Ko izmanto elektrības ražošanai. Elektroenerģijas ražošana, pārvade un patēriņš

Khokhlova Kristīna

Prezentācija par tēmu "Elektriskās enerģijas ražošana, pārvade un izmantošana"

Lejupielādēt:

Priekšskatījums:

Lai izmantotu prezentāciju priekšskatījumu, izveidojiet sev kontu ( konts) Google un pierakstieties: https://accounts.google.com

Slaidu paraksti:

Prezentācija Elektroenerģijas ražošana, pārvade un izmantošana Khokhlova Kristina, 11. klase, 64. vidusskola

Prezentācijas plāns Elektroenerģijas ražošana Elektrostaciju veidi Alternatīvie avoti enerģija Elektroenerģijas pārvade Elektrības patēriņš

Ir vairāki elektrostaciju veidi: Elektrostaciju veidi TPP HES AES

Termoelektrostacija (TPP), elektrostacija, kas ģenerē elektroenerģiju, pārveidojot siltumenerģiju, kas izdalās fosilā kurināmā sadegšanas laikā. Termoelektrostacijās kurināmā ķīmiskā enerģija vispirms tiek pārveidota mehāniskajā un pēc tam elektriskā enerģijā. Kurināmais šādai elektrostacijai var būt ogles, kūdra, gāze, degslāneklis, mazuts. Ekonomiskākās ir lielās termiskās tvaika turbīnu elektrostacijas.Lielākā daļa mūsu valsts termoelektrostaciju kā kurināmo izmanto ogļu putekļus. Lai saražotu 1 kWh elektroenerģijas, nepieciešami vairāki simti gramu ogļu. Tvaika katlā vairāk nekā 90% no kurināmā atbrīvotās enerģijas tiek pārnesta uz tvaiku. Turbīnā tvaika strūklu kinētiskā enerģija tiek pārnesta uz rotoru. Turbīnas vārpsta ir stingri savienota ar ģeneratora vārpstu. TPP

TPP TPP iedala: Kondensācijas (CPP) Tie ir paredzēti, lai ražotu tikai elektroenerģiju. Lielas rajona nozīmes IES sauc par valsts rajonu spēkstacijām (GRES). koģenerācijas stacijas (koģenerācijas stacijas), kas ražo papildus elektroenerģiju siltumenerģija kā karsts ūdens un pāris.

Hidroelektrostacija (HES), konstrukciju un iekārtu komplekss, caur kuru ūdens plūsmas enerģija tiek pārvērsta elektroenerģijā. Hidroelektrostaciju veido virkne hidraulisko būvju, kas nodrošina nepieciešamo ūdens plūsmas koncentrāciju un rada spiedienu, un energoiekārtām, kas zem spiediena kustīgā ūdens enerģiju pārvērš mehāniskā rotācijas enerģijā, kas savukārt tiek pārvērsta elektroenerģijā. . Hidroelektrostacijas spiedienu rada upes krituma koncentrcija izmantotajā posmā pa dambi, vai ar atvasinājumu, vai ar dambi un atvasinājumu kopā. hidroelektrostacija

HES jauda arī tiek iedalīta: HES jauda ir atkarīga no spiediena, hidroturbīnās izmantotā ūdens plūsmas un hidroagregāta efektivitātes. Vairāku iemeslu dēļ (piemēram, sakarā ar sezonālām ūdens līmeņa izmaiņām rezervuāros, energosistēmas slodzes mainīgumu, hidroagregātu vai hidrotehnisko būvju remontu u.c.) ūdens spiediens un plūsma ir pastāvīgi. mainās, un turklāt plūsma mainās, regulējot HES jaudu. augstspiediena (vairāk nekā 60 m) vidēja spiediena (no 25 līdz 60 m) zema spiediena (no 3 līdz 25 m) Vidēja (līdz 25 MW) Jaudīga (virs 25 MW) Maza (līdz 5 MW)

Īpašu vietu starp HES ieņem: Hidroakumulācijas elektrostacijas (HES) Elektroenerģija izmanto sūknēšanas spēkstacijas, kuras, strādājot sūkņa režīmā, sūknē ūdeni no rezervuāra augšējā uzglabāšanas baseinā. Slodzes maksimumu laikā uzkrātā enerģija tiek atgriezta elektrotīklā.Tidal Power Plants (TPP) TPP pārvērš jūras plūdmaiņu enerģiju elektroenerģijā. Paisuma un plūdmaiņu hidroelektrostaciju elektrisko jaudu dažu ar plūdmaiņu periodiskumu saistīto īpašību dēļ var izmantot tikai energosistēmās kopā ar regulējošo spēkstaciju enerģiju, kas kompensē plūdmaiņu elektrostaciju elektroenerģijas padeves pārtraukumus plūdmaiņu laikā. diena vai mēneši.

Siltums, kas izdalās reaktorā, kā rezultātā ķēdes reakcija dažu smago elementu kodola skaldīšana, tad, tāpat kā tradicionālajās termoelektrostacijās (TPP), tā tiek pārveidota par elektroenerģiju. Atšķirībā no termoelektrostacijām, kas darbojas ar fosilo kurināmo, atomelektrostacijas darbojas ar kodoldegvielu (pamatojoties uz 233U, 235U, 239Pu). Konstatēts, ka pasaules kodoldegvielas (urāna, plutonija u.c.) energoresursi ievērojami pārsniedz energoresursus. dabas resursi organiskais, degviela (nafta, ogles, dabasgāze un utt.). Turklāt ir jāņem vērā arvien pieaugošais ogļu un naftas patēriņa apjoms pasaules ekonomikas tehnoloģiskajiem mērķiem. ķīmiskā rūpniecība, kas kļūst par nopietnu termoelektrostaciju konkurentu. atomelektrostacija

AES visbiežāk izmanto 4 veidu termiskos neitronu reaktorus: grafīta-ūdens reaktorus ar ūdens dzesēšanas šķidrumu un grafīta moderatoru smagā ūdens reaktorus ar ūdens dzesēšanas šķidrumu un smago ūdeni kā moderatoru ūdens-ūdens reaktorus ar parasto ūdeni kā moderatoru un dzesēšanas šķidruma grafiti. -gāzes reaktori ar gāzes dzesēšanas šķidrumu un grafīta moderatoru

Pārsvarā izmantojamā reaktora veida izvēli nosaka galvenokārt uzkrātā pieredze reaktora nesējā, kā arī nepieciešamā pieejamība. rūpnieciskās iekārtas, izejvielu rezerves u.c. Reaktors un tā apkalpošanas sistēmas ietver: pats reaktors ar bioloģiskā aizsardzība, siltummaiņi, sūkņi vai gāzes pūtēji, kas cirkulē dzesēšanas šķidrumu, cauruļvadi un vārsti ķēdes cirkulācijai, ierīces kodoldegvielas pārkraušanai, īpašas ventilācijas sistēmas, avārijas dzesēšanas sistēmas utt. Lai aizsargātu AES personālu no radiācijas iedarbības, reaktors ir ieskauj bioloģiskā aizsardzība, kuras galvenais materiāls ir betons, ūdens, serpentīna smiltis. Reaktora ķēdes iekārtai jābūt pilnībā noslēgtai. atomelektrostacija

Alternatīvie enerģijas avoti. Saules enerģija Saules enerģija ir viens no materiāliietilpīgākajiem enerģijas ražošanas veidiem. Saules enerģijas vērienīga izmantošana rada milzīgu nepieciešamību pēc materiāliem un līdz ar to arī darbaspēka resursiem izejvielu ieguvei, bagātināšanai, materiālu ražošanai, heliostatu, kolektoru, citu iekārtu ražošanai, un to transportēšana. Vēja enerģija Kustīgo gaisa masu enerģija ir milzīga. Vēja enerģijas rezerves ir vairāk nekā simts reizes lielākas nekā visu planētas upju hidroenerģijas rezerves. Vēji pūš pastāvīgi un visur uz zemes. Klimatiskie apstākļiļautu attīstīt vēja enerģiju plašā teritorijā. Ar zinātnieku un inženieru pūlēm ir radītas dažādas modernu vēja turbīnu konstrukcijas. Zemes enerģija Zemes enerģija ir piemērota ne tikai telpu apkurei, kā tas ir Islandē, bet arī elektroenerģijas ražošanai. Elektrostacijas, kurās izmanto karstos pazemes avotus, darbojas jau ilgu laiku. Pirmā šāda, joprojām diezgan mazjaudas, elektrostacija tika uzcelta 1904. gadā mazajā Itālijas pilsētiņā Larderello. Pamazām elektrostacijas jauda auga, sāka darboties arvien jauni agregāti, tika izmantoti jauni karstā ūdens avoti, un šodien stacijas jauda sasniegusi jau iespaidīgu 360 tūkstošu kilovatu vērtību.

Saules enerģija Gaisa enerģija Zemes enerģija

Elektrības pārvade Elektroenerģijas patērētāji ir visur. To ražo salīdzinoši maz vietās kurināmā un ūdens resursu tuvumā. Tāpēc kļūst nepieciešams pārsūtīt elektrību attālumos, kas dažkārt sasniedz simtiem kilometru. Bet elektroenerģijas pārvade lielos attālumos ir saistīta ar ievērojami zaudējumi. Fakts ir tāds, ka, plūstot pa elektropārvades līnijām, strāva tās silda. Saskaņā ar Džoula-Lenca likumu līnijas vadu sildīšanai patērēto enerģiju nosaka pēc formulas: Q \u003d I 2 Rt kur R ir līnijas pretestība. Ar garu līniju jaudas pārvade var kļūt kopumā neekonomiska. Lai samazinātu zudumus, varat palielināt vadu šķērsgriezuma laukumu. Bet, samazinoties R par koeficientu 100, masa arī jāpalielina par koeficientu 100. Šāds krāsaino metālu patēriņš nav pieļaujams. Tāpēc enerģijas zudumi līnijā tiek samazināti citā veidā: samazinot strāvu līnijā. Piemēram, strāvas samazināšana 10 reizes samazina vadītājos izdalītā siltuma daudzumu 100 reizes, t.i., tiek panākts tāds pats efekts kā simtkārtīgi nosverot stiepli. Tāpēc lielajās elektrostacijās tiek uzstādīti pakāpju transformatori. Transformators palielina spriegumu līnijā tik daudz, cik tas samazina strāvu. Jaudas zudums šajā gadījumā ir neliels. Elektrostacijas vairākos valsts reģionos ir savienotas ar augstsprieguma elektropārvades līnijām, veidojot kopīgu elektrotīklu, kuram pieslēgti patērētāji. Šādu asociāciju sauc par energosistēmu. Energosistēma nodrošina nepārtrauktu enerģijas piegādi patērētājiem neatkarīgi no to atrašanās vietas.

Elektroenerģijas izmantošana dažādās zinātnes jomās Zinātne tieši ietekmē enerģētikas attīstību un elektroenerģijas apjomu. Aptuveni 80% no IKP pieauguma attīstītajās valstīs tiek panākts ar tehnisko inovāciju palīdzību, no kurām lielākā daļa ir saistīta ar elektroenerģijas izmantošanu. Viss jaunums nozarē, Lauksaimniecība un dzīve atnāk pie mums, pateicoties jaunām norisēm dažādas nozares zinātne. Lielākā daļa zinātnes attīstību sākas ar teorētiskiem aprēķiniem. Bet, ja 19. gadsimtā šie aprēķini tika veikti, izmantojot pildspalvu un papīru, tad zinātnes un tehnikas revolūcijas (zinātniskās un tehnoloģiskās revolūcijas) laikmetā visi teorētiskie aprēķini, zinātnisko datu atlase un analīze un pat literāro darbu lingvistiskā analīze ir. veic, izmantojot datorus (elektroniskos datorus), kas darbojas ar elektrisko enerģiju, visērtāk tās pārraidei uz attālumu un lietošanai. Bet, ja sākotnēji datorus izmantoja zinātniskiem aprēķiniem, tad tagad datori ir atdzīvojušies no zinātnes. Ražošanas elektronizācija un automatizācija ir “otrās industriālās” jeb “mikroelektroniskās” revolūcijas svarīgākās sekas attīstīto valstu ekonomikā.Zinātne sakaru un sakaru jomā attīstās ļoti strauji.Satelīta sakarus izmanto ne tikai kā līdzekli. starptautiskajā saziņā, bet arī ikdienā - satelītantenas mūsu pilsētā nav nekas neparasts.Jauni saziņas līdzekļi, piemēram, šķiedru tehnoloģija, var ievērojami samazināt elektroenerģijas zudumus signālu pārraidīšanas procesā lielos attālumos. Pilnīgi jauni iegūšanas līdzekļi ir izveidota informācija, tās uzkrāšana, apstrāde un pārraide, kas kopā veido sarežģītu informācijas struktūru.

Elektroenerģijas izmantošana ražošanā Mūsdienu sabiedrība nav iespējams iedomāties bez elektrifikācijas ražošanas darbības. Jau 80. gadu beigās vairāk nekā 1/3 no visa pasaulē patērētās enerģijas tika veikta elektroenerģijas veidā. Līdz nākamā gadsimta sākumam šī proporcija var pieaugt līdz 1/2. Šāds elektroenerģijas patēriņa pieaugums primāri ir saistīts ar tās patēriņa pieaugumu rūpniecībā. Galvenā daļa rūpniecības uzņēmumi darbojas ar elektrisko enerģiju. Liels elektroenerģijas patēriņš ir raksturīgs tādām energoietilpīgajām nozarēm kā metalurģija, alumīnija un mašīnbūves nozare.

Elektrības izmantošana ikdienā Elektroenerģija ikdienā ir būtisks palīgs. Mēs ar to saskaramies katru dienu, un, iespējams, vairs nevaram iedomāties savu dzīvi bez tā. Atcerieties pēdējo reizi, kad izslēdzāt gaismu, tas ir, jūsu māja nesaņēma elektrību, atcerieties, kā jūs zvērējāt, ka jums nav laika nekam un jums ir vajadzīga gaisma, jums bija nepieciešams televizors, tējkanna un vēl daudz citu. elektroierīces. Galu galā, ja mēs esam uz visiem laikiem atslēgti no enerģijas, mēs vienkārši atgriezīsimies tajos senajos laikos, kad ēdiens tika gatavots uz uguns un dzīvoja aukstos vigvamos. Elektrības nozīmi mūsu dzīvē var aptvert ar veselu dzejoli, tā ir tik svarīga mūsu dzīvē un mēs esam tik ļoti pieraduši. Mēs gan vairs nepamanām, ka viņa nāk mūsu mājās, bet, kad viņa tiek izslēgta, kļūst ļoti neērti.

Paldies par jūsu uzmanību

Elektroenerģija tiek ražota dažādos mērogos spēkstacijas, 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. AT 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

Pirmais veids ir dārgs. liels skaits būvniecības un finanšu resursi. Vienas spēkstacijas uzbūvēšanai nepieciešami vairāki gadi. Turklāt, piemēram, termoelektrostacijas patērē daudz neatjaunojamo dabas resursu un kaitē dabiskajai videi.

Elektroenerģijas ģenerēšana Elektrisko strāvu ģenerē ģeneratoros-ierīcēs, kas pārvērš viena vai otra veida enerģiju elektroenerģijā. Mūsu laikā dominējošo lomu spēlē elektromehāniskās indukcijas ģeneratori. maiņstrāva. Tur mehāniskā enerģija tiek pārvērsta elektriskajā enerģijā. Elektrisko strāvu ģenerē ģeneratoros-ierīcēs, kas pārvērš viena vai otra veida enerģiju elektroenerģijā. Mūsu laikā dominējošo lomu spēlē elektromehāniskās indukcijas ģeneratori. Tur mehāniskā enerģija tiek pārvērsta elektriskajā enerģijā. Ģenerators sastāv no Ģenerators sastāv no pastāvīgais magnēts, kas rada magnētisko lauku, un tinumu, kurā tiek inducēts mainīgs EML. pastāvīgais magnēts, kas rada magnētisko lauku, un tinums, kurā tiek inducēts mainīgs EML.

Transformatori TRANSFORMERS ir ierīce, kas pārveido viena sprieguma maiņstrāvu par cita sprieguma maiņstrāvu nemainīgā frekvencē. Vienkāršākajā gadījumā transformators sastāv no slēgtas tērauda serdes, uz kuras tiek uzliktas divas spoles ar stiepļu tinumiem. To tinumu, kas ir savienots ar maiņstrāvas avotu, sauc par primāro, un to, kuram ir pievienota "slodze", tas ir, ierīces, kas patērē elektroenerģiju, sauc par sekundāro. Transformatora darbības pamatā ir parādība elektromagnētiskā indukcija.

Elektroenerģijas ražošana Lielās un mazās elektrostacijās elektroenerģiju ražo galvenokārt ar elektromehānisko indukcijas ģeneratoru palīdzību. Ir vairāki elektrostaciju veidi: termoelektrostacijas, hidroelektrostacijas un atomelektrostacijas. AES HES Termoelektrostacijas

Elektroenerģijas patēriņš Galvenais elektroenerģijas patērētājs ir rūpniecība, kas veido aptuveni 70% no saražotās elektroenerģijas. Liels patērētājs ir arī transports. Visi liels daudzums dzelzceļa līnijas pārveidot par elektrisko vilci. Gandrīz visi ciemati un ciemati rūpnieciskām un sadzīves vajadzībām saņem elektroenerģiju no valstij piederošām elektrostacijām. Aptuveni trešdaļa rūpniecībā patērētās elektroenerģijas tiek izmantota tehnoloģiskām vajadzībām (elektriskā metināšana, metālu elektriskā apkure un kausēšana, elektrolīze u.c.).

Elektrības pārvade Enerģijas pārvade ir saistīta ar ievērojamiem zudumiem: elektrība silda elektropārvades līniju vadus. Ar ļoti garām līnijām jaudas pārvade var kļūt neekonomiska. Tā kā strāvas jauda ir proporcionāla strāvas stipruma un sprieguma reizinājumam, lai saglabātu pārraidīto jaudu, ir nepieciešams palielināt spriegumu pārvades līnijā. Tāpēc lielajās elektrostacijās tiek uzstādīti pakāpju transformatori. Tie palielina spriegumu līnijā tikpat daudz, cik samazina strāvas stiprumu. Tiešai elektroenerģijas izmantošanai līnijas galos ir uzstādīti pazeminošie transformatori. Paaugstināšanas transformators Pakāpeniskais transformators Pazeminošais transformators Pazeminošais transformators Patērētājam Ģenerators 11 kV 110 kV 35 kV 6 kV Pārvades līnija Pārvades līnija Pārvades līnija 35 kV 6 kV 220 V

Efektīva lietošana Elektroenerģija Pieprasījums pēc elektroenerģijas nepārtraukti pieaug. Šo vajadzību var apmierināt divos veidos. Dabiskākais un no pirmā acu uzmetiena vienīgais veids ir jaunu jaudīgu spēkstaciju celtniecība. Bet TPP patērē neatjaunojamo Dabas resursi, kā arī nodarīt lielu kaitējumu ekoloģiskajam līdzsvaram uz mūsu planētas. Augstās tehnoloģijasļauj jums apmierināt savas enerģijas vajadzības citādā veidā. Prioritāte būtu jāpiešķir elektroenerģijas izmantošanas efektivitātes paaugstināšanai, nevis spēkstaciju jaudas palielināšanai.

abstrakts

fizikā

par tēmu "Elektrības ražošana, pārvade un izmantošana"

11. A klases skolēni

SM skolas numurs 85

Katrīna.

Skolotājs:

2003. gads

Abstrakts plāns.

Ievads.

1. Enerģijas ražošana.

1. spēkstaciju veidi.

2. alternatīvie enerģijas avoti.

2. Elektrības pārvade.

• transformatori.

3.

Ievads.

Enerģijas dzimšana notika pirms vairākiem miljoniem gadu, kad cilvēki iemācījās lietot uguni. Uguns deva viņiem siltumu un gaismu, bija iedvesmas un optimisma avots, ierocis pret ienaidniekiem un savvaļas dzīvniekiem, līdzeklis, palīgs lauksaimniecībā, pārtikas konservants, tehnoloģiskais instruments utt.

Parādījās skaistais mīts par Prometeju, kurš deva cilvēkiem uguni Senā Grieķija daudz vēlāk nekā daudzviet pasaulē tika apgūtas diezgan sarežģītas uguns apstrādes metodes, tā radīšana un dzēšana, uguns saglabāšana un racionāla degvielas izmantošana.

Ilgus gadus ugunsgrēks tika uzturēts, dedzinot augu enerģijas avotus (koksni, krūmus, niedres, zāli, sausas aļģes u.c.), un tad atklājās, ka uguns uzturēšanai iespējams izmantot fosilās vielas: ogles, eļļu. , slāneklis, kūdra.

Mūsdienās enerģija joprojām ir cilvēka dzīves galvenā sastāvdaļa. Tas dod iespēju radīt dažādi materiāli, ir viens no galvenajiem faktoriem jauno tehnoloģiju attīstībā. Vienkārši sakot, neapgūstot dažādus enerģijas veidus, cilvēks nespēj pilnībā eksistēt.

Enerģijas ražošana.

Elektrostaciju veidi.

Termoelektrostacija (TPP), elektrostacija, kas ražo elektroenerģiju, pārveidojot siltumenerģiju, kas izdalās fosilā kurināmā sadegšanas laikā. Pirmās termoelektrostacijas parādījās 19. gadsimta beigās un kļuva plaši izplatītas. 20. gadsimta 70. gadu vidū termoelektrostacijas bija galvenais spēkstaciju veids.

Termoelektrostacijās kurināmā ķīmiskā enerģija vispirms tiek pārveidota mehāniskajā un pēc tam elektriskā enerģijā. Kurināmais šādai elektrostacijai var būt ogles, kūdra, gāze, degslāneklis, mazuts.

Termoelektrostacijas iedala kondensāts(IES), kas paredzēti tikai elektroenerģijas ražošanai, un koģenerācijas stacijas(CHP), kas papildus elektriskajai siltumenerģijai ražo karstu ūdeni un tvaiku. Lielas rajona nozīmes IES sauc par valsts rajonu spēkstacijām (GRES).

Vienkāršākā ar oglēm darbināma IES shematiskā diagramma ir parādīta attēlā. Ogles tiek ievadītas degvielas bunkurā 1, bet no tā - drupināšanas iekārtā 2, kur tās pārvēršas putekļos. Ogļu putekļi nonāk tvaika ģeneratora (tvaika katla) 3 krāsnī, kurā ir cauruļu sistēma, kurā cirkulē ķīmiski attīrīts ūdens, ko sauc par padeves ūdeni. Katlā ūdens uzsilst, iztvaiko, un iegūtais piesātinātais tvaiks tiek sasildīts līdz 400-650 ° C un zem spiediena 3-24 MPa pa tvaika cauruļvadu nonāk tvaika turbīnā 4. Tvaiks parametri ir atkarīgi no vienību jaudas.

Termiskās kondensācijas spēkstacijām ir zema efektivitāte (30-40%), jo lielākā daļa enerģijas tiek zaudēta ar dūmgāzēm un kondensatora dzesēšanas ūdeni. IES ir izdevīgi būvēt tiešā degvielas ieguves vietu tuvumā. Tajā pašā laikā elektroenerģijas patērētāji var atrasties ievērojamā attālumā no stacijas.

termoelektrostacija atšķiras no kondensācijas stacijas ar īpašu siltuma un jaudas turbīnu ar uzstādītu tvaika nosūkšanu. TEC vienu tvaika daļu pilnībā izmanto turbīnā, lai ražotu elektroenerģiju ģeneratorā 5 un pēc tam nonāk kondensatorā 6, bet otra daļa, kurai ir augsta temperatūra un spiediens, tiek ņemta no ģeneratora starpposma. turbīnu un izmanto siltuma padevei. Kondensāta sūknis 7 caur deaeratoru 8 un pēc tam padeves sūknis 9 tiek ievadīts tvaika ģeneratorā. Iegūtā tvaika daudzums ir atkarīgs no uzņēmumu vajadzībām pēc siltumenerģijas.

Koģenerācijas efektivitāte sasniedz 60-70%. Šādas stacijas parasti tiek būvētas pie patērētājiem - rūpniecības uzņēmumiem vai dzīvojamiem rajoniem. Visbiežāk viņi strādā ar importētu degvielu.

Ievērojami mazāk izplatīta termālās stacijas Ar gāzes turbīna(GTPS), tvaiks-gāze(PGES) un dīzeļdegvielas rūpnīcām.

GTPP sadegšanas kamerā tiek sadedzināta gāze vai šķidrā degviela; sadegšanas produkti ar temperatūru 750-900 ºС nonāk gāzes turbīnā, kas rotē elektrisko ģeneratoru. Šādu termoelektrostaciju efektivitāte parasti ir 26-28%, jauda ir līdz vairākiem simtiem MW . GTPP parasti izmanto, lai segtu elektriskās slodzes maksimumus. SGPP efektivitāte var sasniegt 42 - 43%.

Ekonomiskākās ir lielas termiskās tvaika turbīnu spēkstacijas (saīsināti TPP). Lielākā daļa mūsu valsts termoelektrostaciju kā kurināmo izmanto ogļu putekļus. Lai saražotu 1 kWh elektroenerģijas, nepieciešami vairāki simti gramu ogļu. Tvaika katlā vairāk nekā 90% no kurināmā atbrīvotās enerģijas tiek pārnesta uz tvaiku. Turbīnā tvaika strūklu kinētiskā enerģija tiek pārnesta uz rotoru. Turbīnas vārpsta ir stingri savienota ar ģeneratora vārpstu.

Modernās tvaika turbīnas termoelektrostacijām ir ļoti progresīvas, ātrgaitas, ļoti ekonomiskas iekārtas ar ilgu kalpošanas laiku. To jauda vienas vārpstas versijā sasniedz 1 miljonu 200 tūkstošus kW, un tas nav ierobežojums. Šādas mašīnas vienmēr ir daudzpakāpju, tas ir, tām parasti ir vairāki desmiti disku ar darba asmeņiem un tikpat daudz sprauslu grupu katra diska priekšā, caur kurām plūst tvaika strūkla. Tvaika spiediens un temperatūra tiek pakāpeniski samazināti.

No fizikas kursa ir zināms, ka siltuma dzinēju efektivitāte palielinās, palielinoties darba šķidruma sākuma temperatūrai. Tāpēc turbīnā ieplūstošais tvaiks tiek paaugstināts līdz augstiem parametriem: temperatūra ir gandrīz līdz 550 ° C un spiediens ir līdz 25 MPa. TPP efektivitāte sasniedz 40%. Lielākā daļa enerģijas tiek zaudēta kopā ar karsto izplūdes tvaiku.

Hidroelektrostacija (HES), konstrukciju un iekārtu komplekss, caur kuru ūdens plūsmas enerģija tiek pārvērsta elektroenerģijā. HES sastāv no virknes ķēdes hidrotehniskās būves, nodrošinot nepieciešamo ūdens plūsmas koncentrāciju un spiediena radīšanu, un spēka iekārtas, kas zem spiediena kustīgā ūdens enerģiju pārvērš mehāniskajā rotācijas enerģijā, kas savukārt tiek pārvērsta elektroenerģijā.

Hidroelektrostacijas galvu veido upes krituma koncentrācija izmantotajā posmā pie dambja, vai atvasinājums, vai dambis un atvasinājums kopā. HES galvenās energoiekārtas atrodas HES ēkā: elektrostacijas mašīntelpā - hidrauliskie agregāti, palīgiekārtas, automātiskās vadības un uzraudzības ierīces; centrālajā vadības postenī - operatora-dispečera pults vai hidroelektrostacijas operators. Paaugstināšana transformatoru apakšstacija atrodas gan spēkstacijas ēkas iekšpusē, gan atsevišķās ēkās vai atklātās vietās. Sadales ierīces bieži atrodas atklātā vietā. Elektrostacijas ēku var sadalīt sekcijās ar vienu vai vairākiem blokiem un palīgiekārtām, kas atdalītas no blakus esošām ēkas daļām. HES ēkā vai tās iekšpusē tiek izveidota montāžas vieta dažādu iekārtu montāžai un remontam un HES palīgdarbībām.

Autors uzstādītā jauda(iekš MW) atšķirt hidroelektrostacijas spēcīgs(St. 250), vidējs(līdz 25) un mazs(līdz 5). Hidroelektrostacijas jauda ir atkarīga no spiediena (atšķirības starp augšteces un lejteces līmeņiem ), hidrauliskajās turbīnās izmantotā ūdens plūsmas ātrums un hidrauliskās vienības efektivitāte. Vairāku iemeslu dēļ (piemēram, sakarā ar sezonālām ūdens līmeņa izmaiņām rezervuāros, energosistēmas slodzes mainīgumu, hidroagregātu vai hidrotehnisko būvju remontu u.c.) ūdens spiediens un plūsma ir pastāvīgi. mainās, un turklāt plūsma mainās, regulējot HES jaudu. Ir HES darbības režīma gada, nedēļas un dienas cikli.

Atbilstoši maksimāli izmantotajam spiedienam HES iedala augstspiediena(vairāk nekā 60 m), vidējs spiediens(no 25 līdz 60 m) un zems spiediens(no 3 līdz 25 m). Plakanās upēs spiediens reti pārsniedz 100 m, kalnainos apstākļos caur dambi var radīt spiedienu līdz 300 m un vairāk, un ar atvasināšanas palīdzību - līdz 1500 m. Hidroelektrostacijas iedalījums pēc izmantotā spiediena ir aptuvens, nosacīts.

Pēc ūdens resursu izmantošanas shēmas un spiediena koncentrācijas HES parasti iedala kanāls, gandrīz aizsprosts, novirzīšana ar spiediena un bezspiediena atvasināšanu, jaukta, sūkņu uzglabāšana un plūdmaiņas.

Upes ietekas un tuvu aizsprostu esošajos HES ūdens spiedienu rada dambis, kas aizsprosto upi un paaugstina ūdens līmeni augštecē. Tajā pašā laikā upes ielejas applūšana ir neizbēgama. Upju un aizsprostu tuvumā esošās hidroelektrostacijas tiek būvētas gan uz zemām augsta ūdens upēm, gan kalnu upēs, šaurās saspiestās ielejās. Upes ietekas HES raksturo galvas līdz 30-40 m.

Pie augstāka spiediena izrādās nepraktiski pārnest hidrostatisko ūdens spiedienu uz spēkstacijas ēku. Šajā gadījumā veids dambis Lejtecei piekļaujas hidroelektrostacija, kurā spiediena fronti visā garumā bloķē dambis, bet aiz dambja atrodas hidroelektrostacijas ēka.

Cita veida izkārtojums netālu no dambja Hidroelektrostacija atbilst kalnu apstākļiem ar relatīvi zemu upju caurplūdumu.

AT atvasinājums Upes krituma hidroelektriskā koncentrācija tiek veidota ar atvasinājumu palīdzību; ūdens izmantotā upes posma sākumā tiek novirzīts no upes kanāla pa vadu, ar slīpumu ievērojami mazāku par upes vidējo slīpumu šajā posmā un ar kanāla līkumu un pagriezienu iztaisnošanu. Atvasinājuma beigas tiek nogādātas HES ēkas vietā. Notekūdeņi tiek vai nu atgriezti upē, vai arī tiek ievadīti nākamajā novirzīšanas HES. Atvasināšana ir izdevīga, ja upes slīpums ir augsts.

Īpašu vietu starp HES ieņem sūknēšanas spēkstacijas(PSPP) un plūdmaiņu spēkstacijas(PES). Sūknēšanas elektrostacijas celtniecība ir saistīta ar pieaugošo pieprasījumu pēc maksimālās jaudas lielajās energosistēmās, kas nosaka maksimālo slodzes segšanai nepieciešamo ģenerēšanas jaudu. Sūknēšanas elektrostacijas spēja uzkrāt enerģiju balstās uz to, ka elektroenerģijas sistēmā noteiktu laiku brīvo elektroenerģiju izmanto sūknēšanas iekārtas, kuras, darbojoties sūkņa režīmā, sūknē ūdeni no plkst. rezervuāru augšējā uzglabāšanas baseinā. Slodzes maksimumu laikā uzkrātā enerģija atgriežas energosistēmā (ieplūst ūdens no augšējā baseina pildspalva un rotē hidrauliskās vienības, kas darbojas pašreizējā ģeneratora režīmā).

PES pārvērš jūras plūdmaiņu enerģiju elektroenerģijā. Paisuma un plūdmaiņu hidroelektrostaciju elektrisko jaudu dažu ar plūdmaiņu periodiskumu saistīto īpašību dēļ var izmantot tikai energosistēmās kopā ar regulējošo spēkstaciju enerģiju, kas kompensē plūdmaiņu elektrostaciju elektroenerģijas padeves pārtraukumus plūdmaiņu laikā. diena vai mēneši.

Hidroenerģijas resursu svarīgākā iezīme salīdzinājumā ar kurināmā un energoresursiem ir to nepārtraukta atjaunošana. Degvielas nepieciešamības trūkums HES nosaka zemās HES saražotās elektroenerģijas izmaksas. Tāpēc hidroelektrostaciju būvniecība, neskatoties uz ievērojamiem, specifiskiem kapitālieguldījumiem uz 1 kW uzstādītajai jaudai un ilgajam būvniecības laikam, bija un ir liela nozīme, īpaši, ja tas ir saistīts ar elektrointensīvu nozaru izvietojumu.

Atomelektrostacija (AES), spēkstacija, kurā atomu (kodolenerģija) tiek pārveidota elektroenerģijā. Atomelektrostacijas elektroenerģijas ģenerators ir kodolreaktors. Siltums, kas izdalās reaktorā dažu smago elementu kodola skaldīšanas ķēdes reakcijas rezultātā, pēc tam, tāpat kā tradicionālajās termoelektrostacijās (TPP), tiek pārvērsts elektroenerģijā. Atšķirībā no termoelektrostacijām, kas darbojas ar fosilo kurināmo, atomelektrostacijas darbojas kodoldegviela(pamatojoties uz 233 U, 235 U, 239 Pu). Konstatēts, ka pasaules kodoldegvielas (urāna, plutonija u.c.) energoresursi ievērojami pārsniedz organiskās degvielas (naftas, ogļu, dabasgāzes u.c.) dabas rezervju energoresursus. Tas paver plašas izredzes apmierināt strauji augošo pieprasījumu pēc degvielas. Turklāt ir jāņem vērā arvien pieaugošais ogļu un naftas patēriņš globālās ķīmiskās rūpniecības tehnoloģiskajām vajadzībām, kas kļūst par nopietnu termoelektrostaciju konkurentu. Neskatoties uz jaunu organiskās degvielas atradņu atklāšanu un tās ražošanas metožu uzlabošanu, pasaulē ir tendence relatīvi palielināt tās izmaksas. Tas rada vissarežģītākos apstākļus valstīm ar ierobežotām fosilā kurināmā rezervēm. Ir acīmredzama nepieciešamība pēc straujas kodolenerģijas attīstības, kas jau šobrīd ieņem ievērojamu vietu vairāku pasaules industriālo valstu enerģētikas bilancē.

Atomelektrostacijas shematiska diagramma ar kodolreaktors, kam ir ūdens dzesēšana, parādīts attēlā. 2. Siltums, kas rodas iekšā kodols reaktors dzesēšanas šķidrums, tiek uzņemts ar 1. kontūra ūdeni, kas tiek sūknēts caur reaktoru ar cirkulācijas sūkni. Uzkarsēts ūdens no reaktora nonāk siltummainī (tvaika ģeneratorā) 3, kur tas nodod reaktorā saņemto siltumu 2. kontūras ūdenim. Ūdens no 2. kontūras iztvaiko tvaika ģeneratorā, un veidojas tvaiks, kas pēc tam nonāk turbīnā 4.

Visbiežāk atomelektrostacijās tiek izmantoti 4 veidu termiskie neitronu reaktori:

1) ūdens-ūdens ar parastu ūdeni kā moderatoru un dzesēšanas šķidrumu;

2) grafīts-ūdens ar ūdens dzesēšanas šķidrumu un grafīta moderatoru;

3) smagais ūdens ar ūdens dzesēšanas šķidrumu un smagais ūdens kā moderators;

4) grafito - gāze ar gāzes dzesēšanas šķidrumu un grafīta moderatoru.

Pārsvarā izmantotā reaktora veida izvēli nosaka galvenokārt uzkrātā pieredze nesējreaktorā, kā arī nepieciešamo rūpniecisko iekārtu, izejvielu u.c.

Reaktors un tā atbalsta sistēmas ietver: pats reaktors ar bioloģisko aizsardzību , siltummaiņi, sūkņi vai gāzes pūšanas iekārtas, kas cirkulē dzesēšanas šķidrumu, cauruļvadi un armatūra ķēdes cirkulācijai, ierīces kodoldegvielas pārkraušanai, īpašas ventilācijas sistēmas, avārijas dzesēšana utt.

Lai pasargātu AES personālu no radiācijas iedarbības, reaktoru ieskauj bioloģiskā aizsardzība, kuras galvenais materiāls ir betons, ūdens, serpentīna smiltis. Reaktora ķēdes iekārtai jābūt pilnībā noslēgtai. Tiek nodrošināta sistēma dzesēšanas šķidruma iespējamās noplūdes vietu monitoringam, tiek veikti pasākumi, lai noplūžu un pārtraukumu parādīšanās ķēdē neradītu radioaktīvas emisijas un AES telpu un apkārtnes piesārņojumu. Radioaktīvais gaiss un neliels daudzums dzesēšanas šķidruma tvaiku, jo no ķēdes ir noplūdes, tiek izvadīts no bez uzraudzības atstātām AES telpām. īpaša sistēma ventilācija, kurā, lai izslēgtu gaisa piesārņojuma iespējamību, ir paredzēti tīrīšanas filtri un turēšanas gāzes turētāji. Dozimetriskās kontroles dienests uzrauga, kā AES personāls ievēro radiācijas drošības noteikumus.

AES, kuru ir visvairāk moderns izskats spēkstacijām ir vairākas būtiskas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem spēkstaciju veidiem: normālos darbības apstākļos tās absolūti nepiesārņo vide, neprasa saistīšanu ar izejvielu avotu un attiecīgi var novietot gandrīz jebkur. Jauno spēka agregātu jauda ir gandrīz vienāda jauda vidējais HES, tomēr uzstādītās jaudas noslodzes koeficients atomelektrostacijās (80%) ievērojami pārsniedz HES vai TES.

Atomelektrostacijām normālos darbības apstākļos praktiski nav būtisku trūkumu. Taču nevar nepamanīt atomelektrostaciju bīstamību iespējamos nepārvaramas varas apstākļos: zemestrīces, viesuļvētras uc - šeit vecie energobloku modeļi rada potenciālu teritoriju radiācijas piesārņojuma draudus nekontrolētas reaktora pārkaršanas dēļ.

Alternatīvie enerģijas avoti.

Saules enerģija.

Pēdējā laikā ir dramatiski pieaugusi interese par saules enerģijas izmantošanas problēmu, jo enerģijas potenciāls, kas balstīts uz tiešā saules starojuma izmantošanu, ir ārkārtīgi augsts.

Vienkāršākais saules starojuma savācējs ir nomelnējusi metāla (parasti alumīnija) loksne, kuras iekšpusē atrodas caurules, kurās cirkulē šķidrums. Uzsildīts ar kolektora absorbēto saules enerģiju, šķidrums tiek piegādāts tiešai lietošanai.

Saules enerģija ir viens no materiāliietilpīgākajiem enerģijas ražošanas veidiem. Saules enerģijas vērienīga izmantošana rada milzīgu nepieciešamību pēc materiāliem un līdz ar to arī darbaspēka resursiem izejvielu ieguvei, bagātināšanai, materiālu ražošanai, heliostatu, kolektoru, citu iekārtu ražošanai, un to transportēšana.

Līdz šim saules staru radītā elektriskā enerģija ir daudz dārgāka nekā tā, kas iegūta ar tradicionālām metodēm. Zinātnieki cer, ka eksperimenti, ko viņi veiks eksperimentālajās iekārtās un stacijās, palīdzēs atrisināt ne tikai tehniskas, bet arī ekonomiskas problēmas.

Vēja enerģija.

Kustīgo gaisa masu enerģija ir milzīga. Vēja enerģijas rezerves ir vairāk nekā simts reizes lielākas nekā visu planētas upju hidroenerģijas rezerves. Vēji pūš pastāvīgi un visur uz zemes. Klimata apstākļi ļauj attīstīt vēja enerģiju plašā teritorijā.

Taču mūsdienās ar vēju darbināmi dzinēji sedz tikai vienu tūkstošdaļu no pasaules enerģijas vajadzībām. Tāpēc vēja rata, jebkuras vēja elektrostacijas sirds, konstrukcijā ir iesaistīti lidmašīnu būvnieki, kuri spēj izvēlēties piemērotāko lāpstiņu profilu un izpētīt to vēja tunelī. Ar zinātnieku un inženieru pūlēm ir radītas dažādas modernu vēja turbīnu konstrukcijas.

Zemes enerģija.

Kopš seniem laikiem cilvēki ir zinājuši par gigantiskas enerģijas elementārajām izpausmēm, kas slēpjas dziļumos globuss. Cilvēces atmiņā glabājas leģendas par katastrofāliem vulkānu izvirdumiem, kas prasīja miljoniem cilvēku dzīvību, neatpazīstami mainīja daudzu vietu izskatu uz Zemes. Pat salīdzinoši neliela vulkāna izvirduma spēks ir kolosāls, tas daudzkārt pārsniedz lielāko cilvēka roku radīto spēkstaciju jaudu. Tiesa, par vulkānu izvirdumu enerģijas tiešu izmantošanu nav jārunā, pagaidām cilvēkiem nav iespējas šo nepaklausīgo elementu ierobežot.

Zemes enerģija ir piemērota ne tikai telpu apkurei, kā tas ir Islandē, bet arī elektroenerģijas ražošanai. Elektrostacijas, kurās izmanto karstos pazemes avotus, darbojas jau ilgu laiku. Pirmā šāda, joprojām diezgan mazjaudas, elektrostacija tika uzcelta 1904. gadā mazajā Itālijas pilsētiņā Larderello. Pamazām elektrostacijas jauda auga, sāka darboties arvien jauni agregāti, tika izmantoti jauni karstā ūdens avoti, un šodien stacijas jauda sasniegusi jau iespaidīgu 360 tūkstošu kilovatu vērtību.

Elektrības pārvade.

Transformatori.

Jūs esat iegādājies ZIL ledusskapi. Pārdevējs brīdināja, ka ledusskapis ir paredzēts tīkla spriegumam 220 V. Un jūsu mājā tīkla spriegums ir 127 V. Strupceļš? Nepavisam. Vienkārši ir jādara papildu izmaksas un nopirkt transformatoru.

Transformators- ļoti vienkārša ierīce, kas ļauj gan palielināt, gan samazināt spriegumu. Maiņstrāvas pārveidošana tiek veikta, izmantojot transformatorus. Pirmo reizi transformatorus 1878. gadā izmantoja krievu zinātnieks P. N. Jabločkovs, lai darbinātu viņa izgudrotās “elektriskās sveces”, kas tajā laikā bija jauns gaismas avots. P. N. Jabločkova ideju izstrādāja Maskavas universitātes darbinieks I. F. Usagins, kurš izstrādāja uzlabotus transformatorus.

Transformators sastāv no slēgta dzelzs serdeņa, uz kuras tiek uzliktas divas (dažreiz vairāk) spoles ar stiepļu tinumiem (1. att.). Viens no tinumiem, ko sauc par primāro, ir savienots ar maiņstrāvas sprieguma avotu. Otro tinumu, kuram ir pievienota “slodze”, t.i., ierīces un ierīces, kas patērē elektroenerģiju, sauc par sekundāro.

Transformatora darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas parādība. Kad maiņstrāva iet caur primāro tinumu, dzelzs kodolā parādās mainīga magnētiskā plūsma, kas katrā tinumā ierosina indukcijas EMF. Turklāt indukcijas emf momentānā vērtība eiekšā jebkuru primārā vai sekundārā tinuma pagriezienu saskaņā ar Faradeja likumu nosaka pēc formulas:

e = -Δ F/Δ t

Ja F= Ф 0 сosωt, tad

e = ω Ф 0grēksω t, vai

e =E 0 grēksω t ,

kur E 0 \u003d ω Ф 0 - EML amplitūda vienā pagriezienā.

Primārajā tinumā, kuram ir 1. lpp pagriezieni, kopējā indukcijas emf e 1 ir vienāds ar n 1 e.

Sekundārajā tinumā ir kopējais EML. e 2 ir vienāds ar n 2 e, kur 2. lpp ir šī tinuma apgriezienu skaits.

No tā izriet, ka

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

Sprieguma summa u 1 , attiecas uz primāro tinumu un EMF e 1 jābūt vienādam ar sprieguma kritumu primārajā tinumā:

u 1 + e 1 = i 1 R 1 , kur R 1 ir tinuma aktīvā pretestība, un i 1 ir strāva tajā. Šis vienādojums izriet tieši no vispārējā vienādojuma. Parasti tinuma aktīvā pretestība ir maza un biedrs i 1 R 1 var atstāt novārtā. Tāpēc

u 1 ≈ - e 1. (2)

Kad transformatora sekundārais tinums ir atvērts, strāva tajā neplūst, un notiek attiecība:

u 2 ≈ - e 2 . (3)

Tā kā emf momentānās vērtības e 1 un e 2 fāzes izmaiņas, tad to attiecību formulā (1) var aizstāt ar efektīvo vērtību attiecību E 1 unE 2 šie EMF vai, ņemot vērā vienādojumu (2) un (3), efektīvā sprieguma vērtību U attiecība 1 un U 2 .

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

Vērtība k sauc par transformācijas koeficientu. Ja k>1, tad transformators ir pazeminošs, ar k<1 - pieaug.

Kad sekundārā tinuma ķēde ir aizvērta, tajā plūst strāva. Tad attiecības u 2 ≈ - e 2 vairs nav precīzi apmierināts, un attiecīgi saikne starp U 1 un U 2 kļūst sarežģītāks nekā vienādojumā (4).

Saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu jaudai primārajā ķēdē jābūt vienādai ar jaudu sekundārajā ķēdē:

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

kur es 1 un es 2 - efektīvas spēka vērtības primārajā un sekundārajā tinumā.

No tā izriet, ka

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

Tas nozīmē, ka, vairākas reizes palielinot spriegumu ar transformatora palīdzību, mēs samazinām strāvu par tādu pašu daudzumu (un otrādi).

Sakarā ar neizbēgamajiem enerģijas zudumiem siltuma ģenerēšanai tinumos un dzelzs kodolā, vienādojumi (5) un (6) ir aptuveni izpildīti. Tomēr mūsdienu lieljaudas transformatoros kopējie zudumi nepārsniedz 2-3%.

Ikdienas praksē bieži nākas saskarties ar transformatoriem. Papildus tiem transformatoriem, kurus lietojam, negribot, tāpēc, ka rūpnieciskās ierīces ir paredzētas vienam spriegumam, bet pilsētas tīklā tiek izmantotas citas, bez tiem nākas saskarties ar automašīnu spolēm. Spole ir pakāpju transformators. Lai radītu dzirksteli, kas aizdedzina darba maisījumu, nepieciešams augsts spriegums, ko iegūstam no automašīnas akumulatora, vispirms ar slēdzi pārvēršot akumulatora līdzstrāvu maiņstrāvā. Ir viegli redzēt, ka līdz transformatora sildīšanai izmantotās enerģijas zudumam, pieaugot spriegumam, strāva samazinās un otrādi.

Metināšanas iekārtām ir nepieciešami pazeminoši transformatori. Metināšanai ir nepieciešamas ļoti lielas strāvas, un metināšanas iekārtas transformatoram ir tikai viens izejas pagrieziens.

Jūs droši vien pamanījāt, ka transformatora kodols ir izgatavots no plānām tērauda loksnēm. Tas tiek darīts, lai nezaudētu enerģiju sprieguma pārveidošanas laikā. Lokšņu materiālā virpuļstrāvām būs mazāka nozīme nekā cietā materiālā.

Mājās jums ir darīšana ar maziem transformatoriem. Kas attiecas uz jaudīgiem transformatoriem, tie ir milzīgas struktūras. Šajos gadījumos serdi ar tinumiem ievieto tvertnē, kas piepildīta ar dzesēšanas eļļu.

Elektrības pārvade

Elektrības patērētāji ir visur. To ražo salīdzinoši maz vietās kurināmā un ūdens resursu tuvumā. Tāpēc kļūst nepieciešams pārsūtīt elektrību attālumos, kas dažkārt sasniedz simtiem kilometru.

Bet elektroenerģijas pārvade lielos attālumos ir saistīta ar ievērojamiem zaudējumiem. Fakts ir tāds, ka, plūstot pa elektropārvades līnijām, strāva tās silda. Saskaņā ar Džoula-Lenca likumu līnijas vadu sildīšanai patērēto enerģiju nosaka pēc formulas

kur R ir līnijas pretestība. Ar garu līniju jaudas pārvade var kļūt kopumā neekonomiska. Lai samazinātu zudumus, jūs, protams, varat sekot līnijas pretestības R samazināšanas ceļam, palielinot vadu šķērsgriezuma laukumu. Bet, lai samazinātu R, piemēram, par 100, arī stieples masa jāpalielina par koeficientu 100. Ir skaidrs, ka nevar pieļaut tik lielus dārgā krāsainā metāla izdevumus, nemaz nerunājot par grūtībām nostiprināt smagos vadus uz augstiem mastiem utt. Tāpēc enerģijas zudumi līnijā tiek samazināti citā veidā: samazinot strāvu. rindā. Piemēram, strāvas samazināšana 10 reizes samazina vadītājos izdalītā siltuma daudzumu 100 reizes, t.i., tiek panākts tāds pats efekts kā simtkārtīgi nosverot stiepli.

Tā kā strāvas jauda ir proporcionāla strāvas stipruma un sprieguma reizinājumam, lai saglabātu pārraidīto jaudu, ir nepieciešams palielināt spriegumu pārvades līnijā. Turklāt, jo garāka ir pārvades līnija, jo izdevīgāk ir izmantot augstāku spriegumu. Tā, piemēram, augstsprieguma pārvades līnijā Volzhskaya HES - Maskava tiek izmantots 500 kV spriegums. Tikmēr maiņstrāvas ģeneratori tiek būvēti spriegumam, kas nepārsniedz 16-20 kV, jo augstākam spriegumam būtu nepieciešams veikt sarežģītākus īpašus pasākumus, lai izolētu tinumus un citas ģeneratoru daļas.

Tāpēc lielajās elektrostacijās tiek uzstādīti pakāpju transformatori. Transformators palielina spriegumu līnijā tik daudz, cik tas samazina strāvu. Jaudas zudums šajā gadījumā ir neliels.

Tiešai elektroenerģijas izmantošanai darbgaldu elektriskās piedziņas motoros, apgaismojuma tīklā un citiem mērķiem, jāsamazina spriegums līnijas galos. Tas tiek panākts, izmantojot pazeminošus transformatorus. Turklāt parasti sprieguma samazināšanās un attiecīgi strāvas stipruma palielināšanās notiek vairākos posmos. Katrā posmā spriegums kļūst mazāks, un elektrotīkla aptvertā zona kļūst arvien plašāka. Elektroenerģijas pārvades un sadales shēma ir parādīta attēlā.

Elektrostacijas vairākos valsts reģionos ir savienotas ar augstsprieguma elektropārvades līnijām, veidojot kopīgu elektrotīklu, kuram pieslēgti patērētāji. Šādu asociāciju sauc par energosistēmu. Energosistēma nodrošina nepārtrauktu enerģijas piegādi patērētājiem neatkarīgi no to atrašanās vietas.

Elektrības izmantošana.

Elektroenerģijas izmantošana dažādās zinātnes jomās.

20. gadsimts ir kļuvis par gadsimtu, kad zinātne iebrūk visās sabiedrības sfērās: ekonomikā, politikā, kultūrā, izglītībā utt. Protams, zinātne tieši ietekmē enerģētikas attīstību un elektroenerģijas apjomu. No vienas puses, zinātne veicina elektroenerģijas klāsta paplašināšanu un līdz ar to palielina tās patēriņu, bet, no otras puses, laikmetā, kad neatjaunojamo energoresursu neierobežota izmantošana apdraud nākamās paaudzes, attīstība. enerģijas taupīšanas tehnoloģijas un to ieviešana dzīvē kļūst par aktuāliem zinātnes uzdevumiem.

Apskatīsim šos jautājumus ar konkrētiem piemēriem. Aptuveni 80% no IKP pieauguma (iekšzemes kopprodukta) attīstītajās valstīs tiek panākts ar tehnisko inovāciju palīdzību, no kurām lielākā daļa ir saistīta ar elektroenerģijas izmantošanu. Viss jaunais rūpniecībā, lauksaimniecībā un ikdienā pie mums nonāk, pateicoties jaunām norisēm dažādās zinātnes nozarēs.

Tagad tos izmanto visās cilvēka darbības jomās: informācijas ierakstīšanai un glabāšanai, arhīvu veidošanai, tekstu sagatavošanai un rediģēšanai, zīmēšanas un grafisko darbu veikšanai, ražošanas un lauksaimniecības automatizēšanai. Ražošanas elektronizācija un automatizācija ir “otrās industriālās” jeb “mikroelektroniskās” revolūcijas svarīgākās sekas attīstīto valstu ekonomikās. Integrētās automatizācijas attīstība ir tieši saistīta ar mikroelektroniku, kuras kvalitatīvi jauns posms sākās pēc mikroprocesora izgudrošanas 1971. gadā - dažādās ierīcēs iebūvēta mikroelektroniskā loģiskā iekārta to darbības kontrolei.

Mikroprocesori ir paātrinājuši robotikas izaugsmi. Lielākā daļa mūsdienās izmantoto robotu pieder tā sauktajai pirmajai paaudzei, un tiek izmantoti metināšanai, griešanai, presēšanai, pārklāšanai utt. Tos aizstājošie otrās paaudzes roboti ir aprīkoti ar vides atpazīšanas ierīcēm. Un roboti - trešās paaudzes "intelektuāļi" "redzēs", "jutīs", "dzirdēs". Zinātnieki un inženieri par prioritārākajām robotu pielietošanas jomām nosauc kodolenerģiju, kosmosa izpēti, transportu, tirdzniecību, noliktavu, medicīnisko aprūpi, atkritumu pārstrādi, okeāna dibena bagātību attīstību. Lielākā daļa robotu darbojas ar elektrisko enerģiju, taču robotu elektroenerģijas patēriņa pieaugumu kompensē enerģijas izmaksu samazinājums daudzos energoietilpīgos ražošanas procesos, ieviešot viedākas metodes un jaunus enerģiju taupošus tehnoloģiskos procesus.

Bet atpakaļ pie zinātnes. Visas jaunās teorētiskās izstrādes tiek pārbaudītas eksperimentāli pēc datora aprēķiniem. Un, kā likums, šajā posmā pētījumi tiek veikti, izmantojot fiziskos mērījumus, ķīmiskās analīzes utt. Šeit zinātniskās pētniecības instrumenti ir daudzveidīgi – neskaitāmi mērinstrumenti, paātrinātāji, elektronmikroskopi, magnētiskās rezonanses tomogrāfi u.c. Lielākā daļa šo eksperimentālās zinātnes instrumentu darbojas ar elektrisko enerģiju.

Zinātne komunikāciju un komunikāciju jomā attīstās ļoti strauji. Satelīta sakari tiek izmantoti ne tikai kā starptautiskās saziņas līdzeklis, bet arī ikdienā – satelītantenas mūsu pilsētā nav nekas neparasts. Jauni saziņas līdzekļi, piemēram, šķiedru tehnoloģija, var ievērojami samazināt elektroenerģijas zudumus signālu pārraidīšanas procesā lielos attālumos.

Zinātne un vadības sfēra netika apieta. Attīstoties zinātniskajai un tehnoloģiskajai revolūcijai, paplašinās cilvēka darbības ražošanas un neražošanas sfēras, vadība sāk spēlēt arvien nozīmīgāku lomu to efektivitātes uzlabošanā. No mākslas veida, līdz nesenam laikam, balstoties uz pieredzi un intuīciju, vadība tagad ir kļuvusi par zinātni. Vadības zinātni, vispārīgos informācijas saņemšanas, uzglabāšanas, pārsūtīšanas un apstrādes likumus sauc par kibernētiku. Šis termins cēlies no grieķu vārdiem "stūrmanis", "stūrmanis". Tas ir atrodams seno grieķu filozofu rakstos. Taču patiesībā tā jaundzimšana notika 1948. gadā pēc amerikāņu zinātnieka Norberta Vīnera grāmatas "Kibernētika" publicēšanas.

Pirms "kibernētiskās" revolūcijas sākuma pastāvēja tikai papīra datorzinātne, kuras galvenais uztveres līdzeklis bija cilvēka smadzenes un kas neizmantoja elektrību. "Kibernētiskā" revolūcija radīja principiāli citu - mašīninformātiku, kas atbilst gigantiski palielinātajām informācijas plūsmām, kuras enerģijas avots ir elektrība. Ir radīti pilnīgi jauni informācijas iegūšanas, tās uzkrāšanas, apstrādes un pārraidīšanas līdzekļi, kas kopā veido sarežģītu informācijas struktūru. Tajā ietilpst automatizētas vadības sistēmas (automatizētās vadības sistēmas), informācijas datu bankas, automatizētās informācijas bāzes, datorcentri, video termināļi, kopētāji un telegrāfa iekārtas, valsts mēroga informācijas sistēmas, satelītu un ātrgaitas optisko šķiedru sakaru sistēmas - tas viss ir neierobežoti paplašinājis elektroenerģijas izmantošanas apjoms.

Daudzi zinātnieki uzskata, ka šajā gadījumā runa ir par jaunu "informācijas" civilizāciju, kas nomaina tradicionālo industriālā tipa sabiedrības organizāciju. Šo specializāciju raksturo šādas svarīgas iezīmes:

· plaša informācijas tehnoloģiju izmantošana materiālajā un nemateriālajā ražošanā, zinātnes, izglītības, veselības aprūpes u.c. jomā;

plaša dažādu datu banku tīkla klātbūtne, tostarp publiska izmantošana;

informācijas transformācija par vienu no svarīgākajiem ekonomiskās, nacionālās un personīgās attīstības faktoriem;

brīva informācijas aprite sabiedrībā.

Šāda pāreja no industriālas sabiedrības uz "informācijas civilizāciju" kļuva iespējama lielā mērā pateicoties enerģētikas attīstībai un ērta enerģijas veida nodrošināšanai pārvadē un lietošanā - elektroenerģijā.

Elektroenerģija ražošanā.

Mūsdienu sabiedrība nav iedomājama bez ražošanas darbību elektrifikācijas. Jau 80. gadu beigās vairāk nekā 1/3 no visa pasaulē patērētās enerģijas tika veikta elektroenerģijas veidā. Līdz nākamā gadsimta sākumam šī proporcija var pieaugt līdz 1/2. Šāds elektroenerģijas patēriņa pieaugums primāri ir saistīts ar tās patēriņa pieaugumu rūpniecībā. Lielākā daļa rūpniecības uzņēmumu strādā ar elektroenerģiju. Liels elektroenerģijas patēriņš ir raksturīgs tādām energoietilpīgajām nozarēm kā metalurģija, alumīnija un mašīnbūves nozare.

Elektrība mājā.

Elektrība ikdienas dzīvē ir būtisks palīgs. Mēs ar to saskaramies katru dienu, un, iespējams, vairs nevaram iedomāties savu dzīvi bez tā. Atcerieties pēdējo reizi, kad izslēdzāt gaismu, tas ir, jūsu māja nesaņēma elektrību, atcerieties, kā jūs zvērējāt, ka jums nav laika nekam un jums ir vajadzīga gaisma, jums bija nepieciešams televizors, tējkanna un vēl daudz citu. elektroierīces. Galu galā, ja mēs esam uz visiem laikiem atslēgti no enerģijas, mēs vienkārši atgriezīsimies tajos senajos laikos, kad ēdiens tika gatavots uz uguns un dzīvoja aukstos vigvamos.

Elektrības nozīmi mūsu dzīvē var aptvert ar veselu dzejoli, tā ir tik svarīga mūsu dzīvē un mēs esam tik ļoti pieraduši. Mēs gan vairs nepamanām, ka viņa nāk mūsu mājās, bet, kad viņa tiek izslēgta, kļūst ļoti neērti.

Novērtē elektrību!

Bibliogrāfija.

1. S.V.Gromova mācību grāmata "Fizika, 10.klase". Maskava: Apgaismība.

2. Jaunā fiziķa enciklopēdiskā vārdnīca. Savienojums. V.A. Čujanovs, Maskava: Pedagoģija.

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

4. Koltuns M. Fizikas pasaule. Maskava.

5. Enerģijas avoti. Fakti, problēmas, risinājumi. Maskava: Zinātne un tehnoloģija.

6. Netradicionālie enerģijas avoti. Maskava: zināšanas.

7. Yudasin L.S. Enerģija: problēmas un cerības. Maskava: Apgaismība.

8. Podgornijs A.N. Ūdeņraža enerģija. Maskava: Nauka.

K kategorija: Elektromontāžas darbi

Elektriskās enerģijas ražošana

Elektroenerģija (elektrība) ir vismodernākais enerģijas veids, un to izmanto visās materiālu ražošanas sfērās un nozarēs. Tās priekšrocības ietver iespēju pārraidīt lielos attālumos un pārveidot par cita veida enerģiju (mehānisko, termisko, ķīmisko, gaismas utt.).

Elektroenerģija tiek ražota īpašos uzņēmumos - spēkstacijās, kas pārvērš elektroenerģijā cita veida enerģiju: ķīmisko, degvielu, ūdeni, vēju, sauli, kodolenerģiju.

Iespēja pārvadīt elektroenerģiju lielos attālumos ļauj būvēt spēkstacijas netālu no kurināmā vietām vai augsta ūdens upēs, kas ir ekonomiskāk nekā transportēt lielu daudzumu degvielas uz elektrostacijām, kas atrodas netālu no elektroenerģijas patērētājiem.

Atkarībā no izmantotās enerģijas veida ir termiskās, hidrauliskās, atomelektrostacijas. Elektrostacijas, kas izmanto vēja enerģiju un saules gaismas siltumu, joprojām ir mazjaudas elektroenerģijas avoti, kam nav rūpnieciskas nozīmes.

Termoelektrostacijās izmanto siltumenerģiju, kas iegūta, katlu krāsnīs sadedzinot cieto kurināmo (ogles, kūdru, degslānekli), šķidro (mazuts) un gāzveida (dabasgāzi, domnu un koksa gāzi).

Siltumenerģija tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā, griežoties turbīnai, kas tiek pārveidota par elektroenerģiju ģeneratorā, kas savienots ar turbīnu. Ģenerators kļūst par elektroenerģijas avotu. Termoelektrostacijas izceļas pēc primārā dzinēja veida: tvaika turbīna, tvaika dzinējs, iekšdedzes dzinējs, lokomobilis, gāzes turbīna. Turklāt tvaika turbīnu spēkstacijas iedala kondensācijas un koģenerācijas elektrostacijās. Kondensācijas stacijas apgādā patērētājus tikai ar elektroenerģiju. Izplūdes tvaiki iziet cauri dzesēšanas ciklam un, pārvēršoties kondensātā, atkal tiek ievadīti katlā.

Patērētāju apgādi ar siltumenerģiju un elektroenerģiju veic siltummezgli, ko sauc par koģenerācijas stacijām (CHP). Šajās stacijās siltumenerģija tikai daļēji tiek pārvērsta elektroenerģijā un galvenokārt tiek tērēta rūpniecības uzņēmumu un citu elektrostaciju tiešā tuvumā esošo patērētāju apgādāšanai ar tvaiku un karstu ūdeni.

Uz upēm tiek būvētas hidroelektrostacijas (HES), kas elektrostacijām ir neizsīkstošs enerģijas avots. Tie plūst no augstienēm uz zemienēm un tāpēc spēj veikt mehānisku darbu. Hidroelektrostacijas tiek būvētas uz kalnu upēm, izmantojot dabisko ūdens spiedienu. Uz līdzenām upēm spiediens tiek mākslīgi radīts, izbūvējot dambjus, jo abās dambja pusēs ūdens līmeņi atšķiras. Hidroturbīnas ir primārie dzinēji hidroelektrostacijās, kurās ūdens plūsmas enerģija tiek pārvērsta mehāniskajā enerģijā.

Ūdens rotē hidroturbīnas lāpstiņriteni un ģeneratoru, savukārt hidroturbīnas mehāniskā enerģija tiek pārvērsta ģeneratora radītajā elektroenerģijā. Hidroelektrostacijas celtniecība līdztekus elektroenerģijas ražošanas uzdevumam risina arī citu tautsaimniecības nozīmes uzdevumu kompleksu - upju kuģošanas uzlabošanu, sauso zemju apūdeņošanu un laistīšanu, ūdens apgādes uzlabošanu pilsētām un rūpniecības uzņēmumiem.

Atomelektrostacijas (AES) tiek klasificētas kā termiskās tvaika turbīnu stacijas, kas nedarbojas ar fosilo kurināmo, bet kā enerģijas avotu izmanto siltumu, kas iegūts kodoldegvielas (degvielas) atomu - urāna vai plutonija - kodolskaldīšanas procesā. Atomelektrostacijās katlu bloku lomu pilda kodolreaktori un tvaika ģeneratori.

Patērētāju elektroapgāde galvenokārt tiek veikta no elektrotīkliem, kas apvieno vairākas elektrostacijas. Spēkstaciju paralēla darbība kopējā elektrotīklā nodrošina racionālu slodzes sadali starp elektrostacijām, ekonomiskāko elektroenerģijas ražošanu, staciju uzstādītās jaudas labāku izmantošanu, paaugstinot elektroapgādes drošumu patērētājiem un apgādājot tos ar elektroenerģiju ar normāli kvalitātes rādītāji frekvences un sprieguma ziņā.

Apvienošanas nepieciešamību rada elektrostaciju nevienlīdzīgā slodze. Patērētāju pieprasījums pēc elektroenerģijas krasi mainās ne tikai dienas laikā, bet arī dažādos gada laikos. Ziemā palielinās elektroenerģijas patēriņš apgaismojumam. Lauksaimniecībā elektrība vasarā ir nepieciešama lielos daudzumos lauku darbiem un apūdeņošanai.

Staciju noslogojuma pakāpes atšķirība ir īpaši jūtama ar ievērojamu attālumu starp elektroenerģijas patēriņa apgabaliem viena no otras virzienā no austrumiem uz rietumiem, kas izskaidrojams ar atšķirību rīta stundu iestāšanās laikā. un vakara slodzes maksimums. Lai nodrošinātu patērētājiem elektroapgādes drošumu un labāk izmantotu dažādos režīmos strādājošo elektrostaciju jaudu, tās tiek apvienotas enerģētikā vai elektrosistēmās, izmantojot augstsprieguma elektrotīklus.

Tiek saukts spēkstaciju, elektrolīniju un siltumtīklu, kā arī elektroenerģijas un siltumenerģijas uztvērēju kopums, ko vienā veselumā savieno režīma kopība un elektroenerģijas un siltumenerģijas ražošanas un patēriņa procesa nepārtrauktība. enerģētikas sistēma (enerģijas sistēma). Elektrosistēma, kas sastāv no dažāda sprieguma apakšstacijām un pārvades līnijām, ir daļa no energosistēmas.

Atsevišķu reģionu energosistēmas savukārt ir savstarpēji savienotas paralēlai darbībai un veido lielas sistēmas, piemēram, PSRS Eiropas daļas vienotā enerģētikas sistēma (UES), Sibīrijas, Kazahstānas, Centrālāzijas vienotās sistēmas u.c. .

Koģenerācijas stacijas un rūpnīcu elektrostacijas parasti tiek pieslēgtas tuvākās energosistēmas elektrotīklam, izmantojot ģeneratora sprieguma līnijas 6 un 10 kV vai augstāka sprieguma līnijās (35 kV un augstākas) caur transformatoru apakšstacijām. Jaudīgo reģionālo elektrostaciju saražotās enerģijas pārvade uz elektrotīklu patērētāju apgādei tiek veikta pa augstsprieguma līnijām (110 kV un augstāka).

- Elektroenerģijas ražošana