eszközei: tankönyvek, segédkönyvek, segédanyagok, multimédiás projektor,

képernyő, elektronikus prezentáció

Az óra előrehaladása:

1. 
   Szervezési momentum (hiányzók ellenőrzése, csoportos felkészültség az órára)
2. 
   Célzott térszervezés
3. 
   A tanulók tudásának ellenőrzése, a téma és felmérési terv beszámolója, célok kitűzése

Téma: "Transformers"

A tanár cselekedetei	Tanulói akciók	Mód
Frontális beszélgetést folytat, javítja a tanulók válaszait: 1) Melyek az elektromos energia előnyei más energiafajtákhoz képest? 2) Milyen eszközzel változtatják a váltakozó áram erősségét és a feszültséget? 3) Mi a célja? 4) Milyen a transzformátor felépítése? 6) Mi az átalakítási arány? Számszerűen hogy van? 7) Melyik transzformátort nevezzük emelőnek, melyik lépcsősnek? 8) Mit nevezünk a transzformátor teljesítményének? Problémamegoldást kínál Tesztelést végez Felkínálja a tanulóknak az önvizsgálathoz szükséges teszt kulcsait	Válaszolj a kérdésekre Találja meg a megfelelő válaszokat Javítsd ki az elvtársak válaszait Alakítsa ki viselkedésük kritériumait Hasonlítsd össze és találd meg a közös és különböző jelenségeket Elemezze a megoldást, keresse a hibákat, indokolja a választ Válaszolj tesztkérdésekre Végezze el a tesztek keresztellenőrzését	Frontális beszélgetés Problémamegoldás Tesztelés

1. 
   A vizsgált rész főbb rendelkezéseinek ellenőrzésének eredményeinek összegzése
2. 
   Téma beszámolója, cél kitűzése, terv az új anyag tanulmányozására

Téma: "Villamosenergia termelése, átvitele és fogyasztása"
Terv: 1) Áramtermelés:

a) Ipari energia (HP, TPP, Atomerőmű)

b) Alternatív energia (GeoTPP, SPP, WPP, TPP)

2) Villamosenergia-átvitel

3) Az elektromos energia hatékony felhasználása

4) A Csuvas Köztársaság energiája

1. 
   A tanulók oktatási tevékenységének motiválása

A tanár cselekedetei	Tanulói akciók	Vizsgálati módszer
Megszervezi a célteret, bemutatja a téma tanulmányozásának tervét Bemutatja a villamosenergia-termelés alapvető módszereit Felkéri a tanulókat, hogy emeljék ki a villamosenergia-termelés fizikai alapjait Felajánlja egy összefoglaló táblázat kitöltését Képessé válik az információk feldolgozására, a legfontosabb kiemelésre, elemzésre, összehasonlításra, közös és eltérő keresésre, következtetések levonására;	Ismerje fel a célokat, írjon le egy tervet Figyelj, érts, elemezzen Készítsen jelentést, hallgassa meg az előadót, értse meg a hallottakat, vonjon le következtetéseket Az eszközök feltárása, összegzés, következtetések levonása, táblázat kitöltése Hasonlítsd össze, találd meg a közöst és a különbözőt	Haladó önálló munkavégzés Tanulmány Diákjelentések

1. 
   Új anyag rögzítése

1. 
   Az anyag általánosítása, rendszerezése.
2. 
   Összegezve a tanulságot.
3. 
   Feladat a tanulók tanórán kívüli önálló munkájára.

• 
  Tankönyv § 39-41, töltse ki a táblázatot!

Téma: Villamosenergia termelése, átvitele és fogyasztása
Elképzelhetetlen mai életünk elektromos energia nélkül. A villamosenergia-ipar az emberi tevékenység minden területére behatolt: az ipart és a mezőgazdaságot, a tudományt és az űrt. Életmódunk elképzelhetetlen áram nélkül. A villamos energia ilyen széles körben elterjedt felhasználása az energia más formáival szembeni előnyeinek köszönhető. Az elektromosság volt és marad az emberi élet fő alkotóeleme A fő kérdések - mennyi energiára van szüksége az emberiségnek? Mi lesz a XXI. század energiája? E kérdések megválaszolásához ismerni kell a villamosenergia-termelés főbb módszereit, tanulmányozni kell a modern villamosenergia-termelés problémáit és kilátásait nemcsak Oroszországban, hanem Csuvasia és Alatyr területén is.

Az erőművekben különböző típusú energiákat alakítanak át elektromos energiává. Tekintsük az erőművek villamosenergia-termelésének fizikai alapjait.

Statisztikai adatok az oroszországi villamosenergia-termelésről, milliárd kWh

Az átalakított energia típusától függően az erőművek a következő fő típusokra oszthatók:

• 
  Ipari erőművek: HPP-k, TPP-k, Atomerőművek
• 
  Alternatív energiájú erőművek: PES, SES, WES, GeoTPS

vízerőművek
A vízierőmű olyan építmények és berendezések együttese, amelyek segítségével a vízáram energiáját elektromos energiává alakítják A vízerőműben a magasabb szintről alacsonyabb szintre áramló víz energiájával nyerik a villamos energiát. és egy turbinát forgatnak. A gát a vízerőmű legfontosabb és legdrágább eleme. A víz az upstreamből az alsóba áramlik speciális csővezetékeken vagy a gáttestben kialakított csatornákon keresztül, és nagy sebességet vesz fel. A vízsugár belép a hidroturbina lapátjaiba. A hidroturbina rotorját a vízsugár centrifugális ereje hajtja. A turbina tengelye egy elektromos generátor tengelyéhez kapcsolódik, és amikor a generátor forgórésze forog, a forgórész mechanikai energiája elektromos energiává alakul.
A vízerőforrások legfontosabb jellemzője az üzemanyag- és energiaforrásokhoz képest a folyamatos megújulásuk. A HPP-k tüzelőanyag-szükségletének hiánya meghatározza az erőművekben termelt villamos energia alacsony költségét. A vízenergia azonban nem környezetbarát. Amikor egy gátat építenek, tározó alakul ki. A hatalmas területeket elárasztó víz visszafordíthatatlanul megváltoztatja a környezetet. A folyó szintjének gáttal történő megemelése víztorlódást, sótartalmat, a part menti növényzet és a mikroklíma megváltozását okozhatja. Ezért nagyon fontos a környezetbarát vízépítési építmények létrehozása és alkalmazása.
Hőerőművek
A hőerőmű (TPP) olyan erőmű, amely a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során felszabaduló hőenergia átalakítása eredményeként villamos energiát termel. A hőerőművek fő tüzelőanyag-típusai a természeti erőforrások - gáz, szén, tőzeg, olajpala, fűtőolaj. A hőerőműveket két csoportra osztják: kondenzációs és kapcsolt energiatermelő vagy fűtőművekre (CHP). A kondenzációs állomások csak elektromos energiával látják el a fogyasztókat. Helyi tüzelőanyag-lelőhelyek közelében épültek, hogy ne szállítsák azt nagy távolságokra. A fűtőművek nemcsak elektromos energiával látják el a fogyasztókat, hanem hővel - gőzzel vagy meleg vízzel is, ezért a CHP-ket a hővevők közelében, az ipari régiók és a nagyvárosok központjaiban építik a fűtési hálózatok hosszának csökkentése érdekében. A tüzelőanyagot a kitermelési helyekről a CHPP-be szállítják. A hőerőmű gépházában vízkazán van beépítve. A tüzelőanyag elégetése során keletkező hő hatására a gőzkazánban lévő víz felmelegszik, elpárolog, a keletkező telített gőz 550 °C hőmérsékletre melegszik, és 25 MPa nyomáson a gőzturbinába kerül. a gőzvezetéken keresztül, melynek célja a gőz hőenergiájának mechanikai energiává alakítása. A gőzturbina mozgási energiáját egy generátor alakítja át elektromos energiává, melynek tengelye közvetlenül kapcsolódik a turbina tengelyéhez. A gőzturbina után a már alacsony nyomású és körülbelül 25 ° C hőmérsékletű vízgőz belép a kondenzátorba. Itt a gőzt hűtővízzel vízzé alakítják, amit egy szivattyú segítségével visszavezetnek a kazánba. A ciklus újra kezdődik. A hőerőművek fosszilis tüzelőanyaggal működnek, de ezek sajnos pótolhatatlan természeti erőforrások. Emellett a hőerőművek működése környezeti problémákkal is jár: tüzelőanyag elégetésekor a környezet hő- és kémiai szennyezése következik be, ami károsan hat a víztestek élővilágára és az ivóvíz minőségére.
Atomerőművek
Az atomerőmű (Atomerőmű) olyan erőmű, amelyben a nukleáris (nukleáris) energiát elektromos energiává alakítják. Az atomerőművek ugyanazon az elven működnek, mint a hőerőművek, de a nehéz atommagok (urán, plutónium) hasadásából nyert energiát használják fel párologtatásra. A reaktor zónájában nukleáris reakciók zajlanak, amelyek hatalmas energia felszabadulásával járnak. A reaktormagban lévő fűtőelemekkel érintkező víz hőt vesz fel tőlük, és ezt a hőt a hőcserélőben is átadja a víznek, de már nem jelent radioaktív sugárzás veszélyét. Mivel a hőcserélőben lévő víz gőzzé alakul, ezt gőzfejlesztőnek nevezik. A turbinába forró gőz lép be, amely a gőz hőenergiáját mechanikai energiává alakítja. A gőzturbina mozgási energiáját egy generátor alakítja át elektromos energiává, melynek tengelye közvetlenül kapcsolódik a turbina tengelyéhez. Az atomerőművek, amelyek a legmodernebb típusú erőművek, számos jelentős előnnyel rendelkeznek a többi erőműtípushoz képest: nem igényelnek nyersanyagforráshoz kötést, valójában bárhol elhelyezhetők, környezetbarátnak tekinthetők. normál működés közben. Az atomerőművekben bekövetkezett balesetek esetén azonban fennáll a környezet sugárszennyezésének veszélye. Emellett továbbra is jelentős problémát jelent a radioaktív hulladékok elhelyezése, illetve a lejáratott atomerőművek leszerelése.
Az alternatív energia olyan ígéretes energiaszerzési módszerek összessége, amelyek nem olyan elterjedtek, mint a hagyományosak, de használatuk jövedelmezősége miatt érdekesek, és alacsony a terület ökológiájának károsodásának kockázata. Alternatív energiaforrás - olyan módszer, eszköz vagy szerkezet, amely lehetővé teszi elektromos energia (vagy más szükséges energiafajta) fogadását, és helyettesíti a hagyományos, olajjal, földgázzal és szénnel működő energiaforrásokat. Az alternatív energiaforrások felkutatásának célja a megújuló vagy gyakorlatilag kimeríthetetlen természeti erőforrások és jelenségek energiájából való megszerzésének igénye.
Árapály-erőművek
Az árapály-energia felhasználása a 11. században kezdődött, ekkor jelentek meg a malmok és a fűrészmalmok a Fehér- és Északi-tenger partjain. Naponta kétszer megemelkedik az óceán szintje a Hold és a Nap gravitációs erőinek hatására, amelyek víztömegeket vonzanak magukhoz. A parttól távolabb a vízszint ingadozása nem haladja meg az 1 métert, de a part közelében elérheti a 13-18 métert is. A legegyszerűbb árapály-erőmű (PES) eszközéhez medencére van szükség - egy gáttal elzárt öbölre vagy egy folyótorkolatra. A gátban átereszek vannak és hidraulikus turbinák vannak beépítve, amelyek forgatják a generátort. Gazdaságilag megvalósíthatónak tekinthető árapály-erőművek építése olyan területeken, ahol az árapály tengerszint-ingadozása legalább 4 méter. A kettős működésű árapály-erőművekben a turbinákat a víz mozgása hajtja a tengerből a medencébe és vissza. A kétirányú árapály-erőművek napi négyszer, 1-2 órás szünetekkel 4-5 órán keresztül képesek folyamatosan áramot termelni. A turbinák működési idejének növelésére bonyolultabb rendszerek léteznek - két, három és több medencével, de az ilyen projektek költsége nagyon magas. Az árapály-erőművek hátránya, hogy csak a tengerek és óceánok partjára épülnek, ráadásul nem fejlesztenek túl nagy teljesítményt, és az árapály is csak naponta kétszer fordul elő. És még ezek sem környezetbarátak. Megzavarják a só- és édesvíz normál cseréjét, és ezáltal a tengeri növény- és állatvilág életkörülményeit. Az éghajlatra is hatással vannak, mivel megváltoztatják a tengervizek energiapotenciálját, sebességét és mozgási területét.
szél Farm
A szélenergia a napenergia közvetett formája, amely a Föld légkörének hőmérséklet- és nyomáskülönbségéből adódik. A Földet elérő napenergia körülbelül 2%-a alakul át szélenergiává. A szél megújuló energiaforrás. Energiája a Föld szinte minden területén hasznosítható. A szélerőművek villamos energia beszerzése rendkívül vonzó, ugyanakkor technikailag kihívást jelentő feladat. A nehézség a szélenergia igen nagy szóródásában és annak állandóságában rejlik. A szélerőművek működési elve egyszerű: a szél megforgatja a berendezés lapátjait, mozgásba hozza a generátor tengelyét. A generátor elektromos energiát termel, így a szélenergia elektromos árammá alakul. A szélerőművek gyártása nagyon olcsó, de kapacitásuk kicsi, és működésük az időjárástól függ. Ráadásul nagyon zajosak, így a nagy telepítéseket még éjszaka is ki kell kapcsolni. Ráadásul a szélerőművek zavarják a légiforgalmat, sőt a rádióhullámokat is. A szélerőművek alkalmazása a légáramlás erősségének lokális gyengülését okozza, ami zavarja az ipari területek szellőzését, sőt az éghajlatot is befolyásolja. Végül a szélerőművek használatához hatalmas területekre van szükség, sokkal többre, mint más típusú áramfejlesztők esetében. Mindazonáltal az 5 m/s-ot meghaladó szélsebességű területek energiaellátásában előkelő helyet kell kapniuk az elszigetelt, tartalékként hőgépes szélerőműveknek, valamint a hő- és vízerőművekkel párhuzamosan működő szélerőműveknek.
geotermikus erőművek
A geotermikus energia a Föld belsejének energiája. A vulkánok kitörése egyértelmű bizonyítéka a bolygó belsejében uralkodó hatalmas hőségnek. A tudósok több ezer Celsius-fokra becsülik a Föld magjának hőmérsékletét. A geotermikus hő a föld alatti forró vízben és vízgőzben lévő hő, valamint a felmelegedett száraz kőzetek hője. A geotermikus hőerőművek (GeoTPP-k) a Föld belső hőjét (a forró gőz-víz források energiáját) elektromos energiává alakítják át. A geotermikus energia forrásai lehetnek természetes hőhordozók földalatti medencéi - forró víz vagy gőz. Lényegében közvetlenül használatra kész "földalatti kazánokról" van szó, ahonnan közönséges fúrólyukak segítségével lehet vizet vagy gőzt kinyerni. Az így nyert természetes gőzt a csövek tönkretételét okozó gázoktól való előzetes tisztítás után elektromos generátorokhoz csatlakoztatott turbinákba juttatják. A geotermikus energia felhasználása nem igényel nagy költségeket, mert. ebben az esetben már „használatra kész”, maga a természet által létrehozott energiaforrásokról beszélünk. A GeoTPP hátrányai közé tartozik a talajok lokális süllyedésének lehetősége és a szeizmikus aktivitás felébredése. A földből kiáramló gázok pedig nagy zajt keltenek a közelben, ráadásul mérgező anyagokat is tartalmazhatnak. Ráadásul nem mindenhol lehet GeoTPP-t építeni, mert a megépítéséhez geológiai feltételek szükségesek.
Naperőművek
A napenergia a leggrandiózusabb, legolcsóbb, de talán az ember által legkevésbé használt energiaforrás. A napenergia elektromos energiává alakítása naperőművek segítségével történik. Vannak termodinamikus naperőművek, amelyekben a napenergiát először hővé, majd elektromos árammá alakítják; és a napenergiát közvetlenül elektromos energiává alakító fotovoltaikus erőművek. A fotovoltaikus állomások folyamatos áramellátást biztosítanak a folyami bójáknak, jelzőlámpáknak, vészhelyzeti kommunikációs rendszereknek, jelzőlámpáknak és sok más, nehezen elérhető helyeken található objektumnak. A napelemek fejlődésével a lakóépületekben autonóm energiaellátásra (fűtés, melegvíz-ellátás, világítás és háztartási készülékek áramellátása) használják majd őket. A naperőművek jelentős előnnyel rendelkeznek más típusú erőművekkel szemben: a káros kibocsátás hiánya és a környezet tisztasága, zajtalan működése, valamint a föld belsejének sértetlensége.
Villamos energia távolsági átvitele
A villamos energiát üzemanyag- vagy vízforrások közelében állítják elő, fogyasztói pedig mindenhol megtalálhatók. Ezért szükség van az elektromos áram nagy távolságokra történő továbbítására. Tekintsünk egy sematikus diagramot a villamos energia átviteléről a generátortól a fogyasztóig. Az erőművekben a váltakozó áramú generátorok általában 20 kV-ot meg nem haladó feszültséget állítanak elő, mivel magasabb feszültségeknél a szigetelés elektromos meghibásodásának lehetősége a tekercsben és a generátor más részein élesen megnő. Az átvitt teljesítmény fenntartása érdekében az átviteli vezeték feszültségének maximálisnak kell lennie, ezért a nagy erőművekben lépcsős transzformátorokat telepítenek. A tápvezeték feszültsége azonban korlátozott: ha a feszültség túl magas, a vezetékek között kisülések lépnek fel, ami energiaveszteséghez vezet. Az ipari vállalkozások villamosenergia-felhasználásához jelentős feszültségcsökkentésre van szükség, amelyet leléptető transzformátorok segítségével hajtanak végre. A feszültség további kb. 4 kV-ra történő csökkentése szükséges a helyi hálózatokon keresztül történő áramelosztáshoz, pl. a vezetékek mentén, amelyeket városaink szélén látunk. A kisebb teljesítményű transzformátorok a feszültséget 220 V-ra csökkentik (a legtöbb egyéni fogyasztó által használt feszültség).

Hatékony villamosenergia-felhasználás
A villany minden család kiadási tételében jelentős helyet foglal el. Hatékony használata jelentősen csökkenti a költségeket. Egyre gyakrabban „bejelentkeznek” lakásainkba számítógépek, mosogatógépek, konyhai robotgépek. Ezért az áram költsége nagyon jelentős. A megnövekedett energiafogyasztás a nem megújuló természeti erőforrások további felhasználásához vezet: szén, olaj, gáz. Az üzemanyag elégetésekor szén-dioxid kerül a légkörbe, ami káros klímaváltozáshoz vezet. A villamosenergia-megtakarítás lehetővé teszi a természeti erőforrások fogyasztásának csökkentését, és ezáltal a káros anyagok légkörbe történő kibocsátásának csökkentését.

Az energiatakarékosság négy lépése

• 
  Ne felejtse el lekapcsolni a villanyt.
• 
  Használjon energiatakarékos izzókat és A osztályú háztartási készülékeket.
• 
  Nyílászárókat, ajtókat jó szigetelni.
• 
  Szerelje be a hőellátó szabályozókat (szelepes tekercsek).

Csuvasia energiaipara a köztársaság egyik legfejlettebb iparága, amelynek munkájától a társadalmi, gazdasági és politikai jólét közvetlenül függ. Az energia a gazdaság működésének alapja és a köztársaság életfenntartója. Csuvasia energiakomplexumának munkája olyan szorosan kapcsolódik köztársaságunk minden vállalkozásának, intézményének, cégének, házának, minden lakásának és ennek eredményeként minden lakójának mindennapi életéhez.

A 20. század legelején, amikor a villamosenergia-ipar még az első gyakorlati lépéseit tette meg.

1917 előtt A modern Csuvasia területén egyetlen nyilvános használatú villamos erőmű sem volt. A parasztházakat fáklyával világították meg.

Az iparban mindössze 16 fő mozgató volt. Az Alatyrsky kerületben az áramot fűrésztelepen és lisztmalomban termelték és használták fel. A Marposad melletti szeszfőzdében volt egy kis erőmű. A Talancev kereskedőknek saját erőműve volt a jadrini olajmalomban. Cseboksaryban Efremov kereskedőnek volt egy kis erőműve. Ő szolgálta ki a fűrésztelepet és annak két házát.

Csuvasia városainak házaiban és utcáin szinte nem volt fény.

Az energia fejlődése Csuvasiában 1917 után kezdődik. 1918 óta megkezdődik az állami erőművek építése, sok munka folyik Alatyr városában egy villamosenergia-ipar létrehozásán. Elhatározták, hogy az első erőművet akkoriban az egykori popovi erőműben építik fel.

Cseboksárban a kommunális szolgáltatások osztálya foglalkozott a villamosítás kérdéseivel. Erőfeszítései révén 1918. az Efremov kereskedő tulajdonában lévő fűrésztelepi erőmű újra működött. Az áramot két vezetéken keresztül juttatták el az állami intézményekhez és a közvilágításhoz.

A Csuvas Autonóm Terület megalakulása (1920. június 24.) kedvező feltételeket teremtett az energetika fejlődéséhez. 1920-ban volt. Az akut igény kapcsán a területi közüzemi osztály felszerelte Cseboksárban az első kiserőművet, 12 kW teljesítménnyel.

A Mariinsko-Posad erőművet 1919-ben szerelték fel. A marposadi városi erőmű megkezdte az áramellátást. A Civilskaya erőmű 1919-ben épült, de az elektromos vezetékek hiánya miatt az áramellátást csak 1923-tól kezdték el termelni.

Így Csuvasia energiaiparának első alapjait a beavatkozás és a polgárháború éveiben tették le. Létrejöttek az első közcélú, mintegy 20 kW összteljesítményű települési kiserőművek.

Az 1917-es forradalom előtt Csuvasia területén egyetlen közhasználatú villanyállomás sem volt, a házakban fáklya uralkodott. Fáklyával vagy petróleumlámpával kis műhelyekben is dolgoztak. Itt a kézművesek gépi meghajtású berendezéseket használtak. A szolidabb vállalkozásoknál, ahol mezőgazdasági és erdészeti termékeket dolgoztak fel, papírt főztek, vajat kavartak, lisztet őröltek,

16 kis teljesítményű motor volt.

A bolsevikok alatt Alatyr városa Csuvasia energiaszektorának úttörője lett. Ebben a kisvárosban a helyi gazdasági tanács erőfeszítéseinek köszönhetően megjelent az első nyilvános erőmű.

Cseboksaryban 1918-ban az összes villamosítást arra a tényre redukálták, hogy az Efremov kereskedőtől elkobzott fűrésztelepen helyreállították az erőművet, amely "október 25-e neveként" vált ismertté. Elektromos árama azonban csak egyes utcák és állami intézmények megvilágítására volt elegendő (statisztikák szerint 1920-ban mintegy 100, 20 gyertyás kapacitású villanykörte világított a városi tisztviselőknek).

1924-ben újabb három kiserőmű épült, és 1924. október 1-jén megalakult a Csuvas Kommunális Erőművek Egyesülete, a CHOKES a bővülő energiabázis kezelésére. 1925-ben a köztársaság Állami Tervbizottsága villamosítási tervet fogadott el, amely 8 új erőmű megépítését írta elő 5 év alatt - 5 városi (Cseboksary, Kanash, Marposad, Csivilsk és Yadrin) és 3 vidéki (Ibresyben, Vurnary és Urmary). A projekt megvalósítása 100 falu villamosítását tette lehetővé - főként a Cseboksary és Civilsky körzetekben, valamint a Cseboksary-Kanash autópálya mentén, 700 paraszti háztartás és néhány kézműves műhely villamosítását.
1929-1932 folyamán a köztársasági önkormányzati és ipari erőművek kapacitása közel 10-szeresére nőtt; ezen erőművek villamosenergia-termelése csaknem 30-szorosára nőtt.

A Nagy Honvédő Háború idején nagy lépéseket tettek a köztársasági ipar energiabázisának megerősítésére és fejlesztésére. A kapacitásnövekedés elsősorban a kerületi, kommunális és vidéki erőművek kapacitásának növekedése miatt következett be. Csuvasia energiamérnökei becsülettel állták ki a megpróbáltatásokat és teljesítették hazafias kötelességüket. Megértették, hogy a megtermelt áramra elsősorban a frontról teljesítő vállalkozásoknak van szükségük.

A háború utáni ötéves terv éveiben a csuvas SZSZK-ban 102 vidéki erőmű épült és helyeztek üzembe, beleértve. 69 HPP és 33 TPP. A mezőgazdaság villamosenergia-ellátása megháromszorozódott 1945-höz képest.
1953-ban Alatyrban a Sztálin által aláírt parancs alapján megkezdődött az alatyri hőerőmű építése. Az első 4 MW teljesítményű turbógenerátort 1957-ben, a másodikat 1959-ben helyezték üzembe. Az előrejelzések szerint a hőerőmű teljesítményének 1985-ig elegendőnek kellett volna lennie mind a város, mind a régió számára, és a mordvai Turgenyev Svetozavod áramellátására.

Bibliográfiai lista

1. 
   S.V. Gromov „Fizika, 10. osztály” tankönyve. Moszkva: Felvilágosodás.
2. 
   Egy fiatal fizikus enciklopédikus szótára. Összetett. V.A. Chuyanov, Moszkva: Pedagógia.
3. 
   Allion L., Wilcons W.. Fizika. Moszkva: Nauka.
4. 
   Koltun M. A fizika világa. Moszkva.
5. 
   Energiaforrások. Tények, problémák, megoldások. Moszkva: Tudomány és technológia.
6. 
   Nem hagyományos energiaforrások. Moszkva: Tudás.
7. 
   Yudasin L.S. Energy: problémák és remények. Moszkva: Felvilágosodás.
8. 
   Podgorny A.N. Hidrogén energia. Moszkva: Nauka.

Függelék

	Erőmű	Elsődleges energiaforrás	Átváltási séma energia	Előnyök	hátrányai
	GeoTPP				.

Önellenőrző lap

Fejezd be a mondatot: Az elektromos rendszer az Erőmű elektromos rendszere Egyetlen város elektromos rendszere Az ország régióinak elektromos rendszere, nagyfeszültségű vezetékekkel összekötve	Energiarendszer - Az ország régióinak elektromos rendszere, nagyfeszültségű vezetékekkel összekötve
Mi az energiaforrás egy vízerőműben? Olaj, szén, gáz Szélenergia víz energia
Milyen – megújuló vagy nem megújuló – energiaforrásokat használnak a Csuvas Köztársaságban?	nem megújuló
Rendezd időrendi sorrendbe azokat az energiaforrásokat, amelyek az emberiség számára elérhetővé váltak, a legkorábbitól kezdve: A. Elektromos vontatás; B. Atomenergia; B. Háziállatok izomenergiája; D. Gőzenergia.
Nevezze meg azokat az Ön által ismert energiaforrásokat, amelyek felhasználása csökkenti a villamosenergia-ipar környezetterhelését!	PES GeoTPP
Ellenőrizze magát a képernyőn megjelenő válaszok alapján, és értékelje: 5 helyes válasz - 5 4 helyes válasz - 4 3 helyes válasz - 3

I. Bevezetés
II Villamosenergia-termelés és -felhasználás
1. Áramtermelés
1.1 Generátor
2. Villamosenergia-felhasználás
III Transformers
1. Időpont egyeztetés
2. Osztályozás
3. Eszköz
4. Jellemzők
5. Módok
5.1 Alapjárat
5.2 Rövidzár üzemmód
5.3 Betöltési mód
IV Erőátvitel
V GOELRO
1. Történelem
2. Eredmények
VI Irodalomjegyzék

I. Bevezetés

A villamos energia, az egyik legfontosabb energiafajta, óriási szerepet játszik a modern világban. Ez az államok gazdaságának magja, amely meghatározza helyzetüket a nemzetközi színtéren és fejlettségi szintjét. Évente hatalmas összegeket fektetnek be a villamos energiával kapcsolatos tudományos iparágak fejlesztésébe.
A villamos energia a mindennapi élet szerves része, ezért fontos, hogy rendelkezzünk információval a termelés és a felhasználás sajátosságairól.

II. Villamos energia előállítása és felhasználása

1. Áramtermelés

A villamosenergia-termelés olyan villamos energia előállítása, amelyet más típusú energiából speciális műszaki eszközökkel alakítanak át.
A villamos energia felhasználásához:
Elektromos generátor - olyan elektromos gép, amelyben a mechanikai munkát elektromos energiává alakítják.
A napelem vagy fotocella olyan elektronikus eszköz, amely a főként a fénytartományban lévő elektromágneses sugárzás energiáját elektromos energiává alakítja.
Kémiai áramforrások - a kémiai energia egy részének átalakítása elektromos energiává, kémiai reakcióval.
A radioizotópos villamosenergia-források olyan eszközök, amelyek a radioaktív bomlás során felszabaduló energiát a hűtőfolyadék felmelegítésére vagy elektromos árammá alakítására használják fel.
A villamos energiát erőművekben állítják elő: termikus, hidraulikus, nukleáris, napenergia, geotermikus, szélenergia és mások.
Gyakorlatilag minden ipari jelentőségű erőműben a következő sémát alkalmazzák: a primer energiahordozó energiáját egy speciális eszköz segítségével először mechanikus forgási energiává alakítják át, amelyet egy speciális elektromos gépbe - egy generátorba - visznek át. , ahol elektromos áram keletkezik.
Az erőművek három fő típusa: hőerőművek, vízerőművek, atomerőművek
Számos ország villamosenergia-iparában a vezető szerepet a hőerőművek (TPP) töltik be.
A hőerőművek hatalmas mennyiségű szerves tüzelőanyagot igényelnek, miközben készletei csökkennek, a költségek pedig folyamatosan nőnek az egyre nehezebb termelési körülmények és a szállítási távolságok miatt. A tüzelőanyag-felhasználási tényező bennük meglehetősen alacsony (legfeljebb 40%), és nagy a környezetszennyező hulladék mennyisége.
A gazdasági, műszaki, gazdasági és környezeti tényezők nem teszik lehetővé, hogy a hőerőműveket a villamosenergia-termelés ígéretes módjának tekintsük.
A vízerőművek (HPP) a leggazdaságosabbak. Hatékonyságuk eléri a 93%-ot, és egy kWh költsége 5-ször olcsóbb, mint más villamosenergia-termelési módoknál. Kimeríthetetlen energiaforrást használnak fel, minimális számú dolgozó szolgálja ki őket, és jól szabályozottak. Hazánk az egyes vízi erőművek és blokkok méretét és kapacitását tekintve vezető helyet foglal el a világon.
A fejlesztés ütemét azonban hátráltatják a jelentős költségek és az építési idő, mivel a hőerőművek építési területei a nagyvárosoktól távol vannak, az utak hiánya, a nehéz építési körülmények, befolyásolja a folyóvizek szezonalitása, nagy kiterjedésű értékes folyóvizek. a földeket elárasztják a tározók, a nagy tározók negatívan befolyásolják a környezeti helyzetet, erős erőművet csak ott lehet építeni, ahol a megfelelő erőforrások rendelkezésre állnak.
Az atomerőművek (Atomerőművek) ugyanazon az elven működnek, mint a hőerőművek, vagyis a gőz hőenergiáját a generátort meghajtó turbinatengely forgási mechanikai energiájává alakítják, ahol a mechanikai energia elektromos energiává alakul.
Az atomerőművek fő előnye a kis mennyiségű üzemanyag (1 kg dúsított urán 2,5 ezer tonna szenet helyettesít), aminek eredményeként bármilyen energiahiányos területen atomerőművek építhetők. Ráadásul a Föld uránkészletei meghaladják a hagyományos ásványi tüzelőanyag készleteit, és az atomerőművek zavartalan működése mellett csekély a környezetre gyakorolt ​​hatásuk.
Az atomerőművek fő hátránya a katasztrofális következményekkel járó balesetek lehetősége, amelyek megelőzése komoly biztonsági intézkedéseket igényel. Ezenkívül az atomerőműveket rosszul szabályozzák (több hétbe telik a teljes leállításuk vagy bekapcsolásuk), és a radioaktív hulladékok feldolgozására szolgáló technológiát nem fejlesztették ki.
Az atomenergia a nemzetgazdaság egyik vezető ágazatává nőtte ki magát, és továbbra is gyorsan fejlődik, biztosítva a biztonságot és a környezetbarátságot.

1.1 Generátor

Az elektromos generátor olyan berendezés, amelyben az energia nem elektromos formáit (mechanikus, kémiai, termikus) alakítják át elektromos energiává.
A generátor működési elve a jelenségen alapul elektromágneses indukció amikor egy mágneses térben mozgó és annak mágneses térvonalait keresztező vezetőben EMF indukálódik.Ezért az ilyen vezetőt mi elektromos energiaforrásnak tekinthetjük.
Az indukált emf megszerzésének módja, amelyben a vezető mágneses térben, felfelé vagy lefelé mozog, gyakorlati alkalmazásában nagyon kényelmetlen. Ezért a generátorok nem egyenes vonalú, hanem forgó mozgást használnak a vezetőben.
Bármely generátor fő részei a következők: mágnesek rendszere vagy leggyakrabban elektromágnesek, amelyek mágneses teret hoznak létre, és vezetők rendszere, amelyek áthaladnak ezen a mágneses mezőn.
A generátor egy elektromos gép, amely a mechanikai energiát váltakozó áramú elektromos energiává alakítja. A legtöbb generátor forgó mágneses teret használ.

Amikor a keret forog, a rajta áthaladó mágneses fluxus megváltozik, így EMF indukálódik benne. Mivel a keret egy külső elektromos áramkörhöz csatlakozik egy áramkollektor (gyűrűk és kefék) segítségével, ezért a keretben és a külső áramkörben elektromos áram keletkezik.
A keret egyenletes elforgatásával a forgási szög a törvény szerint változik:

A kereten áthaladó mágneses fluxus idővel is változik, függését a függvény határozza meg:

ahol S− keretterület.
Az elektromágneses indukció Faraday törvénye szerint a keretben fellépő indukció EMF:

ahol az indukció EMF amplitúdója.
Egy másik érték, amely a generátort jellemzi, az áramerősség, amelyet a képlet fejez ki:

ahol én az áramerősség az adott időpontban, én m- az áramerősség amplitúdója (az áramerősség maximális értéke abszolút értékben), φc- fáziseltolódás az áram és a feszültség ingadozásai között.
Az elektromos feszültség a generátor kapcsain szinuszos vagy koszinuszos törvény szerint változik:

Erőműveinkben szinte minden generátor háromfázisú áramfejlesztő. Lényegében minden ilyen generátor egy elektromos gépben három váltakozó áramú generátor csatlakozása, amelyet úgy terveztek, hogy a bennük indukált EMF a periódus egyharmadával eltolódik egymáshoz képest:

2. Villamosenergia-felhasználás

Ipari vállalkozások áramellátása. Az ipari vállalkozások a villamosenergia-rendszer részeként megtermelt villamos energia 30-70%-át fogyasztják. Az ipari fogyasztás jelentős eltéréseit az egyes országok ipari fejlettsége és éghajlati viszonyai határozzák meg.
Villamos szállítás áramellátása. Az egyenáramú villamos szállító egyenirányító alállomások (városi, ipari, helyközi) és a távolsági villamos szállítás váltakozó áramú lépcsős alállomásai az EPS elektromos hálózatairól táplálkoznak.
Háztartási fogyasztók áramellátása. Ez a PE-csoport a városok lakónegyedében található épületek széles skáláját foglalja magában. Ilyenek a lakóépületek, adminisztratív és vezetői célú épületek, oktatási és tudományos intézmények, üzletek, egészségügyi, kulturális és tömeges célú épületek, közétkeztetés stb.

III. transzformátorok

Transzformátor - statikus elektromágneses eszköz, amely két vagy több induktívan csatolt tekercssel rendelkezik, és egy (elsődleges) váltakozó áramú rendszert egy másik (szekunder) váltakozó áramú rendszerré alakít át elektromágneses indukció segítségével.

Transzformátor készülék diagram

1 - a transzformátor primer tekercselése
2 - mágneses mag
3 - a transzformátor szekunder tekercselése
F- a mágneses fluxus iránya
U 1- feszültség az elsődleges tekercsen
U 2- feszültség a szekunder tekercsen

Az első nyitott mágneses áramkörű transzformátorokat 1876-ban javasolta P.N. Yablochkov, aki egy elektromos "gyertya" meghajtására használta őket. 1885-ben M. Deri, O. Blaty, K. Zipernovsky magyar tudósok egyfázisú ipari transzformátorokat fejlesztettek ki zárt mágneses áramkörrel. 1889-1891-ben. M.O. Dolivo-Dobrovolsky háromfázisú transzformátort javasolt.

1. Időpont egyeztetés

A transzformátorokat széles körben használják különféle területeken:
Villamos energia átvitelére és elosztására
Jellemzően az erőművekben a váltóáramú generátorok 6-24 kV feszültség mellett állítanak elő elektromos energiát, és sokkal nagyobb feszültségen (110, 220, 330, 400, 500 és 750 kV) kifizetődő a villamos energiát nagy távolságra továbbítani. . Ezért minden erőműben transzformátorokat telepítenek, amelyek növelik a feszültséget.
Az ipari vállalkozások, települések, városi és vidéki területeken, valamint ipari vállalkozásokon belüli villamosenergia-elosztás lég- és kábelvezetékeken keresztül történik, 220, 110, 35, 20, 10 és 6 kV feszültségen. Ezért minden olyan elosztó csomópontban transzformátort kell telepíteni, amely a feszültséget 220, 380 és 660 V-ra csökkenti.
A kívánt áramkör biztosítása az átalakító készülékek szelepeinek bekapcsolásához, valamint az átalakító (átalakító transzformátorok) kimeneti és bemeneti feszültségének összehangolása.
Különféle technológiai célokra: hegesztés (hegesztő transzformátorok), elektrotermikus berendezések tápellátása (elektromos kemence transzformátorok) stb.
Rádióberendezések, elektronikus berendezések, kommunikációs és automatizálási eszközök, háztartási készülékek különféle áramköreinek táplálására, ezen eszközök különböző elemeinek elektromos áramköreinek szétválasztására, feszültség illesztésére stb.
Elektromos mérőműszerek és egyes eszközök (relék stb.) beépítése a nagyfeszültségű elektromos áramkörökbe, vagy olyan áramkörökbe, amelyeken nagy áramok haladnak át, a mérési határok kiterjesztése és az elektromos biztonság biztosítása érdekében. (mérő transzformátorok)

2. Osztályozás

A transzformátor besorolása:

• Megbeszélés szerint: általános teljesítmény (erőátviteli és elosztó vezetékekben) és speciális alkalmazások (kemence, egyenirányító, hegesztés, rádió transzformátorok).
• Hűtés típusa szerint: levegő (száraz transzformátorok) és olaj (olaj transzformátorok) hűtéssel.
• A primer oldalon a fázisok száma szerint: egyfázisú és háromfázisú.
• A mágneses áramkör alakja szerint: rúd, páncélozott, toroid.
• A tekercsek száma fázisonként: két tekercs, három tekercs, több tekercs (több mint három tekercs).
• A tekercsek kialakítása szerint: koncentrikus és váltakozó (tárcsa) tekercseléssel.

3. Eszköz

A legegyszerűbb transzformátor (egyfázisú transzformátor) egy acélmagból és két tekercsből álló eszköz.

Az egyfázisú két tekercses transzformátor készülékének elve
A mágneses mag a transzformátor mágneses rendszere, amelyen keresztül a fő mágneses fluxus záródik.
Ha a primer tekercsre váltakozó feszültséget kapcsolunk, a szekunder tekercsben azonos frekvenciájú EMF indukálódik. Ha egy elektromos vevő csatlakozik a szekunder tekercshez, akkor elektromos áram keletkezik benne, és a transzformátor szekunder kivezetésein feszültség van beállítva, amely valamivel kisebb, mint az EMF, és viszonylag kis mértékben függ a terheléstől.

A transzformátor szimbóluma:
a) - acélmagos transzformátor, b) - ferritmagos transzformátor

4. A transzformátor jellemzői

• A transzformátor névleges teljesítménye az a teljesítmény, amelyre tervezték.
• Névleges primer feszültség - az a feszültség, amelyre a transzformátor primer tekercsét tervezték.
• Névleges szekunder feszültség - a szekunder tekercs kivezetésein lévő feszültség, amelyet a transzformátor üresjáratakor kapnak, és a névleges feszültség az elsődleges tekercs kapcsain.
• A névleges áramerősséget a megfelelő teljesítmény és feszültség határozza meg.
• A transzformátor legnagyobb névleges feszültsége a legnagyobb a transzformátor tekercseinek névleges feszültségei közül.
• A legalacsonyabb névleges feszültség a transzformátor tekercseinek legkisebb névleges feszültsége.
• Átlagos névleges feszültség - névleges feszültség, amely a transzformátor tekercseinek legmagasabb és legalacsonyabb névleges feszültsége között van.

5. Módok

5.1 Alapjárat

Üresjárati üzemmód - a transzformátor működési módja, amelyben a transzformátor szekunder tekercse nyitva van, és váltakozó feszültséget kapcsolnak az elsődleges tekercs kapcsaira.

A váltóáramú forráshoz csatlakoztatott transzformátor primer tekercsében áram folyik, aminek következtében a magban váltakozó mágneses fluxus jelenik meg Φ áthatol mindkét tekercsen. Mivel Φ a transzformátor mindkét tekercsében azonos, a változás Φ ugyanazon indukciós EMF megjelenéséhez vezet a primer és szekunder tekercsek minden egyes menetében. Az indukció pillanatnyi értéke emf e a tekercsek bármelyik fordulatában ugyanaz, és a következő képlet határozza meg:

hol van az EMF amplitúdója egy körben.
Az indukciós EMF amplitúdója a primer és szekunder tekercsben arányos lesz a megfelelő tekercsben lévő fordulatok számával:

ahol N 1és N 2- a fordulatok száma bennük.
A primer tekercs feszültségesése, akárcsak az ellenálláson, nagyon kicsi ahhoz képest ε 1, és ezért a primer feszültség effektív értékeire U 1és másodlagos U 2 tekercsek esetén a következő kifejezés lesz igaz:

K- átalakulási arány. Nál nél K>1 leléptető transzformátor, és mikor K<1 - повышающий.

5.2 Rövidzár üzemmód

Rövidzárlati mód - olyan üzemmód, amikor a szekunder tekercs kimeneteit nullával egyenlő ellenállású áramvezető zárja ( Z=0).

A transzformátor rövidzárlata működési körülmények között vészüzemmódot hoz létre, mivel a szekunder áram, és ezért a primer áram, több tízszeresére nő a névlegeshez képest. Ezért a transzformátoros áramkörökben olyan védelem biztosított, amely rövidzárlat esetén automatikusan kikapcsolja a transzformátort.

Két rövidzárlati módot kell megkülönböztetni:

Vészhelyzeti üzemmód - amikor a szekunder tekercs a névleges primer feszültségen zárva van. Egy ilyen áramkörrel az áramok 15-20-szorosára nőnek. A tekercs deformálódik, a szigetelés elszenesedett. A vas is ég. Ez a kemény mód. A maximális és gázvédelem leválasztja a transzformátort a hálózatról vészzárlat esetén.

A kísérleti rövidzárlati mód olyan üzemmód, amikor a szekunder tekercs rövidre van zárva, és ilyen csökkentett feszültséget kap a primer tekercs, amikor a névleges áram folyik át a tekercseken - ez U K- rövidzárlati feszültség.

Laboratóriumi körülmények között a transzformátor próbazárlata elvégezhető. Ebben az esetben százalékban kifejezve a feszültség U K, nál nél I 1 \u003d I 1nov kijelöl u Kés a transzformátor rövidzárlati feszültségének nevezzük:

ahol U 1nov- névleges primer feszültség.

Ez a transzformátor jellemzője, az útlevélben szerepel.

5.3 Betöltési mód

A transzformátor terhelési módja a transzformátor működési módja legalább két fő tekercsében áramok jelenlétében, amelyek mindegyike zárt külső áramkörhöz, míg a két vagy több tekercsben folyó áramok üresjáratban nem vették figyelembe:

Ha a transzformátor primer tekercsére feszültség van csatlakoztatva U 1, és csatlakoztassa a szekunder tekercset a terheléshez, áramok jelennek meg a tekercsekben én 1és én 2. Ezek az áramok mágneses fluxust hoznak létre Φ 1és Φ2 egymás felé irányítva. A mágneses áramkörben a teljes mágneses fluxus csökken. Ennek eredményeként a teljes áramlás által kiváltott EMF ε 1és ε 2 csökken. RMS feszültség U 1 változatlanul marad. Csökken ε 1áramnövekedést okoz én 1:

Növekvő áramerősséggel én 1 folyam Φ 1éppen annyira növekszik, hogy kompenzálja a fluxus demagnetizáló hatását Φ2. Az egyensúly gyakorlatilag ugyanazon a teljes áramlási értéknél ismét helyreáll.

IV. Villamosenergia átvitel

A villamos energia átvitele az erőműből a fogyasztókhoz az energiaipar egyik legfontosabb feladata.
A villamos energiát túlnyomórészt váltakozó áramú légvezetékeken (TL) szállítják, bár tendencia a kábel- és egyenáramú vezetékek használatának növekedése felé mutat.

A villamos energia távolsági átvitelének szükségessége abból adódik, hogy az áramot nagy erőművek, nagy teljesítményű blokkokkal állítják elő, és a nagy területen elosztott, viszonylag kis teljesítményű fogyasztók fogyasztják. A termelőkapacitások koncentrálódásának tendenciája azzal magyarázható, hogy növekedésükkel csökkennek az erőművek építésének relatív költségei és csökken a megtermelt villamos energia költsége.
Az erős erőművek elhelyezése számos tényező figyelembevételével történik, mint például az energiaforrások rendelkezésre állása, típusa, készletei és szállítási lehetőségei, természeti adottságai, az egységes energiarendszer részeként való munkavégzés képessége stb. Gyakran kiderül, hogy az ilyen erőművek jelentősen távol vannak a villamosenergia-fogyasztás fő központjaitól. A hatalmas területeket lefedő egységes villamosenergia-rendszerek működése a távolsági villamosenergia-átvitel hatékonyságától függ.
A villamos energiát a termelés helyéről minimális veszteséggel kell átadni a fogyasztóknak. E veszteségek fő oka a villamos energia egy részének átalakítása a vezetékek belső energiájává, fűtésük.

A Joule-Lenz törvény szerint a hőmennyiség K, amely t idő alatt szabadul fel a vezetőben ellenállás hatására R az áram áthaladása során én, egyenlő:

A képletből következik, hogy a vezetékek melegedésének csökkentése érdekében csökkenteni kell bennük az áramerősséget és az ellenállásukat. A vezetékek ellenállásának csökkentése érdekében növelje átmérőjüket, azonban az erősáramú vezetéktartók között lógó nagyon vastag vezetékek a gravitáció hatására elszakadhatnak, különösen havazáskor. Ezenkívül a vezetékek vastagságának növekedésével a költségek nőnek, és viszonylag drága fémből - rézből készülnek. Ezért a villamosenergia-átvitel során az energiaveszteség minimalizálásának hatékonyabb módja a vezetékek áramerősségének csökkentése.
Így a vezetékek felmelegedésének csökkentése érdekében az elektromos áram nagy távolságra történő továbbításakor a lehető legkisebbre kell csökkenteni az áramot bennük.
Az áramerősség egyenlő az áramerősség és a feszültség szorzatával:

Ezért a nagy távolságokon átvitt energia megtakarítása érdekében a feszültséget annyival kell növelni, amennyivel a vezetékek áramerőssége csökkent:

A képletből az következik, hogy az áram átvitt teljesítményének és a vezetékek ellenállásának állandó értékei mellett a vezetékek fűtési veszteségei fordítottan arányosak a hálózatban lévő feszültség négyzetével. Ezért a villamos energia több száz kilométeres távolságra történő továbbítására nagyfeszültségű távvezetékeket (TL) használnak, amelyek vezetékei közötti feszültség tíz, néha több százezer volt.
A villamos vezetékek segítségével a szomszédos erőműveket egyetlen hálózatba vonják össze, amelyet villamosenergia-rendszernek neveznek. Az oroszországi egységes energiarendszer nagyszámú, egyetlen központból irányított erőműből áll, és folyamatos áramellátást biztosít a fogyasztóknak.

V. GOELRO

1. Történelem

A GOELRO (Oroszország Villamosításának Állami Bizottsága) egy testület, amelyet 1920. február 21-én hoztak létre Oroszország 1917. októberi forradalom utáni villamosítási projektjének kidolgozására.

A bizottság munkájában több mint 200 tudós és technikus vett részt. G.M. vezette a bizottságot. Krzhizhanovsky. A Kommunista Párt Központi Bizottsága és személyesen V. I. Lenin napilap irányította a GOELRO bizottság munkáját, meghatározta az ország villamosítási tervének főbb alapvető rendelkezéseit.

1920 végére a bizottság hatalmas munkát végzett, és elkészítette az RSFSR villamosításának tervét, amely 650 oldalnyi szöveget tartalmaz térképekkel és a régiók villamosításának terveivel.
A 10-15 évre tervezett GOELRO-terv megvalósította Lenin elképzeléseit az egész ország villamosításáról és egy nagyipar létrehozásáról.
A villamosenergia-gazdaság területén a háború előtti villamosenergia-ipar helyreállítására, rekonstrukciójára, 30 regionális erőmű létesítésére, valamint nagy teljesítményű regionális hőerőművek építésére készült programból állt a terv. Erre az időre tervezték az erőműveket nagyméretű kazánokkal és turbinákkal felszerelni.
A terv egyik fő gondolata az ország hatalmas vízerőforrásainak széles körű felhasználása volt. Gondoskodtak az ország összes nemzetgazdasági ágának villamosítása alapján történő gyökeres újjáépítésről, elsősorban a nehézipar növekedéséről, az ipar ésszerű elosztásáról az egész országban.
A GOELRO-terv megvalósítása a polgárháború és a gazdasági pusztítás nehéz körülményei között kezdődött.

A Szovjetunió 1947 óta az első helyen áll Európában és a második helyen a világon a villamosenergia-termelés tekintetében.

A GOELRO-terv óriási szerepet játszott hazánk életében: nélküle nem lehetett volna ilyen rövid idő alatt a Szovjetuniót a világ iparilag legfejlettebb országai közé vinni. Ennek a tervnek a megvalósítása az egész hazai gazdaságot alakította és nagymértékben meghatározza ma is.

A GOELRO-terv kidolgozása és végrehajtása kizárólag számos objektív és szubjektív tényező kombinációjának köszönhetően vált lehetségessé: a forradalom előtti Oroszország jelentős ipari és gazdasági potenciálja, az orosz tudományos és műszaki iskola magas színvonala, mindenek koncentrációja. a gazdasági és politikai hatalmat, annak erejét és akaratát, valamint a nép hagyományos egyezkedő-közösségi mentalitását és a legfőbb uralkodók iránti engedelmes és bizalomteljes magatartását.
A GOELRO-terv és annak megvalósítása bizonyította az állami tervezési rendszer magas hatékonyságát a mereven centralizált hatalom körülményei között, és hosszú évtizedekre előre meghatározta ennek a rendszernek a fejlődését.

2. Eredmények

1935 végére a villanyépítési program többszörösen túlteljesült.

30 helyett 40 regionális erőmű épült, amelyeken más nagy ipari állomásokkal együtt 6.914 ezer kW teljesítményt helyeztek üzembe (ebből 4.540 ezer kW regionális, közel háromszorosa a GOELRO-terv szerintinek).
1935-ben 13 100 000 kW teljesítményű erőmű volt a regionális erőművek között.

A forradalom előtt Oroszország legnagyobb erőművének (1. Moszkva) teljesítménye mindössze 75 ezer kW volt; egyetlen nagy vízerőmű sem volt. 1935 elejére a vízerőművek teljes beépített teljesítménye elérte a 700 000 kW-ot.
Megépült a világ akkori legnagyobb Dnyeper vízierőműve, a Szvirszkaja 3., Volkovszkaja stb.. Fejlődésének legmagasabb pontján a Szovjetunió Egységes Energiarendszere sok tekintetben felülmúlta a fejlett országok energiarendszereit. Európa és Amerika.

A forradalom előtt a falvakban gyakorlatilag ismeretlen volt az elektromosság. A nagybirtokosok kis erőműveket telepítettek, de számuk kevés volt.

A villamos energiát a mezőgazdaságban kezdték használni: malmokban, takarmányvágókban, gabonatisztító gépekben és fűrészüzemekben; az iparban, később pedig a mindennapi életben.

Felhasznált irodalom jegyzéke

Venikov V. A., Távolsági erőátvitel, M.-L., 1960;
Sovalov S. A., Erőátviteli módok 400-500 kv. EES, M., 1967;
Bessonov, L.A. Az elektrotechnika elméleti alapjai. Elektromos áramkörök: tankönyv / L.A. Bessonov. - 10. kiadás — M.: Gardariki, 2002.
Elektrotechnika: Oktatási és módszertani komplexum. /ÉS. M. Kogol, G. P. Dubovickij, V. N. Borodianko, V. S. Gun, N. V. Klinacsev, V. V. Krimszkij, A. Ya. Ergard, V. A. Jakovlev; Szerkesztette: N.V. Klinacheva. - Cseljabinszk, 2006-2008.
Elektromos rendszerek, 3. v. - Erőátvitel nagyfeszültségű váltakozó és egyenárammal, M., 1972.

Sajnos nem találtunk semmit.

Kezdőlap > Absztrakt

absztrakt

a fizikában

a "Villamosenergia termelése, szállítása és felhasználása" témában

11. A osztályos tanulók

MOU 85. számú iskola

Catherine.

Tanár:

2003

Absztrakt terv.

Bevezetés. 1. Energiatermelés.

típusú erőművek. alternatív energia források.

2. Villamosenergia átvitel.

transzformátorok.

3. Az elektromosság használata.

Bevezetés.

Az energia születése több millió évvel ezelőtt történt, amikor az emberek megtanulták használni a tüzet. A tűz meleget és fényt adott nekik, inspiráció és optimizmus forrása volt, fegyver ellenségek és vadállatok ellen, orvosság, segédeszköz a mezőgazdaságban, élelmiszer-tartósítószer, technológiai eszköz stb. Prométheusz csodálatos mítosza, aki tüzet adott az embereknek, sokkal később jelent meg az ókori Görögországban, mint a világ számos részén, a tűz meglehetősen kifinomult kezelési módjai, előállítása és oltása, a tűz konzerválása, ill. racionális használatüzemanyag. A tüzet hosszú évekig növényi energiaforrások (fa, cserje, nád, fű, száraz alga stb.) elégetésével tartották fenn, majd kiderült, hogy a tüzet fosszilis anyagokkal is lehet fenntartani: szén, olaj. , pala, tőzeg. Ma az energia továbbra is az emberi élet fő alkotóeleme. Lehetővé teszi különféle anyagok létrehozását, és az egyik fő tényező az új technológiák fejlesztésében. Egyszerűen fogalmazva, a különféle típusú energiák elsajátítása nélkül az ember nem tud teljes mértékben létezni.

Energiatermelés.

Az erőművek típusai.

Hőerőmű (TPP) olyan erőmű, amely a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során felszabaduló hőenergia átalakítása eredményeként villamos energiát termel. Az első hőerőművek a 19. század végén jelentek meg és terjedtek el. A 20. század 70-es éveinek közepén a hőerőművek voltak az elektromos állomások fő típusai. A hőerőművekben a tüzelőanyag kémiai energiája először mechanikai, majd elektromos energiává alakul. Az ilyen erőmű tüzelőanyaga lehet szén, tőzeg, gáz, olajpala, fűtőolaj. A hőerőműveket a páralecsapódás(IES), amelyet kizárólag elektromos energia előállítására terveztek, és kapcsolt hő- és erőművek(CHP), amely az elektromos hőenergia mellett meleg víz és gőz formájában is termel. A nagy kerületi jelentőségű IES-eket állami kerületi erőműveknek (GRES) nevezik. A széntüzelésű IES legegyszerűbb sematikus diagramja az ábrán látható. A szenet az 1 tüzelőanyag-bunkerbe, onnan pedig a 2 zúzóműbe táplálják, ahol porrá alakul. A szénpor belép a 3 gőzfejlesztő (gőzkazán) kemencéjébe, amelynek csőrendszere van, amelyben vegyileg tisztított víz, úgynevezett tápvíz kering. A kazánban a víz felmelegszik, elpárolog, és a keletkező telített gőz 400-650 °C hőmérsékletre melegszik, és 3-24 MPa nyomáson a gőzvezetéken keresztül a 4 gőzturbinába jut. a paraméterek az egységek teljesítményétől függenek. A kondenzációs hőerőművek hatásfoka alacsony (30-40%), mivel az energia nagy része a füstgázokkal és a kondenzátoros hűtővízzel megy el. Előnyös az IES építése az üzemanyag-kitermelő helyek közvetlen közelében. Ugyanakkor a villamosenergia-fogyasztók jelentős távolságra helyezkedhetnek el az állomástól. kapcsolt hő- és erőmű eltér a kondenzációs állomástól, amelyre speciális fűtőturbinával szereltek fel gőzelszívással. A CHPP-nél a gőz egy részét teljes egészében a turbinában használják fel az 5 generátorban elektromos áram előállítására, majd belép a 6 kondenzátorba, míg a másik, magas hőmérsékletű és nyomású részét a gőz köztes szakaszából veszik fel. turbina és hőellátásra használják. A kondenzátumot a 7 szivattyú a 8 légtelenítőn keresztül, majd a 9 betápláló szivattyú szállítja a gőzfejlesztőhöz. A kitermelt gőz mennyisége a vállalkozások hőenergia-igényétől függ. A CHP hatásfoka eléri a 60-70%-ot. Az ilyen állomásokat általában fogyasztók - ipari vállalkozások vagy lakóterületek - közelében építik. Leggyakrabban importált üzemanyaggal dolgoznak. Sokkal kevésbé elterjedtek a hőközpontok gázturbina(GTPS), gőz-gáz(PGES) és dízelgyárak. A GTPP égésterében gázt vagy folyékony tüzelőanyagot égetnek el; A 750-900 ºС hőmérsékletű égéstermékek belépnek az elektromos generátort forgató gázturbinába. Az ilyen hőerőművek hatásfoka általában 26-28%, teljesítményük akár több száz MW is lehet . A GTPP-ket általában az elektromos terhelési csúcsok fedezésére használják. Az SGPP hatásfoka elérheti a 42-43%-ot.A leggazdaságosabbak a nagy termikus gőzturbinás erőművek (rövidítve TPP). Hazánkban a legtöbb hőerőmű szénport használ üzemanyagként. 1 kWh villamos energia előállításához több száz gramm szenet költenek el. A gőzkazánban a tüzelőanyag által felszabaduló energia több mint 90%-a gőzbe kerül. A turbinában a gőzsugarak mozgási energiája a rotorra kerül. A turbina tengelye mereven kapcsolódik a generátor tengelyéhez. A hőerőművek modern gőzturbinái nagyon fejlett, nagy sebességű, rendkívül gazdaságos, hosszú élettartamú gépek. Teljesítményük egytengelyes változatban eléri az 1 millió 200 ezer kW-ot, és ez nem a határ. Az ilyen gépek mindig többfokozatúak, azaz általában több tucat munkalapáttal ellátott tárcsát és minden tárcsa előtt ugyanannyi fúvókacsoportot tartalmaznak, amelyeken gőzsugár áramlik át. A gőznyomás és a hőmérséklet fokozatosan csökken. A fizika tananyagából ismert, hogy a hőgépek hatásfoka a munkaközeg kezdeti hőmérsékletének emelkedésével nő. Ezért a turbinába belépő gőzt magas paraméterekre állítják be: a hőmérséklet majdnem eléri az 550 ° C-ot, a nyomás pedig legfeljebb 25 MPa. A TPP hatásfoka eléri a 40%-ot. Az energia nagy része a forró kipufogógőzzel együtt elvész. Vízi állomás (HP), olyan szerkezetek és berendezések együttese, amelyen keresztül a vízáramlás energiája elektromos energiává alakul. A HPP soros áramkörből áll hidrotechnikai építmények, a vízáramlás szükséges koncentrációjának biztosítása és nyomás létrehozása, valamint a nyomás alatt mozgó víz energiáját mechanikai forgási energiává alakító erőmű, amely viszont elektromos energiává alakul. A vízerőmű fejét a folyó esésének a gát melletti használt szakaszon való koncentrálódása hozza létre, ill. származtatás, vagy gát és levezetés együtt. Az Erőmű fő erőművi berendezései az Erőmű épületében találhatók: az erőmű gépházában - hidraulikus egységek, segédberendezések, automatikus vezérlő- és felügyeleti eszközök; a központi irányítóponton - a kezelő-diszpécser konzolon ill vízerőmű üzemeltetője. Fellendítés transzformátor alállomás Mind a HPP épületén belül, mind különálló épületekben vagy nyílt területeken található. Elosztó eszközök gyakran nyílt területen helyezkednek el. Az erőmű épülete felosztható egy vagy több blokkkal és segédeszközök elválasztva a szomszédos épületrészektől. Az erõmû épületében vagy belsejében telepítõhelyet alakítanak ki a különbözõ berendezések összeszerelésére, javítására, valamint az erõmû kisegítõ karbantartási munkáira. Beépített kapacitás szerint (in MW) különbséget tenni a vízerőművek között erős(St. 250), átlagos(25-ig) és kicsi(legfeljebb 5). A vízerőmű teljesítménye a nyomástól függ (az upstream és a downstream szintkülönbsége ), a hidraulikus turbinákban használt víz áramlási sebessége, valamint a hidraulikus egység hatásfoka. Számos ok miatt (például a tározók vízszintjének szezonális változása, az energiarendszer terhelésének változékonysága, a víziblokkok vagy vízműtárgyak javítása stb. miatt) a víz nyomása és áramlása folyamatosan csökken. változó, és emellett az áramlási sebesség is változik a szabályozás során - a HPP-k energiatermelése. A HPP üzemmódnak éves, heti és napi ciklusai vannak. A maximálisan használt nyomás szerint a HPP-k fel vannak osztva magas nyomású(60 felett m), közepes nyomású(25-től 60-ig m)és alacsony nyomás(3-tól 25-ig m). Lapos folyókon a nyomás ritkán haladja meg a 100 fokot m, hegyvidéki körülmények között a gáton keresztül 300-ig lehet nyomást létrehozni més még több, és levezetés segítségével - 1500-ig m. A HPP felosztása az alkalmazott nyomás szerint hozzávetőleges, feltételes. A vízkészletek felhasználásának és a terhelések koncentrációjának sémája szerint a HPP-ket általában fel kell osztani csatorna, gát közeli, elterelés nyomással és nyomásmentes levezetéssel, vegyes, szivattyús tárolóvalés árapály. A lefutó és duzzasztóműhöz közeli HPP-kben a víznyomást egy gát hozza létre, amely elzárja a folyót és megemeli a vízszintet a felvízben. Ugyanakkor elkerülhetetlen a folyó völgyének némi elöntése. Folyó- és gátközeli vízerőművek egyaránt épülnek alacsony fekvésű magasvizű folyókra és hegyvidéki folyókra, szűk sűrített völgyekben. A kifutó HPP-ket 30-40 magasságig terjedő fejjel jellemzi m. Magasabb nyomáson nem praktikus a hidrosztatikus víznyomás átvitele a vízerőmű épületébe. Ebben az esetben a típus gát A vízerőmű, amelyben a nyomásfrontot teljes hosszában gát zárja, a vízerőmű épülete pedig a duzzasztómű mögött található, az alsó folyáshoz csatlakozik. Másfajta elrendezés a gát közelében A vízerőmű hegyvidéki viszonyoknak felel meg, a folyó viszonylag alacsony áramlási sebességével. NÁL NÉL származékos A folyó esésének vízerőművi koncentrációja származtatással jön létre; A használt folyószakasz elején a vizet egy csatorna vezeti el a mederből, ezen a szakaszon a folyó átlagos lejtőjénél lényegesen kisebb lejtéssel és a meder kanyarulatainak és kanyarainak kiegyenesítésével. A levezetés végét a HPP épületének helyére hozzuk. A szennyvizet vagy visszavezetik a folyóba, vagy betáplálják a következő levezető erőműbe. A levezetés akkor előnyös, ha a folyó lejtése nagy. A HPP-k között különleges helyet foglal el szivattyús tárolós erőművek(PSPP) és árapály erőművek(PES). A szivattyús tározós erőmű megépítése a nagy energiarendszerek csúcsteljesítmény-igényének növekedéséből adódik, ami meghatározza a csúcsterhelések fedezéséhez szükséges termelőkapacitást. A szivattyús tározós erőmű energiafelhalmozási képessége azon alapul, hogy a villamosenergia-rendszerben egy bizonyos ideig szabad villamos energiát a szivattyús tározók használják fel, amelyek szivattyús üzemmódban szivattyúzzák a vizet a rendszerből. tározót a felső tárolómedencébe. A terhelési csúcsok során a felhalmozott energia visszakerül az energiarendszerbe (a felső medencéből a víz belép a nyomóvezetékbe, és megforgatja az aktuális generátor üzemmódban működő hidraulikus egységeket). A PES a tengeri árapály energiáját elektromos energiává alakítja. Az árapály-vízerőművek villamos energiája az árapály időszakos jellegével összefüggő bizonyos jellemzők miatt az áramrendszerekben csak a szabályozó erőművek energiájával együtt használható fel, amelyek pótolják az árapály erejében bekövetkezett zuhanást. erőművek napközben vagy hónapokban. A vízerőforrások legfontosabb jellemzője az üzemanyag- és energiaforrásokhoz képest a folyamatos megújulásuk. A HPP-k tüzelőanyag-szükségletének hiánya meghatározza az erőművekben termelt villamos energia alacsony költségét. Ezért a vízerőművek építése a jelentős, fajlagos tőkebefektetések ellenére 1 kW A beépített kapacitás és a hosszú építési idő nagy jelentőséggel bírt és van, különösen, ha ez a villamosenergia-intenzív iparágak elhelyezéséhez kapcsolódik. Atomerőmű (Atomerőmű), olyan erőmű, amelyben az atomi (nukleáris) energiát elektromos energiává alakítják. Az atomerőműben az áramfejlesztő egy atomreaktor. A reaktorban egyes nehéz elemek atommagjainak hasadási láncreakciója következtében felszabaduló hő a hagyományos hőerőművekhez (TPP) hasonlóan elektromos árammá alakul. A fosszilis tüzelőanyaggal működő hőerőművektől eltérően az atomerőművek üzemelnek atomtűz-mint(233 U, 235 U, 239 Pu alapján). Megállapítást nyert, hogy a nukleáris tüzelőanyag (urán, plutónium stb.) világ energiaforrásai jelentősen meghaladják a szerves üzemanyagok (olaj, szén, stb.) természetes készleteinek energiaforrásait. földgáz satöbbi.). Ez széles távlatokat nyit az üzemanyag iránti gyorsan növekvő kereslet kielégítésére. Emellett figyelembe kell venni a hőerőművek komoly vetélytársává váló globális vegyipar technológiai célú szén- és olajfogyasztásának folyamatosan növekvő volumenét. A szerves tüzelőanyag új lelőhelyeinek felfedezése és a kitermelési módszerek fejlesztése ellenére a világon tendencia tapasztalható a költségek viszonylagos növekedésére. Ez teremti meg a legnehezebb feltételeket a korlátozott fosszilis tüzelőanyag-tartalékokkal rendelkező országok számára. Nyilvánvalóan szükség van a nukleáris energia gyors fejlesztésére, amely a világ számos ipari országának energiamérlegében már most is előkelő helyet foglal el. ábrán látható egy vízhűtéses atomreaktorral rendelkező atomerőmű sematikus diagramja. 2. Befejeződött hő mag reaktor hűtőfolyadék, Az 1. kör vize veszi fel, amelyet keringető szivattyú szivattyúz át a reaktoron. A reaktorból felmelegített víz belép a hőcserélőbe (gőzfejlesztő) 3, ahol a reaktorban kapott hőt átadja a 2. kör vizének. A 2. körből származó víz a gőzfejlesztőben elpárolog, és gőz képződik, amely ezután belép a turbinába 4.
Leggyakrabban 4 típusú termikus neutronreaktort használnak az atomerőművekben: 1) vízhűtéses reaktorok közönséges vízzel moderátorként és hűtőközegként; 2) grafit-víz vízhűtő folyadékkal és grafit moderátorral; 3) nehéz víz vízhűtő folyadékkal és nehéz víz moderátorként; 4) graffito - gáz hűtőfolyadékkal és grafit moderátorral. A túlnyomórészt használt reaktortípus kiválasztását elsősorban a reaktorhordozóban felhalmozott tapasztalat, valamint a szükséges ipari berendezések, alapanyagok stb. rendelkezésre állása határozza meg. A reaktor és kiszolgáló rendszerei a következők: maga a reaktor biológiai védelem , hőcserélők, szivattyúk vagy gázfúvók, amelyek keringetik a hűtőfolyadékot, csővezetékek és szerelvények a kör keringetéséhez, nukleáris üzemanyag újratöltésére szolgáló berendezések, speciális szellőzőrendszerek, vészhűtés stb. Az atomerőmű személyzetének sugárzás elleni védelme érdekében a reaktort biológiai védelemmel körülvéve, melynek fő anyaga beton, víz, szerpentin homok. A reaktorkör berendezését teljesen le kell zárni. Rendszert biztosítanak a hűtőfolyadék esetleges szivárgásának megfigyelésére, intézkedéseket tesznek annak érdekében, hogy a szivárgások és szakadások az áramkörben ne vezessenek radioaktív kibocsátáshoz és az atomerőmű helyiségeinek és a környező terület szennyezéséhez. A radioaktív levegőt és a kis mennyiségű hűtőfolyadék gőzét az áramkörből való szivárgás miatt egy speciális szellőzőrendszer távolítja el az atomerőmű felügyelet nélküli helyiségeiből, amelyben tisztítószűrők és tartógáz-tartók vannak felszerelve, hogy kiküszöböljék a légkör szennyezésének lehetőségét. A dozimetriai ellenőrző szolgálat figyelemmel kíséri a sugárbiztonsági szabályok betartását az atomerőműben. Elérhetőség biológiai védelem, speciális szellőztető és vészhűtési rendszerek és a dozimetriai ellenőrzési szolgáltatások lehetővé teszik a teljes biztonságot kiszolgáló személyzet Atomerőmű a radioaktív expozíció káros hatásaitól. Az atomerőművek, amelyek a legmodernebb típusú erőművek, számos jelentős előnnyel rendelkeznek a többi erőműtípushoz képest: normál üzemi körülmények között abszolút nem szennyezik a környezetet, nem igényelnek alapanyag-forráshoz kötést. és ennek megfelelően szinte bárhol elhelyezhető. Az új erőművek teljesítménye közel megegyezik egy átlagos vízerőművel, de az atomerőművek beépített kapacitáskihasználtsági tényezője (80%) jelentősen meghaladja a vízerőművekét vagy a hőerőművekét. Az atomerőműveknek normál üzemi körülmények között gyakorlatilag nincs jelentős hátránya. Nem lehet azonban figyelmen kívül hagyni az atomerőművek veszélyét esetleges vis maior körülmények között: földrengések, hurrikánok, stb. - itt a régi blokkok modelljei potenciális veszélyt jelentenek a területek sugárszennyezettségére a reaktor ellenőrizetlen túlmelegedése miatt.

Alternatív energia források.

A nap energiája. Az utóbbi időben drámaian megnőtt az érdeklődés a napenergia felhasználásának problémája iránt, mivel a közvetlen napsugárzás felhasználásán alapuló energia potenciálja rendkívül magas. A napsugárzás legegyszerűbb gyűjtője egy megfeketedett fém (általában alumínium) lemez, amelynek belsejében csövek vannak, amelyekben folyadék kering. A kollektor által elnyelt napenergiával felmelegítve a folyadékot közvetlen felhasználásra szállítják. A napenergia az egyik leganyagigényesebb energiatermelési mód. A napenergia nagyarányú felhasználása gigantikusan megnövekszik az anyag-, és ennek következtében a munkaerő-igényben a nyersanyagok kitermeléséhez, dúsításához, anyaggyártásához, heliosztátok, kollektorok, egyéb berendezések gyártásához, és szállításuk. Eddig a napsugarak által előállított elektromos energia sokkal drágább, mint a hagyományos módszerekkel előállított elektromos energia. A tudósok azt remélik, hogy a kísérleti létesítményeken és állomásokon végzett kísérletek nemcsak műszaki, hanem gazdasági problémák megoldásában is segítenek. Szélenergia. A mozgó légtömegek energiája óriási. A szélenergia tartalékai több mint százszor nagyobbak, mint a bolygó összes folyójának vízenergia-tartalékai. A szél folyamatosan és mindenhol fúj a Földön. Az éghajlati viszonyok hatalmas területen teszik lehetővé a szélenergia fejlesztését. De manapság a szélmotorok a világ energiaszükségletének csak egy ezrelékét fedezik. Ezért minden szélerőmű szíve, a szélkerék terveinek elkészítésében repülőgép-építő szakemberek vesznek részt, akik képesek kiválasztani a legmegfelelőbb lapátprofilt és azt egy szélcsatornában felfedezni. A tudósok és mérnökök erőfeszítései révén a modern szélturbinák széles skáláját hozták létre. Föld energia. Ősidők óta ismerik az emberek a földgolyó belsejében megbúvó gigantikus energia spontán megnyilvánulásait. Az emberiség emlékezete legendákat őrzött katasztrofális vulkánkitörésekről, amelyek több millió emberéletet követeltek, és felismerhetetlenül megváltoztatták a Föld számos helyének megjelenését. Egy viszonylag kis vulkán kitörésének ereje is kolosszális, sokszorosan meghaladja a legnagyobb emberi kéz által létrehozott erőművek erejét. Igaz, a vulkánkitörések energiájának közvetlen felhasználásáról nem is kell beszélni, az embereknek egyelőre nincs lehetőségük megfékezni ezt a kelletlen elemet.A Föld energiája nem csak helyiségek fűtésére alkalmas, ahogy az lenni szokott. Izlandon, hanem villamosenergia-termelésre is. A föld alatti melegvízforrásokat használó erőművek már régóta működnek. Az első ilyen, még meglehetősen kis teljesítményű erőmű 1904-ben épült az olaszországi Larderello kisvárosban. Fokozatosan nőtt az erőmű kapacitása, egyre több új blokk lépett üzembe, új melegvízforrások kerültek felhasználásra, és mára az állomás teljesítménye impozáns, 360 ezer kilowattos értéket ért el.

Villamosenergia átvitel.

Transzformátorok.

Ön egy ZIL hűtőszekrényt vásárolt. Az eladó figyelmeztette, hogy a hűtőszekrényt 220 V-os hálózati feszültségre tervezték. És az Ön házában a hálózati feszültség 127 V. Patthelyzet? Egyáltalán nem. Csak többletköltséget kell fizetnie és transzformátort kell vásárolnia. Transzformátor- egy nagyon egyszerű eszköz, amely lehetővé teszi a feszültség növelését és csökkentését. Az AC átalakítás transzformátorokkal történik. Először 1878-ban P. N. Yablochkov orosz tudós használt transzformátorokat az általa feltalált „elektromos gyertyák” táplálására, amely akkoriban új fényforrás volt. P. N. Yablochkov ötletét a Moszkvai Egyetem, I. F. Usagin munkatársa dolgozta ki, aki továbbfejlesztett transzformátorokat tervezett. A transzformátor egy zárt vasmagból áll, amelyre két (néha több) tekercs van felhelyezve huzaltekerccsel (ábra 1). 1) . Az egyik tekercs, az úgynevezett primer, váltakozó feszültségforráshoz van csatlakoztatva. A második tekercset, amelyhez a "terhelés" csatlakozik, vagyis az elektromos áramot fogyasztó eszközök és eszközök, másodlagosnak nevezik.

Fig.1 Fig.2

A két tekercses transzformátor berendezésének diagramja a 2. ábrán látható, a hozzá tartozó szimbólum pedig az ábrán. 3.

A transzformátor működése az elektromágneses indukció jelenségén alapul. Amikor a váltóáram áthalad a primer tekercsen, a vasmagban váltakozó mágneses fluxus jelenik meg, amely gerjeszti az indukciós EMF-et minden tekercsben. Sőt, az indukciós emf pillanatnyi értéke e ban ben a primer vagy szekunder tekercs bármely fordulatát a Faraday törvény szerint a következő képlet határozza meg:

e = -Δ F/Δ t

Ha egy F= Ф 0 сosωt, akkor e \u003d ω F 0 bűnω t, vagy e =E 0 bűnω t , ahol E 0 \u003d ω Ф 0 - az EMF amplitúdója egy fordulatban. Az elsődleges tekercsben, amelynek van P 1 fordulatok, teljes emf indukció e 1 egyenlő P 1 e. Teljes EMF van a szekunder tekercsben. e 2 egyenlő P 2 e, ahol P 2 - ennek a tekercsnek a fordulatszáma.

Ebből következik tehát

e 1 e 2 = P 1 P 2 . (1) Feszültségösszeg u 1 , az elsődleges tekercsre és az EMF-re alkalmazva e 1 egyenlőnek kell lennie a primer tekercs feszültségesésével: u 1 + e 1 = én 1 R 1 , ahol R 1 a tekercs aktív ellenállása, és én 1 benne van-e az áram. Ez az egyenlet közvetlenül következik az általános egyenletből. Általában a tekercs aktív ellenállása kicsi és egy tag én 1 R 1 elhanyagolható. Így u 1 ≈ - e 1 . (2) Ha a transzformátor szekunder tekercse nyitva van, nem folyik benne áram, és az összefüggés fennáll:

u 2 ≈ - e 2 . (3)

Mivel az emf pillanatnyi értékei e 1 és e 2 fázisváltozás, akkor arányuk az (1) képletben helyettesíthető az effektív értékek arányával E 1 ésE 2 ezeket az EMF-eket vagy a (2) és (3) egyenlőséget figyelembe véve az U effektív feszültségértékek arányát 1 és te 2 .

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

Érték k transzformációs aránynak nevezzük. Ha egy k>1, akkor a transzformátor leléptetõ, -val k<1 - Amikor a szekunder tekercs áramköre zárt, áram folyik benne. Aztán a kapcsolat u 2 ≈ - e 2 már nem teljesül pontosan, és ennek megfelelően az U közötti kapcsolat 1 és te 2 bonyolultabbá válik, mint a (4) egyenletben.Az energiamegmaradás törvénye szerint a primer áramkörben a teljesítménynek meg kell egyeznie a szekunder kör teljesítményével: U 1 én 1 = U 2 én 2, (5) hol én 1 és én 2 - effektív erőértékek a primer és szekunder tekercsekben.

Ebből következik tehát

U 1 /U 2 = én 1 / én 2 . (6)

Ez azt jelenti, hogy a feszültség többszöri növelésével egy transzformátor segítségével ugyanannyival csökkentjük az áramerősséget (és fordítva).

A tekercsekben és a vasmagban a hőtermelés elkerülhetetlen energiavesztesége miatt az (5) és (6) egyenlet megközelítőleg teljesül. A modern nagy teljesítményű transzformátorokban azonban az összes veszteség nem haladja meg a 2-3%-ot.

A mindennapi gyakorlatban gyakran kell transzformátorokkal számolni. Azon transzformátorokon kívül, amiket használunk, akarva-akaratlanul, amiatt, hogy az ipari eszközöket egy feszültségre tervezték, és egy másikat a városi hálózatban használnak, mellettük autótekercsekkel kell megküzdenünk. Az orsó egy lépcsős transzformátor. A munkakeveréket meggyújtó szikra létrehozásához nagy feszültségre van szükség, amelyet az autó akkumulátorából kapunk, miután az akkumulátor egyenáramát először váltóárammá alakítjuk egy megszakító segítségével. Könnyen belátható, hogy a transzformátor fűtéséhez használt energiaveszteségig a feszültség növekedésével az áram csökken, és fordítva.

A hegesztőgépekhez lecsökkentő transzformátorok szükségesek. A hegesztés nagyon nagy áramerősséget igényel, és a hegesztőgép transzformátorának csak egy kimeneti fordulata van.

Valószínűleg észrevette, hogy a transzformátor magja vékony acéllemezekből készül. Ez azért történik, hogy ne veszítsen energiát a feszültségátalakítás során. A lemezanyagokban az örvényáramok kisebb szerepet fognak játszani, mint a szilárd anyagokban.

Otthon kis transzformátorokkal van dolgod. Ami az erős transzformátorokat illeti, ezek hatalmas szerkezetek. Ezekben az esetekben a tekercsekkel ellátott magot hűtőolajjal töltött tartályba helyezik.

Villamosenergia átvitel

Az áramfogyasztók mindenhol jelen vannak. Viszonylag kevés helyen állítják elő az üzemanyag- és vízforrások közelében. Ezért szükségessé válik az elektromos áram továbbítása olykor több száz kilométeres távolságra.

A villamos energia nagy távolságra történő átvitele azonban jelentős veszteségekkel jár. Az a tény, hogy az elektromos vezetékeken átfolyva az áram felmelegíti őket. A Joule-Lenz törvénynek megfelelően a vezeték vezetékeinek fűtésére fordított energiát a képlet határozza meg

Q=I 2 Rt ahol R a vonal ellenállása. Hosszú sor esetén az energiaátvitel általában gazdaságilag veszteségessé válhat. A veszteségek csökkentése érdekében természetesen követheti a vezeték R ellenállásának csökkentésének útját a vezetékek keresztmetszete növelésével. De ahhoz, hogy például R-t 100-szorosára csökkentsük, a huzal tömegét is 100-szorosára kell növelni. Nyilvánvaló, hogy nem engedhető meg ekkora drága színesfém költés, nem is beszélve a nehéz vezetékek magas árbocokra való rögzítésének nehézségeiről stb. Ezért a vezeték energiavesztesége más módon is csökkenthető: az áramerősség csökkentésével a sorban. Például az áramerősség 10-szeres csökkenése 100-szorosára csökkenti a vezetőkben felszabaduló hőmennyiséget, azaz ugyanaz a hatás érhető el, mint a huzal százszoros súlyozásával.

Mivel az áramerősség arányos az áramerősség és a feszültség szorzatával, az átvitt teljesítmény fenntartásához szükséges a távvezeték feszültségének növelése. Sőt, minél hosszabb a távvezeték, annál jövedelmezőbb a magasabb feszültség használata. Így például a Volzhskaya HPP - Moszkva nagyfeszültségű távvezetékben 500 kV feszültséget használnak. Eközben a váltóáramú generátorokat 16-20 kV-ot meg nem haladó feszültségre építik, mivel a magasabb feszültséghez bonyolultabb speciális intézkedésekre lenne szükség a tekercsek és a generátorok egyéb alkatrészeinek leválasztására.

Ezért a nagy erőművekben lépcsős transzformátorokat telepítenek. A transzformátor annyiszor növeli a vezeték feszültségét, ahányszor csökkenti az áramerősséget. A teljesítményveszteség ebben az esetben kicsi.

A szerszámgépek elektromos hajtásának motorjaiban, a világítási hálózatban és egyéb célokra történő villamos energia közvetlen felhasználásához a vezeték végein a feszültséget csökkenteni kell. Ez lecsökkentő transzformátorok segítségével érhető el. Ezenkívül általában a feszültség csökkenése és ennek megfelelően az áramerősség növekedése több szakaszban történik. Minden szakaszban a feszültség csökken, és az elektromos hálózat által lefedett terület egyre szélesebb. A villamos energia szállításának és elosztásának sémája az ábrán látható.

Az ország számos régiójában az erőműveket nagyfeszültségű távvezetékek kötik össze, így közös villamosenergia-hálózatot alkotnak, amelyre a fogyasztók csatlakoznak. Az ilyen társulást energiarendszernek nevezzük. A villamosenergia-rendszer biztosítja a fogyasztók zavartalan energiaellátását, függetlenül azok elhelyezkedésétől.

Az elektromosság használata.

Az elektromos energia felhasználása a tudomány különböző területein.

A 20. század olyan évszázada lett, amikor a tudomány behatol a társadalom minden területére: gazdaság, politika, kultúra, oktatás stb. Természetesen a tudomány közvetlenül befolyásolja az energia fejlődését és a villamos energia terjedelmét. A tudomány egyrészt hozzájárul az elektromos energia körének bővítéséhez és ezzel növeli fogyasztását, másrészt egy olyan korszakban, amikor a nem megújuló energiaforrások korlátlan felhasználása veszélyt jelent a jövő generációira, a fejlődés Az energiatakarékos technológiák és azok életben való megvalósítása a tudomány sürgető feladatává válik. Vizsgáljuk meg ezeket a kérdéseket konkrét példákon. A fejlett országok GDP-növekedésének (a bruttó hazai terméknek) mintegy 80%-át technikai innováció révén érik el, amelynek nagy része a villamosenergia-felhasználáshoz kapcsolódik. Minden újdonság az iparban, a mezőgazdaságban és a mindennapi életben a különböző tudományágak új fejlesztéseinek köszönhetően jut el hozzánk. A legtöbb tudományos fejlesztés elméleti számításokkal kezdődik. De ha a 19. században ezek a számítások tollal és papírral készültek, akkor a tudományos-technikai forradalom (tudományos és technológiai forradalom) korában minden elméleti számítás, a tudományos adatok kiválasztása és elemzése, sőt az irodalmi művek nyelvi elemzése is számítógépekkel (elektronikus számítógépekkel) történik, amelyek elektromos energiával működnek, a legkényelmesebb a távolsági átvitel és a felhasználás. De ha kezdetben a számítógépeket tudományos számításokhoz használták, mára a számítógépek a tudományból keltek életre. Ma már az emberi tevékenység minden területén alkalmazzák: információk rögzítésére és tárolására, archívumok létrehozására, szövegek előkészítésére és szerkesztésére, rajzi és grafikai munkák elvégzésére, a termelés és a mezőgazdaság automatizálására. A termelés elektronizálása és automatizálása a „második ipari” vagy „mikroelektronikai” forradalom legfontosabb következményei a fejlett országok gazdaságában. Az integrált automatizálás fejlődése közvetlenül kapcsolódik a mikroelektronikához, amelynek minőségileg új szakasza a mikroprocesszor 1971-es feltalálása után kezdődött - a különféle eszközökbe épített, azok működését vezérlő mikroelektronikai logikai eszköz. A mikroprocesszorok felgyorsították a robotika fejlődését. A ma használatos robotok többsége az úgynevezett első generációba tartozik, hegesztésre, vágásra, préselésre, bevonatolásra stb. Az őket helyettesítő második generációs robotokat környezetfelismerő eszközökkel látják el. És a robotok – a harmadik generáció „értelmiségijei” – „látnak”, „éreznek”, „hallanak”. A tudósok és mérnökök az atomenergiát, az űrkutatást, a közlekedést, a kereskedelmet, a raktározást, az orvosi ellátást, a hulladékfeldolgozást, valamint az óceánfenék gazdagságának fejlesztését nevezik a robotok alkalmazásának legfontosabb területeinek. A robotok többsége elektromos energiával működik, de a robotok villamosenergia-fogyasztásának növekedését ellensúlyozza számos energiaigényes gyártási folyamat energiaköltségeinek csökkenése az intelligensebb módszerek és új energiatakarékos technológiai eljárások bevezetésével. De vissza a tudományhoz. Minden új elméleti fejlesztést számítógépes számítások után kísérletileg igazolnak. És általában ebben a szakaszban a kutatást fizikai mérésekkel, kémiai elemzésekkel stb. Itt a tudományos kutatási eszközök változatosak - számos mérőműszer, gyorsító, elektronmikroszkóp, mágneses rezonancia tomográf stb. A legtöbb ilyen kísérleti tudomány eszköze elektromos energiával működik. A tudomány a kommunikáció és a kommunikáció területén nagyon gyorsan fejlődik. A műholdas kommunikációt nem csak a nemzetközi kommunikáció eszközeként használják, hanem a mindennapi életben is – városunkban nem ritkák a parabolaantennák. Az új kommunikációs eszközök, mint például az üvegszálas technológia, jelentősen csökkenthetik az elektromosság veszteségét a jelek nagy távolságra történő továbbítása során. A tudomány és a menedzsment szférája nem kerülte meg. A tudományos és technológiai forradalom fejlődésével, az emberi tevékenység termelő és nem termelő szférájának bővülésével a menedzsment egyre fontosabb szerepet kezd játszani hatékonyságuk javításában. Egyfajta művészetből, egészen a közelmúltig tapasztalatokon és intuíción alapuló menedzsment mára tudománnyá vált. A menedzsment tudományát, az információ fogadásának, tárolásának, továbbításának és feldolgozásának általános törvényszerűségeit kibernetikának nevezik. Ez a kifejezés a görög „kormányos”, „kormányos” szavakból származik. Megtalálható az ókori görög filozófusok írásaiban. Újjászületése azonban valójában 1948-ban történt, miután megjelent Norbert Wiener amerikai tudós "Kibernetika" című könyve. A "kibernetikus" forradalom kezdete előtt csak papírinformatika létezett, amelynek fő érzékelési eszköze az emberi agy volt, és amely nem használt elektromosságot. A „kibernetikus” forradalom egy alapvetően más – a gigantikusan megnövekedett információáramlásnak megfelelő – gépi informatikát hozott létre, amelynek energiaforrása az elektromosság. Az információszerzés, felhalmozás, feldolgozás és továbbítás teljesen új eszközei jöttek létre, amelyek együttesen komplex információs szerkezetet alkotnak. Ide tartoznak az automatizált vezérlőrendszerek (automatizált vezérlőrendszerek), információs adatbankok, automatizált információs bázisok, számítástechnikai központok, videoterminálok, fénymásoló- és távírógépek, országos információs rendszerek, műholdas és nagysebességű száloptikai kommunikációs rendszerek – mindez korlátlanul bővítette a villamos energia felhasználási köre. Sok tudós úgy véli, hogy ebben az esetben egy új "információs" civilizációról beszélünk, amely az ipari típusú társadalom hagyományos szervezetét váltja fel. Ezt a specializációt a következő fontos jellemzők jellemzik:

az információs technológia széles körű alkalmazása az anyagi és nem anyagi termelésben, a tudomány, az oktatás, az egészségügy stb. területén; a különféle adatbankok széles hálózatának jelenléte, beleértve a nyilvános felhasználást is; az információ átalakítása a gazdasági, nemzeti és személyes fejlődés egyik legfontosabb tényezőjévé; az információ szabad áramlása a társadalomban.

Az ipari társadalomból az "információs civilizációba" való ilyen átmenet nagyrészt az energia fejlődésének, valamint az átvitelben és felhasználásban kényelmes energiafajta - elektromos energia - biztosításának köszönhetően vált lehetővé.

Villamos energia a termelésben.

A modern társadalom nem képzelhető el a termelési tevékenységek villamosítása nélkül. Már az 1980-as évek végén a világ összes energiafogyasztásának több mint 1/3-a elektromos energia formájában valósult meg. A következő évszázad elejére ez az arány 1/2-re nőhet. A villamosenergia-fogyasztás ilyen növekedése elsősorban az ipari fogyasztás növekedésével függ össze. Az ipari vállalkozások nagy része villamos energiával dolgozik. A magas villamosenergia-fogyasztás jellemző az energiaintenzív iparágakra, mint például a kohászat, az alumínium- és a gépipar.

Villany a házban.

Az elektromosság a mindennapi életben elengedhetetlen segédeszköz. Minden nap foglalkozunk vele, és valószínűleg már el sem tudjuk képzelni nélküle az életünket. Emlékezzen arra, amikor utoljára lekapcsolta a villanyt, vagyis a háza nem kapott áramot, emlékezzen arra, hogy megesküdött, hogy nincs időd semmire és szükséged van fényre, szükséged van TV-re, vízforralóra és egy csomó másra elektromos készülékek. Hiszen ha örökre feszültségmentesek vagyunk, akkor egyszerűen visszatérünk az ősi időkbe, amikor az ételt tűzön főzték, és hideg wigwamokban éltek. Az elektromosság fontosságát életünkben egy egész verssel le lehet fedni, annyira fontos az életünkben és annyira megszoktuk. Bár már nem vesszük észre, hogy hazajön, de amikor kikapcsolják, nagyon kényelmetlenné válik. Értékeld az elektromosságot!

Bibliográfia.

S.V. Gromov „Fizika, 10. osztály” tankönyve. Moszkva: Felvilágosodás. Egy fiatal fizikus enciklopédikus szótára. Összetett. V.A. Chuyanov, Moszkva: Pedagógia. Allion L., Wilcons W.. Fizika. Moszkva: Nauka. Koltun M. A fizika világa. Moszkva. Energiaforrások. Tények, problémák, megoldások. Moszkva: Tudomány és technológia. Nem hagyományos energiaforrások. Moszkva: Tudás. Yudasin L.S. Energy: problémák és remények. Moszkva: Felvilágosodás. Podgorny A.N. Hidrogén energia. Moszkva: Nauka.

absztrakt

A vizsgált időszakban az egyik legnagyobb megoldott probléma az ipar és a közlekedés új energetikai bázisa, a villamos energia előállítása és felhasználása volt.

absztrakt

Az elektromos világítás története 1870-ben kezdődött az izzólámpa feltalálásával, amelyben a fény elektromos áram hatására keletkezett.

absztrakt

A 19. század közepén a tudomány és a technika története egy kritikus időszakhoz közeledett, amikor a vezető tudósok és feltalálók - számos országban villamosmérnökök - fő erőfeszítései egy irányba összpontosítottak: kényelmesebb fényforrások létrehozására.

Dokumentum

A természet legérdekesebb és legtitokzatosabb jelenségei között a gyermekek tehetsége az egyik vezető helyet foglalja el. Diagnózisának és fejlesztésének problémái évszázadok óta foglalkoztatják a pedagógusokat.

Sangadzhieva Lyubov Batovna, fizikatanár, a legmagasabb minősítési kategória. 2011-es moszkvai munkaprogram

Munkaprogram

Ez a 10–11. osztályos fizika munkaprogram a középfokú (teljes) fizikaoktatás állami szabványának (2004) szövetségi komponensén alapul.