Kopsavilkums: Elektroenerģijas ražošana, pārvade un izmantošana. Elektroenerģijas ražošana, pārvade un patēriņš

I Ievads
II Elektroenerģijas ražošana un izmantošana
1. Enerģijas ražošana
1.1 Ģenerators
2. Elektrības patēriņš
III Transformatori
1. Tikšanās
2. Klasifikācija
3. Ierīce
4. Raksturlielumi
5. Režīmi
5.1 Tukšgaita
5.2 Īsslēguma režīms
5.3 Ielādes režīms
IV Spēka pārvade
V GOELRO
1. Vēsture
2. Rezultāti
VI Literatūras saraksts

I Ievads

Elektrība, viena no visvairāk svarīgas sugas enerģijai ir svarīga loma mūsdienu pasaule. Tas ir valstu ekonomikas kodols, kas nosaka to stāvokli starptautiskajā arēnā un attīstības līmeni. Ar elektroenerģiju saistīto zinātnisko nozaru attīstībā ik gadu tiek ieguldītas milzīgas naudas summas.
Elektrība ir neatņemama sastāvdaļa Ikdiena Tāpēc ir svarīgi iegūt informāciju par tā ražošanas un izmantošanas iezīmēm.

II. Elektroenerģijas ražošana un izmantošana

1. Enerģijas ražošana

Elektroenerģijas ražošana ir elektroenerģijas ražošana, pārveidojot to no citiem enerģijas veidiem, izmantojot īpašas tehniskas ierīces.
Lai ražotu elektroenerģiju, izmantojiet:
Elektriskais ģenerators ir elektriskā mašīna, kurā mehāniskais darbs pārveidots elektroenerģijā.
Saules baterija jeb fotoelements – elektroniska ierīce, kas pārvērš enerģiju elektromagnētiskā radiācija, galvenokārt gaismas diapazonā, elektroenerģijā.
Ķīmiskie strāvas avoti - ķīmiskās enerģijas daļas pārvēršana elektroenerģijā ķīmiskās reakcijas ceļā.
Radioizotopu elektroenerģijas avoti ir ierīces, kas izmanto radioaktīvās sabrukšanas laikā izdalīto enerģiju dzesēšanas šķidruma sildīšanai vai pārvēršanai elektroenerģijā.
Elektroenerģiju ražo elektrostacijās: termiskās, hidrauliskās, kodolenerģijas, saules, ģeotermālās, vēja un citās.
Praktiski visās rūpnieciskās nozīmes elektrostacijās tiek izmantota šāda shēma: primārā enerģijas nesēja enerģija ar speciālas ierīces palīdzību vispirms tiek pārveidota mehāniskajā rotācijas kustības enerģijā, kas tiek pārnesta uz speciālu elektrisko mašīnu - ģeneratoru. , kur tas tiek ģenerēts elektrība.
Galvenie trīs elektrostaciju veidi: termoelektrostacijas, hidroelektrostacijas, atomelektrostacijas
Daudzu valstu elektroenerģijas nozarē vadošā loma ir termoelektrostacijām (TPP).
Termoelektrostacijām nepieciešams milzīgs organiskās degvielas daudzums, savukārt tās rezerves samazinās, un izmaksas nepārtraukti pieaug, jo kļūst arvien grūtāki ražošanas apstākļi un transportēšanas attālumi. Kurināmā izmantošanas koeficients tajos ir diezgan zems (ne vairāk kā 40%), un atkritumu apjoms piesārņo vide, ir lieliski.
Ekonomisko, tehniski ekonomisko un vides faktori neļauj uzskatīt termoelektrostacijas par perspektīvu elektroenerģijas ražošanas veidu.
Hidroelektrostacijas (HES) ir visekonomiskākās. To efektivitāte sasniedz 93%, un vienas kWh izmaksas ir 5 reizes lētākas nekā ar citām elektroenerģijas ražošanas metodēm. Tie izmanto neizsīkstošu enerģijas avotu, tos apkalpo minimāls darbinieku skaits, un tie ir labi regulēti. Mūsu valsts ieņem vadošo vietu pasaulē atsevišķu hidroelektrostaciju un agregātu izmēra un jaudas ziņā.
Taču attīstības tempu ierobežo ievērojamās izmaksas un būvniecības laiks, jo HES būvlaukumu attālums no plkst. lielākās pilsētas, trūkst ceļu, sarežģīti būvniecības apstākļi, ietekmē upes režīma sezonalitāte, ūdenskrātuves ir appludinātas lielas platības vērtīgas upju zemes, lielas ūdenskrātuves nelabvēlīgi ietekmē ekoloģiskā situācija, jaudīgus HES var būvēt tikai vietās, kur ir pieejami atbilstoši resursi.
Atomelektrostacijas (AES) darbojas pēc tāda paša principa kā termoelektrostacijas, t.i., tvaika siltumenerģija tiek pārveidota par turbīnas vārpstas, kas darbina ģeneratoru, rotācijas mehānisko enerģiju, kurā mehāniskā enerģija tiek pārveidota par elektroenerģiju.
Galvenā atomelektrostaciju priekšrocība ir nelielais izmantotās degvielas daudzums (1 kg bagātinātā urāna aizvieto 2,5 tūkstošus tonnu ogļu), kā rezultātā atomelektrostacijas var būvēt jebkurās energodeficīta zonās. Turklāt urāna rezerves uz Zemes pārsniedz tradicionālās minerāldegvielas rezerves, un, kodolspēkstacijām darbojoties bez traucējumiem, tiem ir maza ietekme uz vidi.
Galvenais atomelektrostaciju trūkums ir avāriju iespējamība ar katastrofālām sekām, kuru novēršanai nepieciešami nopietni drošības pasākumi. Turklāt atomelektrostacijas ir slikti regulētas (lai tās pilnībā apturētu vai ieslēgtu, nepieciešamas vairākas nedēļas), radioaktīvo atkritumu pārstrādes tehnoloģijas nav izstrādātas.
Kodolenerģija ir kļuvusi par vienu no vadošajām nozarēm Tautsaimniecība un turpina strauji attīstīties, nodrošinot drošību un videi draudzīgumu.

1.1 Ģenerators

Elektriskais ģenerators ir ierīce, kurā neelektriskās enerģijas formas (mehāniskās, ķīmiskās, termiskās) pārvērš elektroenerģijā.
Ģeneratora darbības princips ir balstīts uz parādību elektromagnētiskā indukcija atrodoties vadītājā, kas pārvietojas magnētiskajā laukā un šķērso tā magnētisko spēka līnijas, tiek izraisīts EML, tāpēc šādu vadītāju mēs varam uzskatīt par avotu elektriskā enerģija.
Inducētā emf iegūšanas metode, kurā vadītājs pārvietojas magnētiskajā laukā, virzoties uz augšu vai uz leju, ir ļoti neērta tās praktiskajā izmantošanā. Tāpēc ģeneratori izmanto nevis taisnu, bet gan rotējošu vadītāja kustību.
Jebkura ģeneratora galvenās daļas ir: magnētu sistēma vai, visbiežāk, elektromagnēti, kas rada magnētisko lauku, un vadītāju sistēma, kas šķērso šo magnētisko lauku.
Ģenerators maiņstrāva- elektriskā mašīna, kas pārvērš mehānisko enerģiju maiņstrāvas elektriskajā enerģijā. Lielākā daļa ģeneratoru izmanto rotējošu magnētisko lauku.

Pagriežot rāmi, tas mainās magnētiskā plūsma caur to, tāpēc tajā tiek inducēts EML. Tā kā rāmis ir savienots ar ārēju elektrisko ķēdi ar strāvas kolektora (gredzeniem un birstēm) palīdzību, rāmī un ārējā ķēdē rodas elektriskā strāva.
Vienmērīgi pagriežot rāmi, rotācijas leņķis mainās saskaņā ar likumu:

Arī magnētiskā plūsma caur rāmi laika gaitā mainās, tās atkarību nosaka funkcija:

kur S− rāmja laukums.
Saskaņā ar Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likumu indukcijas EML, kas rodas kadrā, ir:

kur ir indukcijas EML amplitūda.
Vēl viena vērtība, kas raksturo ģeneratoru, ir strāvas stiprums, kas izteikts ar formulu:

kur i ir strāvas stiprums jebkurā brīdī, ES esmu- strāvas stipruma amplitūda (strāvas stipruma maksimālā vērtība absolūtā vērtībā), φc- fāzes nobīde starp strāvas un sprieguma svārstībām.
Elektriskais spriegums ģeneratora spailēs mainās atkarībā no sinusoidāla vai kosinusa likuma:

Gandrīz visi mūsu elektrostacijās uzstādītie ģeneratori ir trīsfāzu strāvas ģeneratori. Būtībā katrs šāds ģenerators ir trīs maiņstrāvas ģeneratoru savienojums vienā elektriskajā mašīnā, kas izveidots tā, ka tajos inducētais EML tiek nobīdīts viens pret otru par vienu trešdaļu perioda:

2. Elektrības patēriņš

Enerģijas padeve rūpniecības uzņēmumi. Rūpniecības uzņēmumi patērē 30-70% no elektroenerģijas, kas saražota kā daļa no elektroenerģijas sistēmas. Ievērojamu rūpnieciskā patēriņa izplatību nosaka rūpniecības attīstība un klimatiskie apstākļi dažādas valstis.
Elektrificētā transporta elektroapgāde. Taisngriežu apakšstacijas elektrotransportam DC(pilsētas, rūpniecības, starppilsētu) un starppilsētu elektrotransporta apakšstacijas ar maiņstrāvu darbina ar elektrību no plkst. elektriskie tīkli EES.
Mājsaimniecības patērētāju elektroapgāde. Šajā PE grupā ietilpst plašs ēku klāsts, kas atrodas pilsētu un mazpilsētu dzīvojamos rajonos. Šis - dzīvojamās ēkas, administratīvās un pārvaldības ēkas, izglītības un zinātnes iestādes, veikali, ēkas veselības aprūpes, kultūras un masu vajadzībām, Ēdināšana utt.

III. transformatori

Transformators - statisks elektromagnētiskā ierīce, kurā ir divi vai vairāk induktīvi savienoti tinumi un paredzēti, lai ar elektromagnētiskās indukcijas palīdzību pārveidotu vienu (primāro) maiņstrāvas sistēmu par citu (sekundāro) maiņstrāvas sistēmu.

Transformatora ierīces diagramma

1 - transformatora primārais tinums
2 - magnētiskā ķēde
3 - transformatora sekundārais tinums
F- magnētiskās plūsmas virziens
U 1- spriegums uz primārā tinuma
U 2- spriegums uz sekundārā tinuma

Pirmos transformatorus ar atvērtu magnētisko ķēdi 1876. gadā ierosināja P.N. Jabločkovs, kurš tos izmantoja elektriskās "sveces" darbināšanai. 1885. gadā ungāru zinātnieki M. Deri, O. Blaty, K. Zipernovskis izstrādāja vienfāzes rūpnieciskos transformatorus ar slēgtu magnētisko ķēdi. 1889.-1891.gadā. M.O. Dolivo-Dobrovolsky ierosināja trīsfāzu transformatoru.

1. Tikšanās

Transformatori tiek plaši izmantoti dažādās jomās:
Elektroenerģijas pārvadei un sadalei
Parasti elektrostacijās maiņstrāvas ģeneratori ģenerē elektroenerģiju ar spriegumu 6-24 kV, un ir izdevīgi pārvadīt elektroenerģiju lielos attālumos ar daudz augstāku spriegumu (110, 220, 330, 400, 500 un 750 kV) . Tāpēc katrā elektrostacijā tiek uzstādīti transformatori, kas palielina spriegumu.
elektroenerģijas sadale starp rūpniecības uzņēmumiem, apmetnes, pilsētās un lauku apvidos, kā arī rūpniecības uzņēmumos tas tiek ražots pa gaisvadu un kabeļu līnijām ar spriegumu 220, 110, 35, 20, 10 un 6 kV. Tāpēc visos sadales mezglos, kas samazina spriegumu līdz 220, 380 un 660 V, jāuzstāda transformatori.
Nodrošināt vēlamo ķēdi vārstu ieslēgšanai pārveidotāju ierīcēs un saskaņot spriegumu pārveidotāja (pārveidotāja transformatoru) izejā un ieejā.
Dažādiem tehnoloģiskiem mērķiem: metināšana ( metināšanas transformatori), elektrotermisko instalāciju (elektrisko krāsns transformatoru) elektroapgāde u.c.
Dažādu radioiekārtu, elektronisko iekārtu, sakaru un automatizācijas ierīču, sadzīves tehnikas ķēžu darbināšanai, dažādu šo ierīču elementu elektrisko ķēžu atdalīšanai, sprieguma saskaņošanai utt.
Augstsprieguma elektriskās ķēdēs vai ķēdēs, caur kurām iet lielas strāvas, iekļaut elektriskos mērinstrumentus un dažas ierīces (relejus u.c.), lai paplašinātu mērījumu robežas un nodrošinātu elektrodrošību. (mērīšanas transformatori)

2. Klasifikācija

Transformatoru klasifikācija:

Pēc pieraksta: vispārējā jauda (izmanto elektroenerģijas pārvades un sadales līnijās) un īpašs pielietojums(krāsns, taisngriezis, metināšana, radio transformatori).
Pēc dzesēšanas veida: ar gaisa (sausajiem transformatoriem) un eļļas (eļļas transformatoriem) dzesēšanu.
Pēc fāžu skaita primārajā pusē: vienfāzes un trīsfāžu.
Pēc magnētiskās ķēdes formas: stienis, bruņu, toroidāls.
Pēc tinumu skaita fāzē: divu tinumu, trīs tinumu, vairāku tinumu (vairāk nekā trīs tinumu).
Atbilstoši tinumu konstrukcijai: ar koncentriskiem un mainīgiem (disku) tinumiem.

3. Ierīce

Vienkāršākais transformators (vienfāzes transformators) ir ierīce, kas sastāv no tērauda serdes un diviem tinumiem.

Vienfāzes divu tinumu transformatora ierīces princips
Magnētiskais kodols ir transformatora magnētiskā sistēma, caur kuru aizveras galvenā magnētiskā plūsma.
Ja primārajam tinumam tiek pielikts maiņspriegums, sekundārajā tinumā tiek inducēts tādas pašas frekvences EMF. Ja sekundārajam tinumam ir pievienots elektriskais uztvērējs, tad tajā rodas elektriskā strāva un transformatora sekundārajos spailēs tiek iestatīts spriegums, kas ir nedaudz mazāks par EMF un salīdzinoši nelielā mērā ir atkarīgs no slodzes.

Transformatora simbols:
a) - transformators ar tērauda serdi, b) - transformators ar ferīta serdi

4. Transformatora raksturojums

Transformatora nominālā jauda ir jauda, kurai tas ir paredzēts.
Nominālais primārais spriegums - spriegums, kuram ir paredzēts transformatora primārais tinums.
Nominālais sekundārais spriegums - spriegums pie sekundārā tinuma spailēm, kas iegūts, transformatoram strādājot tukšgaitā, un nominālais spriegums primārā tinuma spailēs.
Nominālās strāvas, ko nosaka attiecīgie nominālās vērtības jauda un spriegums.
Transformatora augstākais nominālais spriegums ir lielākais no transformatora tinumu nominālajiem spriegumiem.
Zemākais nominālais spriegums ir mazākais no transformatora tinumu nominālajiem spriegumiem.
Vidējais nominālais spriegums - nominālais spriegums, kas ir starpposmā starp transformatora tinumu augstāko un zemāko nominālo spriegumu.

5. Režīmi

5.1 Tukšgaita

Dīkstāves režīms - transformatora darbības režīms, kurā ir atvērts transformatora sekundārais tinums, un primārā tinuma spailēm tiek pievadīts maiņspriegums.

Maiņstrāvas avotam pieslēgtā transformatora primārajā tinumā plūst strāva, kā rezultātā serdē parādās mainīga magnētiskā plūsma Φ iekļūstot abos tinumos. Tā kā Φ ir vienāds abos transformatora tinumos, izmaiņas Φ noved pie viena un tā paša indukcijas EMF parādīšanās katrā primārā un sekundārā tinuma pagriezienā. Indukcijas emf momentānā vērtība e jebkurā tinumu pagriezienā ir vienāds, un to nosaka pēc formulas:

kur ir EML amplitūda vienā pagriezienā.
Indukcijas EMF amplitūda primārajā un sekundārajā tinumā būs proporcionāla apgriezienu skaitam attiecīgajā tinumā:

kur N 1 Un N 2- pagriezienu skaits tajos.
Sprieguma kritums primārajā tinumā, tāpat kā pāri rezistoram, ir ļoti mazs salīdzinājumā ar ε 1, un tāpēc par efektīvās vērtības spriegums primārajā U 1 un sekundārais U 2 tinumiem, būs patiesa šāda izteiksme:

K- transformācijas koeficients. Plkst K>1 pazeminošs transformators un kad K<1 - повышающий.

5.2 Īsslēguma režīms

Īsslēguma režīms - režīms, kad sekundārā tinuma izejas tiek aizvērtas ar strāvas vadītāju ar pretestību, kas vienāda ar nulli ( Z=0).

Transformatora īssavienojums darbības apstākļos rada avārijas režīmu, jo sekundārā strāva un līdz ar to primārā palielinās vairākus desmitus reižu, salīdzinot ar nominālo. Tāpēc ķēdēs ar transformatoriem tiek nodrošināta aizsardzība, kas īssavienojuma gadījumā automātiski izslēdz transformatoru.

Jāizšķir divi īssavienojuma veidi:

Avārijas režīms - kad sekundārais tinums ir aizvērts pie nominālā primārā sprieguma. Izmantojot šādu ķēdi, strāvas palielinās par 15–20. Tinums ir deformēts, un izolācija ir pārogļojusies. Dzelzs arī deg. Šis ir grūts režīms. Maksimālā un gāzes aizsardzība avārijas īssavienojuma gadījumā atvieno transformatoru no tīkla.

Eksperimentālais īssavienojuma režīms ir režīms, kad tiek īsslēgts sekundārais tinums, un primārajam tinumam tiek piegādāts šāds samazināts spriegums, kad caur tinumiem plūst nominālā strāva - tas ir U K- īssavienojuma spriegums.

Laboratorijas apstākļos var veikt transformatora testa īssavienojumu. Šajā gadījumā, izteikts procentos, spriegums U K, plkst I 1 \u003d I 1 nom nozīmēt tu K un to sauc par transformatora īssavienojuma spriegumu:

kur U 1nom- nominālais primārais spriegums.

Tā ir transformatora īpašība, kas norādīta pasē.

5.3 Ielādes režīms

Transformatora slodzes režīms ir transformatora darbības režīms strāvu klātbūtnē vismaz divos tā galvenajos tinumos, no kuriem katrs ir slēgts ārējai ķēdei, savukārt strāvas, kas plūst divos vai vairākos tinumos dīkstāves režīmā, ir nav ņemts vērā:

Ja transformatora primārajam tinumam ir pievienots spriegums U 1, un pievienojiet sekundāro tinumu slodzei, tinumos parādīsies strāvas es 1 Un es 2. Šīs strāvas radīs magnētiskās plūsmas Φ 1 Un Φ2 vērsti viens pret otru. Kopējā magnētiskā plūsma magnētiskajā ķēdē samazinās. Tā rezultātā EML, ko izraisa kopējā plūsma ε 1 Un ε 2 samazināt. RMS spriegums U 1 paliek nemainīgs. Samazināt ε 1 izraisa strāvas palielināšanos es 1:

Palielinoties strāvai es 1 plūsma Φ 1 palielinās tieši tik daudz, lai kompensētu plūsmas demagnetizējošo efektu Φ2. Līdzsvars atkal tiek atjaunots pie praktiski tādas pašas kopējās plūsmas vērtības.

IV. Elektrības pārvade

Elektroenerģijas pārvade no elektrostacijas patērētājiem ir viens no svarīgākajiem enerģētikas nozares uzdevumiem.
Elektroenerģiju pārsvarā pārvada pa maiņstrāvas gaisvadu pārvades līnijām (TL), lai gan ir tendence arvien vairāk izmantot kabeļu līnijas un līdzstrāvas līnijas.

Nepieciešamība pārvadīt elektroenerģiju no attāluma ir saistīta ar faktu, ka elektroenerģiju ražo lielas elektrostacijas ar jaudīgiem blokiem, un to patērē salīdzinoši mazjaudas elektroenerģijas patērētāji, kas sadalīti lielā teritorijā. Ražošanas jaudu koncentrācijas tendence skaidrojama ar to, ka līdz ar to pieaugumu samazinās spēkstaciju būvniecības relatīvās izmaksas un samazinās saražotās elektroenerģijas pašizmaksa.
Jaudīgu elektrostaciju izvietošana tiek veikta, ņemot vērā vairākus faktorus, piemēram, energoresursu pieejamību, to veidu, rezerves un transportēšanas iespējas, dabas apstākļus, spēju strādāt kā vienotas energosistēmas sastāvdaļai u.c. Bieži vien šādas elektrostacijas izrādās ievērojami attālinātas no galvenajiem elektroenerģijas patēriņa centriem. Vienotu elektroenerģijas sistēmu darbība, kas aptver plašas teritorijas, ir atkarīga no elektroenerģijas pārvades efektivitātes attāluma.
Elektroenerģiju no tās ražošanas vietām nepieciešams nodot patērētājiem ar minimāliem zudumiem. Galvenais šo zudumu cēlonis ir daļas elektroenerģijas pārvēršana vadu iekšējā enerģijā, to sildīšana.

Saskaņā ar Džoula-Lenca likumu siltuma daudzums J, atbrīvo laikā t vadītājā ar pretestību R strāvas pārejas laikā es, vienāds:

No formulas izriet, ka, lai samazinātu vadu sildīšanu, ir jāsamazina strāvas stiprums tajos un to pretestība. Lai samazinātu vadu pretestību, palieliniet to diametru, tomēr ļoti biezi vadi, kas karājas starp elektrolīniju balstiem, gravitācijas ietekmē var pārtrūkt, īpaši snigšanas laikā. Turklāt, palielinoties vadu biezumam, to izmaksas palielinās, un tie ir izgatavoti no salīdzinoši dārga metāla - vara. Tāpēc efektīvāks veids, kā samazināt enerģijas zudumus elektroenerģijas pārvadē, ir samazināt strāvas stiprumu vados.
Tādējādi, lai samazinātu vadu sasilšanu, pārraidot elektroenerģiju lielos attālumos, ir nepieciešams padarīt strāvu tajos pēc iespējas mazāku.
Strāvas jauda ir vienāda ar strāvas stipruma un sprieguma reizinājumu:

Tāpēc, lai ietaupītu lielos attālumos pārraidīto jaudu, ir jāpalielina spriegums par tādu pašu summu, kā tika samazināta strāvas stiprums vados:

No formulas izriet, ka pie nemainīgām strāvas pārvadītās jaudas un vadu pretestības vērtībām apkures zudumi vados ir apgriezti proporcionāli tīkla sprieguma kvadrātam. Tāpēc, lai pārsūtītu elektroenerģiju vairāku simtu kilometru attālumā, tiek izmantotas augstsprieguma elektropārvades līnijas (TL), kuru spriegums starp vadiem ir desmitiem un dažreiz simtiem tūkstošu voltu.
Ar elektropārvades līniju palīdzību blakus esošās elektrostacijas tiek apvienotas vienā tīklā, ko sauc par energosistēmu. Krievijas vienotā enerģētikas sistēma ietver milzīgu skaitu spēkstaciju, kuras tiek kontrolētas no viena centra un nodrošina nepārtrauktu enerģijas piegādi patērētājiem.

V. GELRO

1. Vēsture

GOELRO (Krievijas elektrifikācijas valsts komisija) ir struktūra, kas izveidota 1920. gada 21. februārī, lai izstrādātu projektu Krievijas elektrifikācijai pēc 1917. gada Oktobra revolūcijas.

Komisijas darbā bija iesaistīti vairāk nekā 200 zinātnieku un tehniķu. G.M. vadīja komisiju. Kržižanovskis. Komunistiskās partijas Centrālā komiteja un personīgi V. I. Ļeņins katru dienu vadīja GOELRO komisijas darbu, noteica galvenos valsts elektrifikācijas plāna pamatnoteikumus.

Līdz 1920. gada beigām komisija bija paveikusi milzīgu darbu un sagatavojusi RSFSR elektrifikācijas plānu, 650 lappušu teksta apjomu ar kartēm un shēmām reģionu elektrifikācijai.
10-15 gadiem izstrādātais GOELRO plāns īstenoja Ļeņina idejas par visas valsts elektrizēšanu un lielas rūpniecības izveidi.
Elektroenerģētikas jomā plāns sastāvēja no programmas, kas paredzēta pirmskara elektroenerģijas nozares atjaunošanai un rekonstrukcijai, 30 reģionālo elektrostaciju būvniecībai un jaudīgu reģionālo termoelektrostaciju būvniecībai. Uz to laiku bija paredzēts elektrostacijas aprīkot ar lieliem katliem un turbīnām.
Viena no plāna galvenajām idejām bija valsts plašo hidroenerģijas resursu plaša izmantošana. Tika nodrošināta radikāla rekonstrukcija, pamatojoties uz visu valsts tautsaimniecības nozaru elektrifikāciju un galvenokārt smagās rūpniecības izaugsmi un racionālu rūpniecības sadali visā valstī.
GOELRO plāna īstenošana sākās sarežģītajos pilsoņu kara un ekonomisko postījumu apstākļos.

Kopš 1947. gada PSRS ir pirmajā vietā Eiropā un otrajā vietā pasaulē elektroenerģijas ražošanas ziņā.

GOELRO plānam bija milzīga loma mūsu valsts dzīvē: bez tā tik īsā laikā PSRS nebūtu bijis iespējams ierindot pasaules industriāli attīstītāko valstu rindās. Šī plāna īstenošana veidoja un joprojām lielā mērā nosaka visu iekšzemes ekonomiku.

GOELRO plāna izstrāde un īstenošana kļuva iespējama un tikai pateicoties daudzu objektīvu un subjektīvu faktoru kombinācijai: pirmsrevolūcijas Krievijas ievērojamais rūpnieciskais un ekonomiskais potenciāls, Krievijas zinātniskās un tehniskās skolas augstais līmenis, visu cilvēku koncentrācija. ekonomisko un politisko varu, tās spēku un gribu, kā arī tautas tradicionālo koncili-komunālo mentalitāti un viņu paklausīgo un paļāvīgo attieksmi pret augstākajiem valdniekiem.
GOELRO plāns un tā īstenošana pierādīja valsts plānošanas sistēmas augsto efektivitāti stingri centralizētas varas apstākļos un noteica šīs sistēmas attīstību vēl daudzus gadu desmitus.

2. Rezultāti

Līdz 1935. gada beigām elektrobūves programma bija vairākkārt pārpildīta.

30 vietā tika uzbūvētas 40 reģionālās elektrostacijas, kurās kopā ar citām lielajām industriālajām stacijām tika nodota ekspluatācijā 6,914 tūkstošu kW jauda (no kurām 4,540 tūkstoši kW bija reģionālās, gandrīz trīs reizes vairāk nekā saskaņā ar GOELRO plānu).
1935. gadā starp reģionālajām elektrostacijām bija 13 elektrostacijas ar 100 000 kW.

Pirms revolūcijas Krievijas lielākās elektrostacijas (1.Maskava) jauda bija tikai 75 tūkstoši kW; nebija nevienas lielas hidroelektrostacijas. Līdz 1935. gada sākumam kopējā hidroelektrostaciju uzstādītā jauda bija sasniegusi gandrīz 700 000 kW.
Tika uzbūvēta tolaik pasaulē lielākā Dņepras hidroelektrostacija, Svirskaja 3., Volhovskaja u.c.. Savas attīstības augstākajā punktā PSRS Vienotā enerģētikas sistēma daudzējādā ziņā pārspēja gada attīstīto valstu energosistēmas. Eiropa un Amerika.

Pirms revolūcijas ciemos elektrība praktiski nebija zināma. Lielie zemes īpašnieki uzstādīja mazas elektrostacijas, taču to bija maz.

Elektroenerģiju sāka izmantot lauksaimniecībā: dzirnavās, lopbarības frēzēs, graudu tīrīšanas mašīnās, kokzāģētavās; rūpniecībā, vēlāk arī ikdienā.

Izmantotās literatūras saraksts

Veņikovs V. A., Spēka pārvade tālsatiksmē, M.-L., 1960;
Sovalovs S. A., Spēka pārvades režīmi 400-500 kv. EES, M., 1967;
Bessonovs, L.A. Elektrotehnikas teorētiskie pamati. Elektriskās ķēdes: mācību grāmata / L.A. Besonovs. - 10. izd. - M.: Gardariki, 2002.
Elektrotehnika: Izglītības un metodiskais komplekss. /UN. M. Kogols, G. P. Dubovickis, V. N. Borodianko, V. S. Guns, N. V. Kļinačevs, V. V. Krimskis, A. Ja. Ergards, V. A. Jakovļevs; Rediģēja Ņ.V.Kļinačeva. - Čeļabinska, 2006-2008.
Elektriskās sistēmas, v. 3 - Spēka pārvade ar augstsprieguma maiņstrāvu un līdzstrāvu, M., 1972.

Atvainojiet, nekas netika atrasts.

Elektrostaciju veidi Siltuma (TPP) - 50% Siltuma (TPP) - 50% Hidroelektrostacijas (HES) % Hidroelektrostacijas (HES) % Atomelektrostacijas (AES) - 15% Atomenerģijas (AES) - 15% Alternatīvie avoti Alternatīvā enerģija avoti - 2 - 5% (saules enerģija, kodolsintēzes enerģija, plūdmaiņu enerģija, vēja enerģija) enerģija - 2 - 5% (saules enerģija, kodolsintēzes enerģija, plūdmaiņu enerģija, vēja enerģija)

Elektriskās strāvas ģenerators Ģenerators pārvērš mehānisko enerģiju elektroenerģijā Ģenerators pārvērš mehānisko enerģiju elektroenerģijā Ģeneratora darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas fenomens Ģeneratora darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas fenomens

Rāmis ar strāvu ir ģeneratora galvenais elements.Rotošo daļu sauc par ROTORU (magnētu). Rotējošo daļu sauc par ROTORU (magnētu). Fiksēto daļu sauc par STATORU (rāmis) Fiksēto daļu sauc par STATORU (rāmi) Kad rāmis tiek pagriezts, iekļūstot rāmī, magnētiskā plūsma laika gaitā mainās, kā rezultātā rāmī parādās indukcijas strāva.

Elektroenerģijas pārvade Elektroenerģijas pārvades līnijas (TL) izmanto elektroenerģijas pārvadīšanai patērētājiem. Pārraidot elektrību no attāluma, tā tiek zaudēta vadu sasilšanas dēļ (Džoula-Lenca likums). Siltuma zudumu samazināšanas veidi: 1) Samazinot vadu pretestību, bet palielinot to diametru (smags - grūti piekārt, un dārgs - varš). 2) Strāvas stipruma samazināšana, palielinot spriegumu.

Termoelektrostaciju ietekme uz vidi Termoelektrostacijas - noved pie termiskā gaisa piesārņojuma ar kurināmā sadegšanas produktiem. Hidroelektrostacijas - noved pie plašu teritoriju applūšanas, kuras tiek izņemtas no zemes izmantošanas. Atomelektrostacija - var izraisīt radioaktīvo vielu izdalīšanos.

Galvenie elektroenerģijas ražošanas, pārvades un patēriņa posmi 1. Mehānisko enerģiju pārvērš elektroenerģijā, izmantojot elektrostaciju ģeneratorus. 1. Mehānisko enerģiju pārvērš elektroenerģijā, izmantojot elektrostaciju ģeneratorus. 2. Elektriskais spriegums tiek palielināts, lai pārraidītu elektroenerģiju lielos attālumos. 2. Elektriskais spriegums tiek palielināts, lai pārraidītu elektroenerģiju lielos attālumos. 3. Elektroenerģija tiek pārraidīta ar augstu spriegumu pa augstsprieguma elektropārvades līnijām. 3. Elektroenerģija tiek pārraidīta ar augstu spriegumu pa augstsprieguma elektropārvades līnijām. 4. Sadalot elektroenerģiju patērētājiem, tiek samazināts spriegums. 4. Sadalot elektroenerģiju patērētājiem, tiek samazināts spriegums. 5. Patērējot elektroenerģiju, tā tiek pārvērsta cita veida enerģijā – mehāniskā, gaismas vai iekšējā. 5. Patērējot elektroenerģiju, tā tiek pārvērsta cita veida enerģijā – mehāniskā, gaismas vai iekšējā.

2. video nodarbība: Uzdevumi maiņstrāvai

Lekcija: Maiņstrāva. Elektroenerģijas ražošana, pārvade un patēriņš

Maiņstrāva

Maiņstrāva- tās ir svārstības, kas ķēdē var rasties, pievienojot to maiņstrāvas avotam.

Tā ir maiņstrāva, kas ieskauj mūs visus - dzīvokļos tā ir visās ķēdēs, tā ir maiņstrāva, kas tiek pārraidīta pa vadiem. Tomēr gandrīz visas elektroierīces darbojas ar pastāvīgu elektrību. Tāpēc izejā no kontaktligzdas strāva tiek iztaisnota un konstantes veidā nonāk sadzīves tehnikai.

Tā ir maiņstrāva, kuru ir visvieglāk uztvert un pārraidīt jebkurā attālumā.

Maiņstrāvas izpētē izmantosim ķēdi, kurā savienosim rezistoru, spoli un kondensatoru. Šajā ķēdē tiek noteikts spriegums saskaņā ar likumu:

Kā mēs zinām, sinusa var būt negatīvs un pozitīvs. Tāpēc sprieguma vērtība var būt citā virzienā. Ar pozitīvu strāvas plūsmas virzienu (pretēji pulksteņrādītāja virzienam) spriegums ir lielāks par nulli, ar negatīvu virzienu tas ir mazāks par nulli.

Rezistors ķēdē

Tātad, aplūkosim gadījumu, kad maiņstrāvas ķēdei ir pievienots tikai rezistors. Rezistora pretestību sauc par aktīvo. Mēs apsvērsim strāvu, kas ķēdē plūst pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Šajā gadījumā gan strāva, gan spriegums būs pozitīvs.

Lai noteiktu strāvas stiprumu ķēdē, izmantojiet šādu formulu no Oma likuma:

Šajās formulās es 0 Un U 0 - maksimālās strāvas un sprieguma vērtības. No tā mēs varam secināt, ka maksimālā strāvas vērtība ir vienāda ar maksimālā sprieguma attiecību pret aktīvo pretestību:

Šie divi lielumi mainās vienā fāzē, tāpēc lielumu grafikiem ir vienāda forma, bet dažādas amplitūdas.

Kondensators ķēdē

Atcerieties! Nav iespējams iegūt līdzstrāvu ķēdē, kur ir kondensators. Tā ir vieta, kur pārtraukt strāvas plūsmu un mainīt tās amplitūdu. Šajā gadījumā maiņstrāva perfekti plūst caur šādu ķēdi, mainot kondensatora polaritāti.

Apsverot šādu ķēdi, mēs pieņemsim, ka tajā ir tikai kondensators. Strāva plūst pretēji pulksteņrādītāja virzienam, tas ir, tā ir pozitīva.

Kā mēs jau zinām, spriegums uz kondensatora ir saistīts ar tā spēju uzglabāt lādiņu, tas ir, tā izmēru un jaudu.

Tā kā strāva ir pirmais lādiņa atvasinājums, tad var noteikt, pēc kādas formulas to var aprēķināt, atrodot atvasinājumu no pēdējās formulas:

Kā redzat, šajā gadījumā strāvas stiprumu raksturo kosinusa likums, savukārt sprieguma un lādiņa vērtību var aprakstīt ar sinusa likumu. Tas nozīmē, ka funkcijas atrodas pretējā fāzē un tām ir līdzīgs izskats grafikā.

Mēs visi zinām, ka viena un tā paša argumenta kosinusa un sinusa funkcijas atšķiras viena no otras par 90 grādiem, tāpēc mēs varam iegūt šādas izteiksmes:

No šejienes strāvas stipruma maksimālo vērtību var noteikt pēc formulas:

Vērtība saucējā ir pretestība pāri kondensatoram. Šo pretestību sauc par kapacitatīvu. Tas atrodas un marķēts šādi:

Palielinoties kapacitātei, strāvas amplitūdas vērtība samazinās.

Lūdzu, ņemiet vērā, ka šajā shēmā Ohma likuma izmantošana ir piemērota tikai tad, ja ir nepieciešams noteikt strāvas maksimālo vērtību; saskaņā ar šo likumu strāvu jebkurā laikā nav iespējams noteikt sprieguma fāzes starpības dēļ. un strāvas stiprums.

Spole ķēdē

Apsveriet ķēdi, kurā ir spole. Iedomājieties, ka tai nav aktīvas pretestības. Šajā gadījumā šķiet, ka nekas nedrīkst kavēt strāvas kustību. Tomēr tā nav. Lieta tāda, ka tad, kad strāva iet caur spoli, sāk veidoties virpuļlauks, kas novērš strāvas pāreju pašindukcijas strāvas veidošanās rezultātā.

Strāvas stiprumam ir šāda vērtība:

Atkal var redzēt, ka strāva mainās saskaņā ar kosinusa likumu, tāpēc šai ķēdei ir spēkā fāzes nobīde, ko var redzēt arī grafikā:

Tādējādi maksimālā strāvas vērtība:

Saucējā mēs varam redzēt formulu, pēc kuras nosaka ķēdes induktīvo pretestību.

Jo lielāka ir induktīvā pretestība, jo mazāka nozīme ir strāvas amplitūdai.

Spole, pretestība un kondensators ķēdē.

Ja ķēdē vienlaikus ir visu veidu pretestības, tad strāvas vērtību var noteikt šādi, pārveidojot Oma likums:

Saucēju sauc par pretestību. Tas sastāv no aktīvās (R) un pretestības kvadrātu summas, kas sastāv no kapacitatīvās un induktīvās. Kopējo pretestību sauc par "impedanci".

Elektrība

Mūsdienu dzīvi nav iespējams iedomāties bez elektroierīču izmantošanas, kas darbojas ar elektriskās strāvas radīto enerģiju. Visa tehnoloģiskā progresa pamatā ir elektrība.

Enerģijas iegūšanai no elektriskās strāvas ir daudz priekšrocību:

1. Elektroenerģiju ir salīdzinoši viegli ražot, jo visā pasaulē ir miljardiem elektrostaciju, ģeneratoru un citu ierīču elektroenerģijas ražošanai.

2. Ir iespējams īsā laikā un bez būtiskiem zudumiem pārraidīt elektroenerģiju lielos attālumos.

3. Ir iespējams pārveidot elektrisko enerģiju mehāniskā, gaismas, iekšējā un citā veidā.

Elektroenerģijas pārvade ir process, kas sastāv no elektroenerģijas piegādes patērētājiem. Elektroenerģiju ražo attālos ražošanas avotos (elektrostacijās) ar milzīgiem ģeneratoriem, izmantojot ogles, dabasgāzi, ūdeni, kodola skaldīšanu vai vēju.

Strāva tiek pārraidīta caur transformatoriem, kas palielina tās spriegumu. Tas ir augsts spriegums, kas ir ekonomiski izdevīgs, pārraidot enerģiju lielos attālumos. Augstsprieguma elektropārvades līnijas stiepjas visā valstī. Caur tām elektriskā strāva sasniedz apakšstacijas pie lielajām pilsētām, kur tās spriegums tiek pazemināts un nosūtīts uz mazajām (sadales) elektrolīnijām. Elektriskā strāva virzās pa sadales līnijām katrā pilsētas rajonā un nonāk transformatoru kastēs. Transformatori samazina spriegumu līdz noteiktai standarta vērtībai, kas ir droša un nepieciešama sadzīves tehnikas darbībai. Strāva iekļūst mājā pa vadiem un iet caur skaitītāju, kas parāda patērētās enerģijas daudzumu.

Transformators ir statiska ierīce, kas viena sprieguma maiņstrāvu pārvērš cita sprieguma maiņstrāvā, nemainot tās frekvenci. Tas var darboties tikai ar maiņstrāvu.

Transformatora galvenās konstrukcijas daļas

Ierīce sastāv no trim galvenajām daļām:

transformatora primārais tinums. Pagriezienu skaits N 1.
Slēgtās formas serde no magnētiski mīksta materiāla (piemēram, tērauda).
sekundārais tinums. Pagriezienu skaits N 2 .

Diagrammās transformators ir attēlots šādi:

Darbības princips

Strāvas transformatora darbība balstās uz Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likumu.

Starp diviem atsevišķiem tinumiem (primāro un sekundāro), kurus savieno kopēja magnētiskā plūsma, parādās savstarpēja indukcija. Savstarpējā indukcija ir process, kurā primārais tinums inducē spriegumu sekundārajā tinumā, kas atrodas tā tiešā tuvumā.

Primārais tinums saņem maiņstrāvu, kas, pievienojot strāvas avotam, rada magnētisko plūsmu. Magnētiskā plūsma iet caur serdi un, tā kā tā laika gaitā mainās, ierosina indukcijas EMF sekundārajā tinumā. Otrā tinuma spriegums var būt zemāks nekā pirmajā, tad transformatoru sauc par pazeminātu. Pakāpeniskajam transformatoram sekundārajā tinumā ir lielāks spriegums. Pašreizējā frekvence paliek nemainīga. Efektīva sprieguma pazemināšana vai paaugstināšana nevar palielināt elektrisko jaudu, tāpēc transformatora strāvas jauda proporcionāli palielinās vai samazinās.

Sprieguma amplitūdas vērtībām uz tinumiem var uzrakstīt šādu izteiksmi:

k - transformācijas koeficients.

Paaugstinošajam transformatoram k>1, un pazeminošajam - k<1.

Reālas ierīces darbības laikā vienmēr rodas enerģijas zudumi:

tinumi tiek uzkarsēti.
darbs tiek tērēts kodola magnetizācijai;
Kodolā rodas Fuko strāvas (tām ir termiska ietekme uz masīvo serdi).

Lai samazinātu zudumus apkures laikā, transformatoru serdeņus izgatavo nevis no viena metāla gabala, bet no plānām plāksnēm, starp kurām atrodas dielektriķis.

Elektroenerģija tiek ražota dažāda mēroga elektrostacijās, galvenokārt ar indukcijas elektromehānisko ģeneratoru palīdzību.

Enerģijas ražošana

Ir divi galvenie spēkstaciju veidi:

1. Termiskā.

2. Hidrauliskais.

Šo sadalījumu izraisa motora tips, kas griež ģeneratora rotoru. IN termiski spēkstacijās kā enerģijas avotu izmanto degvielu: ogles, gāzi, naftu, degslānekli, mazutu. Rotoru darbina tvaika gāzes turbīnas.

Ekonomiskākās ir termiskās tvaika turbīnu spēkstacijas (TPP). To maksimālā efektivitāte sasniedz 70%. Tas tiek ņemts vērā, ka izplūdes tvaiku izmanto rūpniecības uzņēmumos.

Uz hidroelektrostacijasūdens potenciālā enerģija tiek izmantota, lai rotētu rotoru. Rotoru darbina hidrauliskās turbīnas. Stacijas jauda būs atkarīga no ūdens spiediena un masas, kas iet cauri turbīnai.

Elektrības lietošana

Elektroenerģija tiek izmantota gandrīz visur. Protams, lielākā daļa saražotās elektroenerģijas nāk no rūpniecības. Turklāt transports būs galvenais patērētājs.

Daudzas dzelzceļa līnijas jau sen ir pārgājušas uz elektrisko vilci. Mājokļu, pilsētas ielu apgaismojums, ciematu un ciematu rūpnieciskās un sadzīves vajadzības - tas viss ir arī liels elektroenerģijas patērētājs.

Liela daļa saņemtās elektroenerģijas tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā. Visi rūpniecībā izmantotie mehānismi tiek darbināti ar elektromotoriem. Elektrības patērētāju ir pietiekami daudz, un tie ir visur.

Un elektrību ražo tikai dažās vietās. Rodas jautājums par elektroenerģijas pārvadi un lielos attālumos. Pārraidot lielos attālumos, rodas liels jaudas zudums. Galvenokārt tie ir zaudējumi elektrisko vadu sildīšanas dēļ.

Saskaņā ar Džoula-Lenca likumu apkurei patērēto enerģiju aprēķina pēc formulas:

Tā kā ir gandrīz neiespējami samazināt pretestību līdz pieņemamam līmenim, ir jāsamazina strāvas stiprums. Lai to izdarītu, palieliniet spriegumu. Parasti stacijās ir paaugstināšanas ģeneratori, bet pārvades līniju galā - pazeminošie transformatori. Un jau no tiem enerģija izkliedējas pie patērētājiem.

Nepieciešamība pēc elektroenerģijas nepārtraukti pieaug. Ir divi veidi, kā apmierināt pieprasījumu pēc palielināta patēriņa:

1. Jaunu elektrostaciju celtniecība

2. Uzlaboto tehnoloģiju izmantošana.

Efektīva elektroenerģijas izmantošana

Pirmā metode prasa lielu skaitu būvniecības un finanšu resursu. Vienas spēkstacijas uzbūvēšanai nepieciešami vairāki gadi. Turklāt, piemēram, termoelektrostacijas patērē daudz neatjaunojamo dabas resursu un kaitē dabiskajai videi.