Mit használnak elektromos áram előállítására. Elektromos energia előállítása, átvitele és fogyasztása

Khokhlova Kristina

Előadás "Elektromos energia előállítása, átvitele és felhasználása" témában

Letöltés:

Előnézet:

A prezentációk előnézetének használatához hozzon létre fiókot magának ( fiókot) Google, és jelentkezzen be: https://accounts.google.com

Diák feliratai:

Bemutató Villamos energia előállítása, átvitele és felhasználása Khokhlova Kristina, 11. osztály, 64. sz. középiskola

Bemutatási terv Villamosenergia-termelés Erőművek típusai Alternatív források energia Villamosenergia átvitel Villamosenergia felhasználás

Az erőműveknek többféle típusa van: Erőművek típusai TPP HPP Atomerőmű

Hőerőmű (TPP), olyan erőmű, amely a fosszilis tüzelőanyagok elégetése során felszabaduló hőenergia átalakítása eredményeként villamos energiát állít elő. A hőerőművekben a tüzelőanyag kémiai energiája először mechanikai, majd elektromos energiává alakul. Az ilyen erőmű tüzelőanyaga lehet szén, tőzeg, gáz, olajpala, fűtőolaj. A leggazdaságosabbak a nagy hőerőműves gőzturbinás erőművek, melyek közül hazánkban a legtöbb hőerőmű szénport használ tüzelőanyagként. 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. TPP

TPP-k A TPP-k a következőkre oszthatók: Kondenzációs (CPP) Csak elektromos energia előállítására tervezték őket. A nagy kerületi jelentőségű IES-eket állami kerületi erőműveknek (GRES) nevezik. villamosenergia-termelés mellett kapcsolt hő- és erőművek (CHP). hőenergia mint forró vízés pár.

Vízierőmű (HPP), olyan szerkezetek és berendezések együttese, amelyeken keresztül a víz áramlásának energiája elektromos energiává alakul. A vízerőmű egy sor hidraulikus építményből áll, amelyek biztosítják a vízáramlás szükséges koncentrációját és a nyomás létrehozását, valamint olyan erőművet, amely a nyomás alatt mozgó víz energiáját mechanikus forgási energiává alakítja, ami viszont átalakul elektromos energia. A vízi erőmű nyomását a folyó esésének a használt szakaszon való koncentrációja egy gáttal, vagy egy levezetéssel, vagy egy gát és egy levezetés együttesen hozza létre. vízerőmű

A HPP teljesítménye A HPP-k is fel vannak osztva: A HPP teljesítménye függ a nyomástól, a hidroturbinákban használt vízáramlástól és a vízi blokk hatásfokától. 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. nagynyomású (60 m felett) közepes nyomású (25-60 m-ig) alacsony nyomású (3-25 m-ig) Közepes (25 MW-ig) Erőteljes (25 MW felett) Kicsi (5 MW-ig)

A HPP-k között különleges helyet foglalnak el: Víztároló erőművek (PSPP) Elektromos energia szivattyús tárolós erőművek használják, amelyek szivattyú üzemmódban a tározóból a felső tárolómedencébe pumpálják a vizet. A terhelési csúcsok során a felhalmozott energia visszakerül az elektromos hálózatba Az árapály-erőművek (TPP) A TPP-k a tengeri árapály energiáját alakítják át elektromos energiává. Az árapály-vízerőművek villamos energiája az árapály időszakos jellegével összefüggő bizonyos jellemzők miatt csak a szabályozó erőművek energiájával együtt használható fel az erőművekben, amelyek kompenzálják az árapály-erőművek áramkimaradásait az árapály alatt. nap vagy hónapok.

A reaktorban felszabaduló hő ennek következtében láncreakció egyes nehéz elemek maghasadása, majd a hagyományos hőerőművekhez (TPP) hasonlóan elektromos árammá alakul. A fosszilis tüzelőanyaggal üzemelő hőerőművekkel ellentétben az atomerőművek nukleáris üzemanyaggal működnek (233U, 235U, 239Pu alapján). Megállapítást nyert, hogy a világ nukleáris üzemanyagának (urán, plutónium stb.) energiaforrásai jelentősen meghaladják az energiaforrásokat természetes erőforrások szerves, üzemanyag (olaj, szén, földgáz satöbbi.). Emellett figyelembe kell venni a világgazdaság technológiai célú szén- és olajfogyasztásának folyamatosan növekvő mennyiségét. vegyipar, amely a hőerőművek komoly versenytársává válik. atomerőmű

Az atomerőművek leggyakrabban 4 féle termikus neutronreaktort használnak: grafit-víz reaktorokat vizes hűtőközeggel és grafit moderátorral nehézvizes reaktorokat vizes hűtőközeggel és nehézvizes reaktorokat moderátorként víz-víz reaktorokat közönséges vízzel moderátorként és hűtőközegként. graffito-gáz reaktorok gázhűtővel 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 kiszolgáló rendszerei a következők: maga a reaktor biológiai védelem, hőcserélők, szivattyúk vagy gázfúvók, amelyek a hűtőfolyadékot keringetik, csővezetékek és szelepek a kör keringetéséhez, nukleáris üzemanyag újratöltésére szolgáló berendezések, speciális szellőzőrendszerek, vészhűtési rendszerek 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. atomerőmű

Alternatív energia források. Napenergia 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. 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. A tudósok és mérnökök erőfeszítései révén a modern szélturbinák széles skáláját hozták létre. Földenergia A földenergia nemcsak helyiségfűtésre 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.

Napenergia Levegőenergia Föld energia

Villamosenergia-átvitel Az áramfogyasztók mindenhol jelen vannak. Viszonylag kevés helyen állítják elő az üzemanyag- és vízforrások közelében. Ezért szükségessé válik az elektromos áram továbbítása néha több száz kilométeres távolságra. De a villamos energia nagy távolságokra történő átvitele összefügg jelentős veszteségek. Az a tény, hogy az elektromos vezetékeken átfolyva az áram felmelegíti őket. A Joule-Lenz törvénynek megfelelően a vezeték vezetékeinek fűtésére fordított energiát a következő képlet határozza meg: Q \u003d I 2 Rt ahol R a vonal ellenállása. Hosszú sor esetén az erőátvitel általában gazdaságtalanná válhat. A veszteségek csökkentése érdekében növelheti a vezetékek keresztmetszetének területét. De az R 100-szoros csökkenésével a tömeget is 100-szorosára kell növelni. Nem szabad megengedni a színesfém ilyen jellegű fogyasztását. Ezért a vezeték energiavesztesége más módon is csökkenthető: a vezetékben lévő áram csökkentésével. Például az áramerősség 10-szeres csökkenése 100-szorosára csökkenti a vezetőkben felszabaduló hőmennyiséget, azaz ugyanaz a hatás érhető el, mint a huzal százszoros súlyozásával. Ezért a nagy erőművekben lépcsős transzformátorokat telepítenek. A transzformátor annyival növeli a vezeték feszültségét, amennyire csökkenti az áramerősséget. A teljesítményveszteség ebben az esetben kicsi. Az ország számos régiójában az erőműveket nagyfeszültségű távvezetékek kötik össze, így közös elektromos hálózatot alkotnak, amelyre a fogyasztók csatlakoznak. Az ilyen társulást energiarendszernek nevezzük. A villamosenergia-rendszer biztosítja a fogyasztók zavartalan energiaellátását, függetlenül azok elhelyezkedésétől.

Az elektromosság felhasználása a tudomány különböző területein A tudomány közvetlenül befolyásolja az energia fejlődését és a villamos energia terjedelmét. A fejlett országok GDP-növekedésének mintegy 80%-át technikai innovációk érik el, amelyek többsége a villamos energia felhasználásával kapcsolatos. Minden új az iparban, Mezőgazdaságés az élet az új fejleményeknek köszönhetően érkezik hozzánk különféle iparágak tudomány. A legtöbb tudományos fejlemények elméleti számításokkal kezdődik. De ha a tizenkilencedik században ezeket a számításokat tollal és papírral végezték, akkor a tudományos és technológiai 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. A termelés elektronizálása és automatizálása a „második ipari" vagy „mikroelektronikai" forradalom legfontosabb következményei a fejlett országok gazdaságában. A tudomány a kommunikáció és a kommunikáció területén nagyon gyorsan fejlődik. A műholdas kommunikációt nem csak eszközként használják. a nemzetközi kommunikációban, de a mindennapi életben is - városunkban nem ritka parabolaantennák.Az új kommunikációs eszközök, mint például az üvegszálas technológia, jelentősen csökkenthetik a jelek nagy távolságra történő továbbítása során keletkező villamosenergia-veszteséget.Teljesen új megszerzési eszközök információ, felhalmozása, feldolgozása és továbbítása jött létre, amelyek együttesen egy összetett információs szerkezetet alkotnak.

Villamos energia felhasználása a termelésben Modern társadalom lehetetlen elképzelni villamosítás nélkül termelési tevékenységek. 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 mértékű növekedése elsősorban az ipari fogyasztás növekedésével függ össze. Fő rész ipari vállalkozások elektromos energiával működik. A magas villamosenergia-fogyasztás jellemző az energiaintenzív iparágakra, mint például a kohászat, az alumínium- és a gépipar.

Az elektromosság használata a mindennapokban Az elektromosság a mindennapi életben nélkülözhetetlen 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.

Kösz a figyelmet

Az elektromos energiát különböző léptékben állítják elő erőművek, főleg indukciós elektromechanikus generátorok segítségével.

Energiatermelés

Az erőműveknek két fő típusa van:

1. Termikus.

2. Hidraulikus.

Ezt a megosztást a generátor forgórészét forgató motor típusa okozza. BAN BEN termikus az erőművek energiaforrásként tüzelőanyagot használnak: szenet, gázt, olajat, olajpalát, fűtőolajat. A rotort gőz-gázturbinák hajtják.

A leggazdaságosabbak a termikus gőzturbinás erőművek (TPP). Maximális hatékonyságuk eléri a 70%-ot. Ez figyelembe veszi azt a tényt, hogy a kipufogó gőzt ipari vállalkozások használják.

A vízerőművek a víz potenciális energiáját használják fel a forgórész forgatására. A rotort hidraulikus turbinák hajtják. Az állomás teljesítménye a turbinán áthaladó víz nyomásától és tömegétől függ.

Villamosenergia felhasználás

Az elektromos energiát szinte mindenhol használják. Természetesen a megtermelt villamos energia nagy része az iparból származik. Emellett a közlekedés jelentős fogyasztó lesz.

Sok vasútvonal már régóta átállt elektromos vontatásra. Lakások, városi utcák világítása, falvak és falvak ipari és háztartási igényei - mindez szintén nagy villamosenergia-fogyasztó.

A kapott villamos energia nagy része mechanikai energiává alakul. Az iparban használt összes mechanizmust villanymotor hajtja. Elegendő áramfogyasztó van, és mindenhol ott vannak.

Az áramot pedig csak kevés helyen termelik. Felmerül a kérdés a villamos energia átvitelével kapcsolatban, és nagy távolságokon. Nagy távolságra történő átvitelkor nagy az áramveszteség. Ezek főként az elektromos vezetékek melegítéséből eredő veszteségek.

A Joule-Lenz törvény szerint a fűtésre fordított energiát a következő képlet alapján számítják ki:

Mivel szinte lehetetlen az ellenállást elfogadható szintre csökkenteni, az áramerősséget csökkenteni kell. Ehhez növelje a feszültséget. Általában az állomásokon emelőgenerátorok, a távvezetékek végén lecsökkentő transzformátorok vannak. És már tőlük az energia szétszóródik a fogyasztókhoz.

Az elektromos energia iránti igény folyamatosan növekszik. A megnövekedett fogyasztás iránti kereslet kielégítésének két módja van:

1. Új erőművek építése

2. Fejlett technológia alkalmazása.

Hatékony villamosenergia-felhasználás

Az első módszer költséges. egy nagy számépítési és pénzügyi források. Egy erőmű felépítése több évbe telik. Emellett például a hőerőművek rengeteg nem megújuló természeti erőforrást fogyasztanak és károsítják a természeti környezetet.

Elektromos energia előállítása Az elektromos áramot generátorokban-berendezésekben állítják elő, amelyek az egyik vagy másik formájú energiát elektromos energiává alakítják át. Korunkban a meghatározó szerepet az elektromechanikus indukciós generátorok játsszák. váltakozó áram. Ott a mechanikai energia elektromos energiává alakul. Az elektromos áram generátorokban-berendezésekben keletkezik, amelyek az egyik vagy másik formájú energiát elektromos energiává alakítják. Korunkban a meghatározó szerepet az elektromechanikus indukciós generátorok játsszák. Ott a mechanikai energia elektromos energiává alakul. A generátor áll A generátor áll állandómágnes, amely mágneses teret hoz létre, és egy tekercset, amelyben változó EMF indukálódik. egy állandó mágnes, amely mágneses teret hoz létre, és egy tekercs, amelyben váltakozó EMF indukálódik.

Transzformátorok A transzformátor olyan eszköz, amely az egyik feszültségű váltakozó áramot egy másik feszültségű váltakozó árammá alakítja állandó frekvencián. A legegyszerűbb esetben a transzformátor egy zárt acélmagból áll, amelyre két tekercs huzaltekerccsel van felhelyezve. A váltakozó feszültségforráshoz csatlakoztatott tekercseket elsődlegesnek, a terhelést, vagyis az elektromos áramot fogyasztó eszközöket szekundernek nevezzük. A transzformátor működése a jelenségen alapul elektromágneses indukció.

Villamosenergia-termelés A villamos energiát nagy- és kiserőművekben főként elektromechanikus indukciós generátorok segítségével állítják elő. Többféle erőmű létezik: hő-, víz- és atomerőmű. Atomerőmű HPP Hőerőművek

Villamosenergia-felhasználás A villamos energia fő fogyasztója az ipar, amely a megtermelt villamos energia mintegy 70%-át adja. A közlekedés is jelentős fogyasztó. Minden nagy mennyiség vasútvonalakat elektromos vontatásra alakítani. Szinte minden község és község állami erőművekből kap villamos energiát ipari és háztartási szükségletekre. Az ipar által fogyasztott villamos energia mintegy harmadát technológiai célokra (elektromos hegesztés, fémek elektromos fűtése és olvasztása, elektrolízis stb.) használják fel.

Villamosenergia-átvitel Az energiaátvitel jelentős veszteségekkel jár: elektromosság felmelegíti az elektromos vezetékek vezetékeit. Nagyon hosszú vonalak esetén az erőátvitel gazdaságtalanná válhat. Mivel az áramerősség arányos az áramerősség és a feszültség szorzatával, az átvitt teljesítmény fenntartásához szükséges a távvezeték feszültségének növelése. Ezért a nagy erőművekben lépcsős transzformátorokat telepítenek. Annyira növelik a vezeték feszültségét, mint csökkentik az áramerősséget. A villamos energia közvetlen felhasználásához a vezeték végein lecsökkentő transzformátorokat szerelnek fel. Léptető transzformátor Leléptető transzformátor Leléptető transzformátor Leágazó transzformátor Fogyasztóhoz Generátor 11 kV 110 kV 35 kV 6 kV Távvezeték Távvezeték Távvezeték 35 kV 6 kV 220 V

Hatékony használat Villamos energia A villamos energia iránti kereslet folyamatosan növekszik. Ezt az igényt kétféleképpen lehet kielégíteni. A legtermészetesebb és első pillantásra egyetlen út az új, nagy teljesítményű erőművek építése. De a hőerőművek nem megújuló energiát fogyasztanak Természetes erőforrások, és nagy károkat okoznak bolygónk ökológiai egyensúlyában is. Hi-tech lehetővé teszi energiaszükségletének más módon történő kielégítését. Az erőművek kapacitásának növelése helyett a villamosenergia-felhasználás hatékonyságának növelését kell előnyben részesíteni.

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 vadon élő állatok 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, 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 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), 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 gőzt 400-650 °C hőmérsékletre melegítik, és 3-24 MPa nyomáson a gőzvezetéken keresztül belép a 4 gőzturbinába. A gőz 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 tól től 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 erõmû épületénél vagy belsejében összeszerelõhelyet alakítanak ki a különbözõ berendezések összeszerelésére, javítására, valamint az erõmû kisegítõ 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 és 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.

BAN BEN 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.

A HPP-k között különleges helyet foglal 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 tározós erőmű energiafelhalmozási képessége azon alapul, hogy a villamosenergia-rendszerben egy bizonyos ideig szabad elektromos energiát a szivattyús tározók használják fel, amelyek szivattyús üzemmódban vizet szivattyúznak a tározót a felső tárolómedencébe. 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 jellegével összefüggő bizonyos jellemzők miatt csak a szabályozó erőművek energiájával együtt használható fel az erőművekben, amelyek kompenzálják az árapály-erőművek áramkimaradásait az árapály alatt. 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 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 nukleáris üzemanyag(233 U, 235 U, 239 Pu alapján). Megállapítást nyert, hogy a nukleáris tüzelőanyag (urán, plutónium stb.) világ energiaforrásai jelentősen meghaladják a szerves tüzelőanyag (olaj, szén, földgáz stb.) természetes készleteinek energiaforrásait. Ez széles távlatokat nyit az üzemanyag iránti gyorsan növekvő kereslet kielégítésére. Emellett figyelembe kell venni a hőerőművek komoly vetélytársává váló globális vegyipar technológiai céljainak egyre növekvő szén- és olajfelhasználását. A szerves tüzelőanyag új lelőhelyeinek felfedezése és az előállítási módszerek fejlesztése ellenére a világ tendenciája viszonylagos költségnövekedést mutat. Ez teremti meg a legnehezebb feltételeket a korlátozott fosszilis tüzelőanyag-tartalékokkal rendelkező országok számára. Nyilvánvalóan szükség van az atomenergia gyors fejlesztésére, amely a világ számos ipari országának energiamérlegében már most is előkelő helyet foglal el.

Egy atomerőmű sematikus diagramja 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 megválasztását elsősorban a hordozóreaktorban felhalmozott tapasztalat, valamint a szükséges ipari berendezések, alapanyagok 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 szabad 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. 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 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 kell beszélni, az embereknek még nincs lehetőségük 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. Az AC átalakítás transzformátorokkal történik. P. N. Yablochkov orosz tudós 1878-ban használt először 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 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. Ezért

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 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 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 az áramerősséget ugyanannyival csökkentjük (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 néha 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 elektromos 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 életbe helyezése a tudomány aktuális 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, archívum 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 struktúrát alkotnak. Ide tartoznak az automatikus vezérlőrendszerek (automatizált vezérlőrendszerek), információs adatbankok, automatizált információs bázisok, számítástechnikai központok, videoterminálok, fénymásoló- és távírógépek, országos információs rendszerek, műholdas és nagysebességű száloptikás kommunikációs rendszerek – mindez korlátlanul bővült a villamosenergia-felhasználás 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 átalakulása 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 mértékű 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. Fogalmazás. 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.

K kategória: Villanyszerelési munkák

Elektromos energia előállítása

Az elektromos energia (villamos energia) az energia legfejlettebb formája, és az anyagtermelés minden területén és ágában használják. Előnyei közé tartozik a nagy távolságokra történő átvitel és más típusú energiává (mechanikai, termikus, vegyi, fény stb.) való átalakítás lehetősége.

Az elektromos energiát speciális vállalkozások állítják elő - olyan erőművek, amelyek más típusú energiát alakítanak át elektromos energiává: vegyi anyagok, üzemanyagok, víz, szél, napenergia, atomenergia.

Az elektromos áram nagy távolságra történő átvitelének képessége lehetővé teszi az erőművek építését tüzelőanyag-helyek közelében vagy magas vizű folyókon, ami gazdaságosabb, mint a nagy mennyiségű tüzelőanyag szállítása a villamosenergia-fogyasztók közelében található erőművekbe.

A felhasznált energia típusától függően termikus, hidraulikus, atomerőművek vannak. A szélenergiát és a napfény hőjét hasznosító erőművek továbbra is alacsony fogyasztású villamosenergia-források, amelyeknek nincs ipari jelentősége.

A hőerőművek kazánkemencékben szilárd tüzelőanyagok (szén, tőzeg, olajpala), folyékony (fűtőolaj) és gáznemű (földgáz, valamint kohó- és kokszolókemence-gáz) égetésével nyert hőenergiát használnak fel.

A hőenergiát a turbina forgása mechanikai energiává alakítja, amely a turbinához csatlakoztatott generátorban elektromos energiává alakul. A generátor áramforrássá válik. A hőerőműveket az elsődleges motor típusa alapján különböztetjük meg: gőzturbina, gőzgép, belső égésű motor, mozdony, gázturbina. Ezenkívül a gőzturbinás erőműveket kondenzációs és kapcsolt energiatermelésre osztják. A kondenzációs állomások csak elektromos energiával látják el a fogyasztókat. A távozó gőz egy hűtési cikluson megy keresztül, és kondenzátummá alakulva ismét a kazánba kerül.

A fogyasztók hő- és villamos energiával való ellátását fűtőállomások, úgynevezett kapcsolt hő- és erőművek (CHP) végzik. Ezeken az állomásokon a hőenergiát csak részben alakítják át elektromos energiává, és főként az erőművek közvetlen közelében lévő ipari vállalkozások és egyéb fogyasztók gőzzel és melegvízzel való ellátására fordítják.

A vízierőművek (HP-k) folyókra épülnek, amelyek kimeríthetetlen energiaforrást jelentenek az erőművek számára. Felvidékről síkságra folynak, ezért képesek mechanikai munkát végezni. A vízerőműveket a hegyi folyókra építik a víz természetes nyomásának felhasználásával. A sík folyókon a nyomást mesterségesen gátak építésével hozzák létre, a gát két oldalán lévő vízszintkülönbség miatt. A vízturbinák a vízerőművek elsődleges motorjai, amelyekben a vízáramlás energiája mechanikai energiává alakul.

A víz forgatja a hidroturbina járókerekét és a generátort, míg a hidroturbina mechanikai energiája a generátor által termelt elektromos energiává alakul. A vízerőmű építése a villamosenergia-termelésen túlmenően más nemzetgazdasági jelentőségű feladatok komplexumát is megoldja - a folyók hajózásának javítását, a száraz területek öntözését, öntözését, a városok és ipari vállalkozások vízellátásának javítását.

Az atomerőműveket (Atomerőművek) termikus gőzturbina állomások közé sorolják, amelyek nem fosszilis tüzelőanyaggal működnek, hanem energiaforrásként használják a nukleáris üzemanyag (üzemanyag) atomok - urán vagy plutónium - maghasadása során nyert hőt. Az atomerőművekben a kazánblokkok szerepét atomreaktorok és gőzfejlesztők látják el.

A fogyasztók áramellátása főként elektromos hálózatokból történik, amelyek számos erőművet egyesítenek. Az erőművek párhuzamos üzemeltetése közös elektromos hálózaton biztosítja a terhelés racionális elosztását az erőművek között, a leggazdaságosabb villamosenergia-termelést, az állomások beépített kapacitásának jobb kihasználását, növeli a fogyasztók áramellátásának megbízhatóságát és villamos energiával való ellátását. normál minőségi mutatók a frekvencia és a feszültség tekintetében.

Az egyesülés szükségességét az erőművek egyenlőtlen terhelése okozza. A fogyasztók villamosenergia-igénye nemcsak napközben, hanem az év különböző időszakaiban is drámaian változik. Télen megnő a világítás villamosenergia-fogyasztása. A mezőgazdaságban nyáron nagy mennyiségben kell elektromos áram a terepi munkákhoz és az öntözéshez.

Az állomások terhelési fokának különbsége különösen szembetűnő, ha a villamosenergia-fogyasztási területek jelentős távolságra vannak egymástól kelet-nyugati irányban, ami a reggeli órák kezdetének időbeli eltérésével magyarázható. és esti terhelési maximumok. A fogyasztók áramellátásának megbízhatósága és a különböző üzemmódban üzemelő erőművek teljesítményének jobb kihasználása érdekében ezeket nagyfeszültségű elektromos hálózatokat használó energetikai vagy elektromos rendszerré egyesítik.

Az erőművek, távvezetékek és hőhálózatok, valamint a villamos- és hőenergia-vevők összességét, amelyeket a rezsim közössége, valamint a villamos- és hőenergia előállítási és fogyasztási folyamatának folytonossága köt össze egy egésszé, az ún. az energiarendszer (energiarendszer). A különböző feszültségű alállomásokból és távvezetékekből álló elektromos rendszer az energiarendszer része.

Az egyes régiók energiarendszerei viszont a párhuzamos működés érdekében összekapcsolódnak és nagy rendszereket alkotnak, például a Szovjetunió európai részének egységes energiarendszerét (UES), Szibéria, Kazahsztán, Közép-Ázsia egységes rendszereit stb. .

A kapcsolt hő- és erőművek, valamint az üzemi erőművek általában 6 és 10 kV-os, vagy annál magasabb feszültségű generátorfeszültségű vezetékeken (35 kV-os és magasabb) transzformátor-alállomásokon keresztül kapcsolódnak a legközelebbi villamosenergia-rendszer elektromos hálózatához. A nagy teljesítményű regionális erőművek által termelt energia átvitele az elektromos hálózatba a fogyasztók ellátására nagyfeszültségű vezetékeken (110 kV és magasabb) keresztül történik.

- Villamos energia előállítása