Podsumowanie: Produkcja, przesyłanie i użytkowanie energii elektrycznej. Produkcja, przesył i zużycie energii elektrycznej

I. Wstęp
II Produkcja i wykorzystanie energii elektrycznej
1. Wytwarzanie energii
1.1 Generator
2. Wykorzystanie energii elektrycznej
III Transformatory
1. Spotkanie
2. Klasyfikacja
3. Urządzenie
4. Charakterystyka
5. Tryby
5.1 Na biegu jałowym
5.2 Tryb zwarcia
5.3 Tryb ładowania
IV Przenoszenie mocy
V GOELRO
1. Historia
2. Wyniki
VI Lista referencji

I. Wstęp

Elektryczność, jedna z najbardziej ważne gatunki energia odgrywa ważną rolę w nowoczesny świat. Jest rdzeniem gospodarek państw, decydującym o ich pozycji na arenie międzynarodowej i poziomie rozwoju. Corocznie inwestuje się ogromne sumy pieniędzy w rozwój branż naukowych związanych z elektrycznością.
Energia elektryczna jest integralną częścią Życie codzienne Dlatego ważne jest posiadanie informacji o cechach jego produkcji i użytkowania.

II. Produkcja i wykorzystanie energii elektrycznej

1. Wytwarzanie energii

Wytwarzanie energii elektrycznej to wytwarzanie energii elektrycznej poprzez przetwarzanie jej z innych rodzajów energii za pomocą specjalnych urządzeń technicznych.
Aby wytworzyć energię elektryczną, użyj:
Generator elektryczny to maszyna elektryczna, w której Praca mechaniczna przekształcone w energię elektryczną.
Bateria słoneczna lub fotokomórka - urządzenie elektroniczne przetwarzające energię promieniowanie elektromagnetyczne, głównie w zakresie światła, na energię elektryczną.
Chemiczne źródła prądu - zamiana części energii chemicznej na energię elektryczną poprzez reakcję chemiczną.
Radioizotopowe źródła energii elektrycznej to urządzenia, które wykorzystują energię uwalnianą podczas rozpadu promieniotwórczego do podgrzewania chłodziwa lub przekształcania go w energię elektryczną.
Energia elektryczna wytwarzana jest w elektrowniach: cieplnych, hydraulicznych, jądrowych, słonecznych, geotermalnych, wiatrowych i innych.
Praktycznie we wszystkich elektrowniach o znaczeniu przemysłowym stosuje się następujący schemat: energia pierwotnego nośnika energii za pomocą specjalnego urządzenia jest najpierw przekształcana w energię mechaniczną ruchu obrotowego, która jest przekazywana do specjalnej maszyny elektrycznej - generatora , gdzie jest generowany Elektryczność.
Trzy główne typy elektrowni: elektrownie cieplne, elektrownie wodne, elektrownie jądrowe
Wiodącą rolę w elektroenergetyce wielu krajów odgrywają elektrociepłownie (TPP).
Elektrociepłownie wymagają ogromnych ilości paliwa organicznego, a jego rezerwy maleją, a koszty stale rosną ze względu na coraz trudniejsze warunki produkcji i odległości transportowe. Współczynnik wykorzystania paliwa w nich jest dość niski (nie więcej niż 40%), a ilość zanieczyszczających odpadów środowisko, są świetne.
Ekonomiczne, techniczno-ekonomiczne i czynniki środowiskowe nie pozwalają na traktowanie elektrowni cieplnych jako obiecującego sposobu wytwarzania energii elektrycznej.
Najbardziej ekonomiczne są elektrownie wodne (HPP). Ich sprawność sięga 93%, a koszt jednej kWh jest 5 razy tańszy niż w przypadku innych metod wytwarzania energii elektrycznej. Korzystają z niewyczerpanego źródła energii, są obsługiwane przez minimalną liczbę pracowników i są dobrze uregulowane. Nasz kraj zajmuje wiodącą pozycję na świecie pod względem wielkości i mocy poszczególnych elektrowni wodnych i bloków.
Jednak tempo rozwoju jest ograniczone przez znaczne koszty i czas budowy, ze względu na oddalenie placów budowy HPP od główne miasta, brak dróg, trudne warunki budowlane, wpływ sezonowości reżimu rzeki, zbiorniki są zalane duże powierzchnie cenne tereny nadrzeczne, duże zbiorniki mają negatywny wpływ sytuacja ekologiczna, potężne elektrownie wodne można budować tylko w miejscach, w których dostępne są odpowiednie zasoby.
Elektrownie jądrowe (EJ) działają na tej samej zasadzie co elektrownie cieplne, tzn. energia cieplna pary zamieniana jest na energię mechaniczną obrotu wału turbiny, który napędza generator, gdzie energia mechaniczna zamieniana jest na energię elektryczną.
Główną zaletą elektrowni jądrowych jest niewielka ilość zużywanego paliwa (1 kg wzbogaconego uranu zastępuje 2,5 tys. ton węgla), dzięki czemu elektrownie jądrowe mogą być budowane na dowolnych obszarach niedoborowych. Ponadto zapasy uranu na Ziemi przewyższają zapasy tradycyjnego paliwa mineralnego, a przy bezawaryjnej pracy elektrowni jądrowych mają niewielki wpływ na środowisko.
Główną wadą elektrowni jądrowych jest możliwość wystąpienia awarii o katastrofalnych skutkach, których zapobieganie wymaga poważnych środków bezpieczeństwa. Ponadto elektrownie jądrowe są słabo uregulowane (całkowite ich zatrzymanie lub uruchomienie zajmuje kilka tygodni), a technologie przetwarzania odpadów promieniotwórczych nie zostały opracowane.
Energetyka jądrowa stała się jedną z wiodących gałęzi przemysłu Gospodarka narodowa i nadal szybko się rozwija, zapewniając bezpieczeństwo i przyjazność dla środowiska.

1.1 Generator

Generator elektryczny to urządzenie, w którym nieelektryczne formy energii (mechaniczna, chemiczna, cieplna) są zamieniane na energię elektryczną.
Zasada działania generatora opiera się na zjawisku Indukcja elektromagnetyczna gdy w przewodniku poruszającym się w polu magnetycznym i przekraczającym jego pole magnetyczne linie siły, indukowane jest pole elektromagnetyczne, dlatego taki przewodnik może być przez nas traktowany jako źródło energia elektryczna.
Metoda uzyskiwania indukowanego emf, w którym przewodnik porusza się w polu magnetycznym, poruszając się w górę lub w dół, jest bardzo niewygodna w jej praktycznym zastosowaniu. Dlatego generatory wykorzystują nie prostoliniowy, ale obrotowy ruch przewodnika.
Głównymi częściami każdego generatora są: system magnesów lub najczęściej elektromagnesów, które wytwarzają pole magnetyczne oraz system przewodników, które przecinają to pole magnetyczne.
Generator prąd przemienny- maszyna elektryczna, która zamienia energię mechaniczną na energię elektryczną prądu przemiennego. Większość alternatorów wykorzystuje wirujące pole magnetyczne.

Kiedy obracasz ramkę, zmienia się strumień magnetyczny przez to, więc indukuje się w nim pole elektromagnetyczne. Ponieważ rama jest połączona z zewnętrznym obwodem elektrycznym za pomocą kolektora prądu (pierścienie i szczotki), w ramie i obwodzie zewnętrznym powstaje prąd elektryczny.
Przy równomiernym obrocie ramy kąt obrotu zmienia się zgodnie z prawem:

Strumień magnetyczny przez ramę również zmienia się w czasie, jego zależność jest określona przez funkcję:

gdzie S− powierzchnia ramy.
Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej Faradaya, pole elektromagnetyczne indukcji występującej w ramie wynosi:

gdzie jest amplituda pola elektromagnetycznego indukcji.
Kolejną wartością charakteryzującą generator jest siła prądu wyrażona wzorem:

gdzie i to aktualna siła w danym momencie, Jestem- amplituda natężenia prądu (maksymalna wartość natężenia prądu w wartości bezwzględnej), c- przesunięcie fazowe między fluktuacjami prądu i napięcia.
Napięcie elektryczne na zaciskach generatora zmienia się zgodnie z prawem sinusoidalnym lub cosinusoidalnym:

Prawie wszystkie generatory zainstalowane w naszych elektrowniach to generatory prądu trójfazowego. Zasadniczo każdy taki generator jest połączeniem w jednej maszynie elektrycznej trzech generatorów prądu przemiennego, zaprojektowanym w taki sposób, że indukowane w nich pola elektromagnetyczne są przesunięte względem siebie o jedną trzecią okresu:

2. Wykorzystanie energii elektrycznej

Zasilacz przedsiębiorstwa przemysłowe. Przedsiębiorstwa przemysłowe zużywają 30-70% energii elektrycznej wytwarzanej w ramach systemu elektroenergetycznego. Znaczące rozproszenie konsumpcji przemysłowej jest determinowane przez rozwój przemysłu i warunki klimatyczne różne kraje.
Zasilanie transportu zelektryfikowanego. Podstacje prostownikowe do transportu elektrycznego DC(miejskie, przemysłowe, międzymiastowe) oraz podstacje międzymiastowego transportu elektrycznego na prąd przemienny zasilane są energią elektryczną z sieci elektryczne EES.
Zasilanie odbiorców domowych. Ta grupa PE obejmuje szeroką gamę budynków zlokalizowanych w dzielnicach mieszkaniowych miast i miasteczek. To jest - budynki mieszkalne, budynki administracyjne i zarządcze, placówki oświatowe i naukowe, sklepy, budynki służby zdrowia, cele kulturalne i masowe, Żywnościowy itp.

III. transformatory

Transformator - statyczny urządzenie elektromagnetyczne, który ma dwa lub jeszcze uzwojenia sprzężone indukcyjnie i przeznaczone do przetwarzania jednego (pierwotnego) układu prądu przemiennego na inny (wtórny) układ prądu przemiennego za pomocą indukcji elektromagnetycznej.

Schemat urządzenia transformatorowego

1 - uzwojenie pierwotne transformatora
2 - obwód magnetyczny
3 - uzwojenie wtórne transformatora
F- kierunek strumienia magnetycznego
U 1- napięcie na uzwojeniu pierwotnym
U 2- napięcie na uzwojeniu wtórnym

Pierwsze transformatory z otwartym obwodem magnetycznym zaproponował w 1876 roku P.N. Yablochkov, który używał ich do zasilania elektrycznej „świecy”. W 1885 roku węgierscy naukowcy M. Deri, O. Blaty, K. Zipernovsky opracowali jednofazowe transformatory przemysłowe z zamkniętym obwodem magnetycznym. W latach 1889-1891. M.O. Dolivo-Dobrovolsky zaproponował transformator trójfazowy.

1. Spotkanie

Transformatory znajdują szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach:
Do przesyłu i dystrybucji energii elektrycznej
Zazwyczaj w elektrowniach generatory prądu przemiennego wytwarzają energię elektryczną o napięciu 6-24 kV, a przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości przy znacznie wyższych napięciach (110, 220, 330, 400, 500 i 750 kV) jest opłacalne. . Dlatego w każdej elektrowni zainstalowane są transformatory zwiększające napięcie.
Dystrybucja energii elektrycznej pomiędzy przedsiębiorstwami przemysłowymi, rozliczenia, w miastach i obszary wiejskie, a także wewnątrz przedsiębiorstw przemysłowych, jest wytwarzany liniami napowietrznymi i kablowymi o napięciu 220, 110, 35, 20, 10 i 6 kV. Dlatego transformatory muszą być zainstalowane we wszystkich węzłach dystrybucyjnych, które obniżają napięcie do 220, 380 i 660 V.
Zapewnienie pożądanego obwodu do włączania zaworów w urządzeniach przekształtnikowych i dopasowania napięcia na wyjściu i wejściu przekształtnika (transformatory przekształtnikowe).
Do różnych celów technologicznych: spawanie ( transformatory spawalnicze), zasilanie instalacji elektrotermicznych (transformatory pieców elektrycznych) itp.
Do zasilania różnych obwodów sprzętu radiowego, sprzętu elektronicznego, urządzeń łączności i automatyki, sprzętu AGD, do separacji obwodów elektrycznych różnych elementów tych urządzeń, do dopasowywania napięcia itp.
Uwzględnienie elektrycznych przyrządów pomiarowych i niektórych urządzeń (przekaźniki itp.) w obwodach elektrycznych wysokiego napięcia lub w obwodach, przez które przepływają duże prądy, w celu rozszerzenia granic pomiarowych i zapewnienia bezpieczeństwa elektrycznego. (transformatory pomiarowe)

2. Klasyfikacja

Klasyfikacja transformatora:

Po uzgodnieniu: moc ogólna (stosowana w liniach przesyłowych i dystrybucyjnych) i specjalna aplikacja(piec, prostownik, spawarka, transformatory radiowe).
Według rodzaju chłodzenia: z chłodzeniem powietrzem (transformatory suche) i olejem (transformatory olejowe).
Według liczby faz po stronie pierwotnej: jednofazowe i trójfazowe.
W zależności od kształtu obwodu magnetycznego: pręt, zbrojony, toroidalny.
Według liczby uzwojeń na fazę: dwuuzwojeniowy, trójuzwojeniowy, wielouzwojeniowy (więcej niż trzy uzwojenia).
Zgodnie z projektem uzwojeń: z uzwojeniami koncentrycznymi i przemiennymi (dyskowymi).

3. Urządzenie

Najprostszy transformator (transformator jednofazowy) to urządzenie składające się ze stalowego rdzenia i dwóch uzwojeń.

Zasada działania jednofazowego transformatora dwuuzwojeniowego
Rdzeń magnetyczny to system magnetyczny transformatora, przez który zamyka się główny strumień magnetyczny.
Po przyłożeniu napięcia przemiennego do uzwojenia pierwotnego w uzwojeniu wtórnym indukowana jest siła elektromotoryczna o tej samej częstotliwości. Jeśli odbiornik elektryczny jest podłączony do uzwojenia wtórnego, wówczas powstaje w nim prąd elektryczny i na zaciskach wtórnych transformatora ustawia się napięcie, które jest nieco mniejsze niż pole elektromagnetyczne i w stosunkowo niewielkim stopniu zależy od obciążenia.

Symbol transformatora:
a) - transformator z rdzeniem stalowym, b) - transformator z rdzeniem ferrytowym

4. Charakterystyka transformatora

Moc znamionowa transformatora to moc, dla której został zaprojektowany.
Znamionowe napięcie pierwotne - napięcie, dla którego zaprojektowane jest uzwojenie pierwotne transformatora.
Znamionowe napięcie wtórne - napięcie na zaciskach uzwojenia wtórnego uzyskiwane na biegu jałowym transformatora oraz napięcie znamionowe na zaciskach uzwojenia pierwotnego.
Prądy znamionowe, określone przez odpowiednie wartości nominalne moc i napięcie.
Najwyższe napięcie znamionowe transformatora jest najwyższym z napięć znamionowych uzwojeń transformatora.
Najniższe napięcie znamionowe jest najmniejszym z napięć znamionowych uzwojeń transformatora.
Średnie napięcie znamionowe - napięcie znamionowe, które jest pośrednie pomiędzy najwyższym i najniższym napięciem znamionowym uzwojeń transformatora.

5. Tryby

5.1 Na biegu jałowym

Tryb jałowy - tryb pracy transformatora, w którym uzwojenie wtórne transformatora jest otwarte, a do zacisków uzwojenia pierwotnego podawane jest napięcie przemienne.

W uzwojeniu pierwotnym transformatora podłączonego do źródła prądu przemiennego płynie prąd, w wyniku czego w rdzeniu pojawia się zmienny strumień magnetyczny Φ przenikając oba uzwojenia. Ponieważ Φ jest takie samo w obu uzwojeniach transformatora, zmiana Φ prowadzi do pojawienia się tego samego indukcyjnego pola elektromagnetycznego na każdym obrocie uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Chwilowa wartość indukcji emf mi w każdym obrocie uzwojenia jest taki sam i jest określony wzorem:

gdzie jest amplituda pola elektromagnetycznego w jednym obrocie.
Amplituda indukcyjnego pola elektromagnetycznego w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym będzie proporcjonalna do liczby zwojów w odpowiednim uzwojeniu:

gdzie N 1 oraz N 2- liczba zwojów w nich.
Spadek napięcia na uzwojeniu pierwotnym, podobnie jak na rezystorze, jest bardzo mały w porównaniu do ε 1, a zatem dla efektywne wartości napięcie w pierwotnym U 1 i drugorzędny U 2 uzwojenia, prawdziwe będzie następujące wyrażenie:

K- współczynnik transformacji. Na K>1 transformator obniżający napięcie i kiedy K<1 - повышающий.

5.2 Tryb zwarcia

Tryb zwarcia - stan, w którym wyjścia uzwojenia wtórnego są zwarte przewodem prądowym o rezystancji równej zero ( Z=0).

Zwarcie transformatora w warunkach pracy tworzy tryb awaryjny, ponieważ prąd wtórny, a więc pierwotny, wzrasta kilkadziesiąt razy w porównaniu z prądem znamionowym. Dlatego w obwodach z transformatorami zapewnione jest zabezpieczenie, które w przypadku zwarcia automatycznie wyłącza transformator.

Należy rozróżnić dwa tryby zwarcia:

Tryb awaryjny - gdy uzwojenie wtórne jest zamknięte przy znamionowym napięciu pierwotnym. Przy takim obwodzie prądy wzrastają 15–20 razy. Uzwojenie jest zdeformowane, a izolacja zwęglona. Żelazo również się pali. To jest tryb trudny. Zabezpieczenie maksymalne i gazowe odłącza transformator od sieci w przypadku zwarcia awaryjnego.

Eksperymentalny tryb zwarcia to tryb, w którym uzwojenie wtórne jest zwarte, a tak obniżone napięcie jest dostarczane do uzwojenia pierwotnego, gdy prąd znamionowy przepływa przez uzwojenia - jest to U K- napięcie zwarcia.

W warunkach laboratoryjnych można przeprowadzić testowe zwarcie transformatora. W tym przypadku, wyrażone w procentach, napięcie U K, w ja 1 \u003d ja 1 nom wyznaczyć u K i nazywa się napięciem zwarciowym transformatora:

gdzie U 1nom- znamionowe napięcie pierwotne.

Jest to cecha transformatora wskazana w paszporcie.

5.3 Tryb ładowania

Tryb obciążenia transformatora to tryb pracy transformatora w obecności prądów w co najmniej dwóch jego uzwojeniach głównych, z których każde jest zamknięte do obwodu zewnętrznego, podczas gdy prądy płynące w dwóch lub więcej uzwojeniach w trybie jałowym są nie brane pod uwagę:

Jeśli napięcie jest podłączone do uzwojenia pierwotnego transformatora U 1 i podłącz uzwojenie wtórne do obciążenia, w uzwojeniach pojawią się prądy ja 1 oraz ja 2. Prądy te będą tworzyć strumienie magnetyczne 1 oraz Φ2 skierowane do siebie. Zmniejsza się całkowity strumień magnetyczny w obwodzie magnetycznym. W rezultacie pole elektromagnetyczne indukowane przez całkowity przepływ ε 1 oraz ε 2 zmniejszać. Napięcie skuteczne U 1 pozostaje bez zmian. Zmniejszać ε 1 powoduje wzrost prądu ja 1:

Wraz ze wzrostem prądu ja 1 pływ 1 zwiększa się na tyle, aby skompensować efekt rozmagnesowania strumienia Φ2. Równowaga zostaje przywrócona ponownie przy praktycznie tej samej wartości całkowitego przepływu.

IV. Przesył energii elektrycznej

Jednym z najważniejszych zadań energetyki jest przesył energii elektrycznej z elektrowni do odbiorców.
Energia elektryczna jest przesyłana głównie za pośrednictwem napowietrznych linii przesyłowych prądu przemiennego (TL), chociaż istnieje tendencja do coraz większego wykorzystania linii kablowych i linii prądu stałego.

Konieczność przesyłania energii elektrycznej na odległość wynika z faktu, że energia elektryczna jest wytwarzana przez duże elektrownie o dużej mocy, a zużywana jest przez stosunkowo małoenergetycznych odbiorców rozmieszczonych na dużym obszarze. Tendencja do koncentracji mocy wytwórczych tłumaczy się tym, że wraz z ich wzrostem zmniejszają się względne koszty budowy elektrowni i maleją koszty wytworzonej energii elektrycznej.
Umieszczanie potężnych elektrowni odbywa się z uwzględnieniem szeregu czynników, takich jak dostępność zasobów energii, ich rodzaj, rezerwy i możliwości transportowe, warunki naturalne, zdolność do pracy w ramach jednego systemu energetycznego itp. Często takie elektrownie okazują się znacznie oddalone od głównych ośrodków zużycia energii elektrycznej. Funkcjonowanie zunifikowanych systemów elektroenergetycznych obejmujących rozległe terytoria zależy od sprawności przesyłu energii elektrycznej na odległość.
Konieczne jest przesyłanie energii elektrycznej z miejsc jej produkcji do odbiorców przy minimalnych stratach. Główną przyczyną tych strat jest zamiana części energii elektrycznej na energię wewnętrzną przewodów, ich nagrzewanie.

Zgodnie z prawem Joule-Lenza, ilość ciepła Q, uwolniony w czasie t w przewodzie przez opór R podczas przepływu prądu I, równa się:

Ze wzoru wynika, że w celu zmniejszenia nagrzewania się drutów konieczne jest zmniejszenie natężenia prądu w nich oraz ich rezystancji. Aby zmniejszyć opór drutów, należy zwiększyć ich średnicę, jednak bardzo grube druty zawieszone między podporami linii energetycznych mogą pękać pod wpływem grawitacji, szczególnie podczas opadów śniegu. Ponadto wraz ze wzrostem grubości drutów wzrasta ich koszt, a wykonane są ze stosunkowo drogiego metalu - miedzi. Dlatego skuteczniejszym sposobem na zminimalizowanie strat energii w przesyle energii elektrycznej jest zmniejszenie natężenia prądu w przewodach.
Tak więc, aby zmniejszyć nagrzewanie się przewodów podczas przesyłania energii elektrycznej na duże odległości, konieczne jest, aby prąd w nich był jak najmniejszy.
Aktualna moc jest równa iloczynowi natężenia prądu i napięcia:

Dlatego w celu zaoszczędzenia energii przesyłanej na duże odległości konieczne jest zwiększenie napięcia o taką samą wartość, o jaką zmniejszono natężenie prądu w przewodach:

Ze wzoru wynika, że przy stałych wartościach przesyłanej mocy prądu i rezystancji przewodów straty cieplne w przewodach są odwrotnie proporcjonalne do kwadratu napięcia w sieci. Dlatego do przesyłania energii elektrycznej na odległość kilkuset kilometrów stosuje się linie wysokiego napięcia (TL), których napięcie między przewodami wynosi dziesiątki, a czasem setki tysięcy woltów.
Za pomocą linii energetycznych sąsiednie elektrownie są łączone w jedną sieć, zwaną systemem elektroenergetycznym. Zunifikowany System Energetyczny Rosji obejmuje ogromną liczbę elektrowni kontrolowanych z jednego centrum i zapewnia nieprzerwane zasilanie odbiorców.

V. GOELRO

1. Historia

GOELRO (Państwowa Komisja ds. Elektryfikacji Rosji) to organ utworzony 21 lutego 1920 r. w celu opracowania projektu elektryfikacji Rosji po rewolucji październikowej 1917 r.

W prace komisji zaangażowanych było ponad 200 naukowców i techników. Na czele komisji stanął GM. Krżyżanowski. Komitet Centralny Partii Komunistycznej i osobiście dziennik V. I. Lenin kierowali pracami komisji GOELRO, ustalili główne podstawowe postanowienia planu elektryfikacji kraju.

Do końca 1920 r. komisja wykonała ogromną pracę i przygotowała Plan Elektryfikacji RSFSR, tom 650 stron tekstu z mapami i schematami elektryfikacji regionów.
Plan GOELRO, projektowany na 10-15 lat, realizował idee Lenina elektryfikacji całego kraju i stworzenia wielkiego przemysłu.
W dziedzinie gospodarki elektroenergetycznej plan obejmował program odbudowy i odbudowy przedwojennej energetyki, budowę 30 elektrowni regionalnych oraz budowę potężnych regionalnych elektrociepłowni. Na ten czas planowano wyposażyć elektrownie w duże kotły i turbiny.
Jedną z głównych idei planu było szerokie wykorzystanie ogromnych zasobów hydroenergetycznych kraju. Przewidziano radykalną przebudowę na podstawie elektryfikacji wszystkich gałęzi gospodarki narodowej kraju, a przede wszystkim rozwój przemysłu ciężkiego i racjonalne rozmieszczenie przemysłu w całym kraju.
Realizacja planu GOELRO rozpoczęła się w trudnych warunkach wojny domowej i dewastacji gospodarczej.

Od 1947 r. ZSRR zajmuje pierwsze miejsce w Europie i drugie na świecie pod względem produkcji energii elektrycznej.

Plan GOELRO odegrał ogromną rolę w życiu naszego kraju: bez niego nie byłoby możliwe wprowadzenie ZSRR w szeregi najbardziej rozwiniętych przemysłowo krajów świata w tak krótkim czasie. Realizacja tego planu ukształtowała całą krajową gospodarkę i nadal w dużej mierze ją determinuje.

Opracowanie i wdrożenie planu GOELRO stało się możliwe i to wyłącznie dzięki połączeniu wielu czynników obiektywnych i subiektywnych: znacznego potencjału przemysłowego i gospodarczego przedrewolucyjnej Rosji, wysokiego poziomu rosyjskiej szkoły naukowo-technicznej, koncentracji wszystkich władza gospodarcza i polityczna, jej siła i wola, a także tradycyjna soborowo-wspólnotowa mentalność ludu oraz jego posłuszny i ufny stosunek do najwyższych władców.
Plan GOELRO i jego realizacja dowiodły wysokiej skuteczności państwowego systemu planowania w warunkach sztywno scentralizowanej władzy i zdeterminowały rozwój tego systemu na wiele dziesięcioleci.

2. Wyniki

Do końca 1935 roku program budowy instalacji elektrycznych był kilkakrotnie przepełniony.

Zamiast 30 wybudowano 40 elektrowni regionalnych, w których wraz z innymi dużymi elektrowniami przemysłowymi oddano do użytku 6914 tys. kW mocy (z czego 4,540 tys. kW to regionalne, prawie trzykrotnie więcej niż według planu GOELRO).
W 1935 r. wśród elektrowni regionalnych było 13 elektrowni o mocy 100 000 kW.

Przed rewolucją moc największej elektrowni w Rosji (1. Moskwa) wynosiła tylko 75 tys. kW; nie było ani jednej dużej elektrowni wodnej. Na początku 1935 r. łączna moc zainstalowana elektrowni wodnych osiągnęła prawie 700 000 kW.
Zbudowano największą w tym czasie na świecie elektrownię wodną Dniepr, Svirskaya 3., Volkhovskaya itp. W najwyższym punkcie swojego rozwoju Zjednoczony System Energetyczny ZSRR pod wieloma względami przewyższał systemy energetyczne krajów rozwiniętych Europa i Ameryka.

Elektryczność była praktycznie nieznana na wsiach przed rewolucją. Duzi właściciele ziemscy instalowali małe elektrownie, ale było ich niewiele.

Elektryczność zaczęto wykorzystywać w rolnictwie: w młynach, sieczkarniach, maszynach do czyszczenia ziarna, tartakach; w przemyśle, a później w życiu codziennym.

Lista wykorzystanej literatury

Venikov V. A., Transmisja energii na duże odległości, M.-L., 1960;
Sovalov S.A., Tryby przenoszenia mocy 400-500 kV. EES, M., 1967;
Bessonov, LA Podstawy teoretyczne elektrotechniki. Obwody elektryczne: podręcznik / L.A. Bessonowa. - 10. ed. — M.: Gardariki, 2002.
Elektrotechnika: Zespół dydaktyczno-metodyczny. /ORAZ. M. Kogol, G.P. Dubovitsky, V.N. Borodianko, V.S. Gun, N.V. Klinachev, V.V. Krymsky, A.Y.Ergard, V.A.Jakowlew; Edytowane przez N.V. Klinacheva. - Czelabińsk, 2006-2008.
Instalacje elektryczne, t. 3 - Przesył energii prądem przemiennym i stałym wysokiego napięcia, M., 1972.

Przepraszamy, nic nie znaleziono.

Rodzaje elektrowni Cieplna (TPP) - 50% Cieplna (TPP) - 50% Elektrownie wodne (HPP) % Elektrownie wodne (HPP) % Jądrowe (NPP) - 15% Jądrowe (NPP) - 15% Źródła alternatywne Energia alternatywna źródła - 2 - 5% (energia słoneczna, energia syntezy, energia pływów, energia wiatru) energia - 2 - 5% (energia słoneczna, energia syntezy, energia pływów, energia wiatru)

Generator prądu elektrycznego Generator zamienia energię mechaniczną na energię elektryczną Generator zamienia energię mechaniczną na energię elektryczną Działanie generatora opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej Działanie generatora opiera się na zjawisku indukcji elektromagnetycznej

Głównym elementem generatora jest rama z prądem, część wirująca nazywana jest ROTOR (magnes). Część obrotowa nazywa się ROTOR (magnes). Część nieruchoma nazywana jest STATOREM (ramą) Część nieruchoma nazywana jest STATOREM (ramą) Gdy rama jest obracana, penetrując ramę, strumień magnetyczny zmienia się w czasie, w wyniku czego w ramie pojawia się prąd indukcyjny

Przesył energii elektrycznej Linie elektroenergetyczne (TL) służą do przesyłania energii elektrycznej do odbiorców. Podczas przesyłania energii elektrycznej na odległość jest ona tracona z powodu nagrzewania się przewodów (prawo Joule-Lenza). Sposoby na ograniczenie strat ciepła: 1) Zmniejszenie rezystancji przewodów, ale zwiększenie ich średnicy (ciężkie - trudne do powieszenia i drogie - miedziane). 2) Zmniejszenie natężenia prądu poprzez zwiększenie napięcia.

Wpływ elektrociepłowni na środowisko Elektrociepłownie - prowadzą do termicznego zanieczyszczenia powietrza produktami spalania paliw. Elektrownie wodne - prowadzą do zalania rozległych terenów wycofywanych z użytkowania gruntów. Elektrownia jądrowa - może doprowadzić do uwolnienia substancji radioaktywnych.

Główne etapy produkcji, przesyłu i zużycia energii elektrycznej 1. Energia mechaniczna jest przetwarzana na energię elektryczną za pomocą generatorów w elektrowniach. 1. Energia mechaniczna jest przetwarzana na energię elektryczną za pomocą generatorów w elektrowniach. 2. Napięcie elektryczne jest zwiększane w celu przesyłania energii elektrycznej na duże odległości. 2. Napięcie elektryczne jest zwiększane w celu przesyłania energii elektrycznej na duże odległości. 3. Energia elektryczna jest przesyłana pod wysokim napięciem liniami wysokiego napięcia. 3. Energia elektryczna jest przesyłana pod wysokim napięciem liniami wysokiego napięcia. 4. Podczas dystrybucji energii elektrycznej do odbiorców napięcie jest zmniejszane. 4. Podczas dystrybucji energii elektrycznej do odbiorców napięcie jest zmniejszane. 5. Kiedy energia elektryczna jest zużywana, jest zamieniana na inne rodzaje energii - mechaniczną, świetlną lub wewnętrzną. 5. Kiedy energia elektryczna jest zużywana, jest zamieniana na inne rodzaje energii - mechaniczną, świetlną lub wewnętrzną.

Lekcja wideo 2: Zadania dla prądu przemiennego

Wykład: Prąd przemienny. Produkcja, przesył i zużycie energii elektrycznej

Prąd przemienny

Prąd przemienny- są to oscylacje, które mogą wystąpić w obwodzie w wyniku podłączenia go do źródła napięcia przemiennego.

To prąd zmienny, który nas otacza - jest obecny we wszystkich obwodach w mieszkaniach, to prąd zmienny jest przesyłany przewodami. Jednak prawie wszystkie urządzenia elektryczne są zasilane prądem stałym. Dlatego na wyjściu z gniazdka prąd jest prostowany i w postaci stałej trafia do sprzętu AGD.

Jest to prąd przemienny, który najłatwiej jest odbierać i przesyłać na dowolną odległość.

W badaniu prądu przemiennego wykorzystamy obwód, w którym podłączymy rezystor, cewkę i kondensator. W tym obwodzie określane jest napięcie zgodnie z prawem:

Jak wiemy, sinus może być ujemny i dodatni. Dlatego wartość napięcia może przybrać inny kierunek. Przy dodatnim kierunku przepływu prądu (przeciwnie do ruchu wskazówek zegara) napięcie jest większe od zera, przy ujemnym kierunku jest mniejsze od zera.

Rezystor w obwodzie

Rozważmy więc przypadek, w którym do obwodu prądu przemiennego podłączony jest tylko rezystor. Rezystancja rezystora nazywana jest aktywną. Rozważymy prąd płynący w obwodzie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. W takim przypadku zarówno prąd, jak i napięcie będą dodatnie.

Aby określić natężenie prądu w obwodzie, użyj następującego wzoru z prawa Ohma:

W tych formułach I 0 oraz U 0 - maksymalne wartości prądu i napięcia. Z tego możemy wywnioskować, że maksymalna wartość prądu jest równa stosunkowi maksymalnego napięcia do czynnej rezystancji:

Te dwie wielkości zmieniają się w tej samej fazie, więc wykresy wielkości mają tę samą postać, ale różne amplitudy.

Kondensator w obwodzie

Pamiętać! Nie można uzyskać prądu stałego w obwodzie, w którym znajduje się kondensator. To miejsce przerwania przepływu prądu i zmiany jego amplitudy. W takim przypadku prąd przemienny przepływa idealnie przez taki obwód, zmieniając polaryzację kondensatora.

Rozważając taki obwód, założymy, że zawiera tylko kondensator. Prąd płynie w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, czyli jest dodatni.

Jak już wiemy, napięcie na kondensatorze jest związane z jego zdolnością do magazynowania ładunku, czyli jego wielkością i pojemnością.

Ponieważ prąd jest pierwszą pochodną ładunku, można określić, według jakiego wzoru można go obliczyć, znajdując pochodną z ostatniego wzoru:

Jak widać, w tym przypadku siła prądu jest opisana prawem cosinusów, natomiast wartość napięcia i ładunku prawem sinusoidalnym. Oznacza to, że funkcje są w przeciwnej fazie i mają podobny wygląd na wykresie.

Wszyscy wiemy, że funkcje cosinus i sinus tego samego argumentu różnią się od siebie o 90 stopni, więc możemy otrzymać następujące wyrażenia:

Stąd maksymalną wartość aktualnej siły można określić wzorem:

Wartość w mianowniku to rezystancja na kondensatorze. Ten opór nazywa się pojemnościowym. Znajduje się i jest oznaczony w następujący sposób:

Wraz ze wzrostem pojemności spada wartość amplitudy prądu.

Należy pamiętać, że w tym obwodzie zastosowanie prawa Ohma jest właściwe tylko wtedy, gdy konieczne jest wyznaczenie maksymalnej wartości prądu, nie ma możliwości określenia prądu w dowolnym momencie zgodnie z tym prawem ze względu na różnicę faz między napięciami i aktualna siła.

Zwój w łańcuszku

Rozważ obwód, w którym znajduje się cewka. Wyobraź sobie, że nie ma aktywnego oporu. W tym przypadku wydawałoby się, że nic nie powinno hamować przepływu prądu. Jednak tak nie jest. Chodzi o to, że gdy prąd przepływa przez cewkę, zaczyna powstawać pole wirowe, które zapobiega przepływowi prądu w wyniku powstania prądu samoindukcyjnego.

Aktualna siła przyjmuje następującą wartość:

Ponownie widać, że prąd zmienia się zgodnie z prawem cosinusów, więc przesunięcie fazowe obowiązuje dla tego obwodu, co również widać na wykresie:

Stąd maksymalna wartość prądu:

W mianowniku widzimy wzór, za pomocą którego określa się reaktancję indukcyjną obwodu.

Im większa reaktancja indukcyjna, tym mniej ważna jest amplituda prądu.

Cewka, rezystancja i kondensator w obwodzie.

Jeżeli w obwodzie występują jednocześnie wszystkie rodzaje rezystancji, wartość prądu można określić w następujący sposób, przeliczając Prawo Ohma:

Mianownik nazywa się impedancją. Składa się z sumy kwadratów aktywnego (R) i reaktancji, składającej się z pojemnościowego i indukcyjnego. Całkowity opór nazywa się „Impedancją”.

Elektryczność

Nie można wyobrazić sobie współczesnego życia bez użycia urządzeń elektrycznych, które działają na energię generowaną przez prąd elektryczny. Cały postęp technologiczny opiera się na energii elektrycznej.

Pozyskiwanie energii z prądu elektrycznego ma wiele zalet:

1. Energia elektryczna jest stosunkowo łatwa do wyprodukowania, ponieważ na całym świecie istnieją miliardy elektrowni, generatorów i innych urządzeń do wytwarzania energii elektrycznej.

2. Możliwe jest przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości w krótkim czasie i bez znacznych strat.

3. Istnieje możliwość zamiany energii elektrycznej na postać mechaniczną, świetlną, wewnętrzną i inne.

Przesył energii elektrycznej to proces polegający na dostarczaniu energii elektrycznej do odbiorców. Energia elektryczna jest wytwarzana w odległych źródłach produkcji (elektrownie) przez ogromne generatory wykorzystujące węgiel, gaz ziemny, wodę, rozszczepienie jądrowe lub wiatr.

Prąd jest przesyłany przez transformatory, które zwiększają jego napięcie. Jest to wysokie napięcie, które jest korzystne ekonomicznie przy przesyłaniu energii na duże odległości. Na terenie całego kraju przebiegają linie wysokiego napięcia. Za ich pośrednictwem prąd elektryczny dociera do podstacji w pobliżu dużych miast, gdzie jego napięcie jest obniżane i przesyłane do małych (dystrybucyjnych) linii energetycznych. Prąd elektryczny płynie liniami dystrybucyjnymi w każdej dzielnicy miasta i dostaje się do skrzynek transformatorowych. Transformatory obniżają napięcie do pewnej wartości standardowej, która jest bezpieczna i niezbędna do pracy urządzeń AGD. Prąd dostaje się do domu przewodami i przechodzi przez licznik, który pokazuje ilość zużytej energii.

Transformator to urządzenie statyczne, które zamienia prąd przemienny jednego napięcia na prąd przemienny innego napięcia bez zmiany jego częstotliwości. Może działać tylko na AC.

Główne elementy konstrukcyjne transformatora

Urządzenie składa się z trzech głównych części:

uzwojenie pierwotne transformatora. Liczba zwojów N 1.
Rdzeń formy zamkniętej z magnetycznie miękkiego materiału (np. stali).
uzwojenie wtórne. Liczba zwojów N 2 .

Na schematach transformator jest przedstawiony w następujący sposób:

Zasada działania

Działanie transformatora mocy opiera się na prawie indukcji elektromagnetycznej Faradaya.

Pomiędzy dwoma oddzielnymi uzwojeniami (pierwotnym i wtórnym), które są połączone wspólnym strumieniem magnetycznym, pojawia się wzajemna indukcja. Indukcja wzajemna to proces, w którym uzwojenie pierwotne indukuje napięcie w uzwojeniu wtórnym znajdującym się w jego bezpośrednim sąsiedztwie.

Uzwojenie pierwotne otrzymuje prąd przemienny, który po podłączeniu do źródła zasilania wytwarza strumień magnetyczny. Strumień magnetyczny przechodzi przez rdzeń, a ponieważ zmienia się w czasie, wzbudza indukcyjne pole elektromagnetyczne w uzwojeniu wtórnym. Napięcie na drugim uzwojeniu może być niższe niż na pierwszym, wtedy transformator nazywany jest step-down. Transformator podwyższający napięcie ma wyższe napięcie na uzwojeniu wtórnym. Aktualna częstotliwość pozostaje niezmieniona. Skuteczne obniżanie lub podwyższanie napięcia nie może zwiększyć mocy elektrycznej, więc prąd wyjściowy transformatora proporcjonalnie wzrasta lub maleje.

Dla wartości amplitudy napięcia na uzwojeniach można zapisać następujące wyrażenie:

k - współczynnik transformacji.

Dla transformatora podwyższającego k>1 i obniżającego - k<1.

Podczas pracy rzeczywistego urządzenia zawsze występują straty energii:

uzwojenia są podgrzewane.
praca jest wydatkowana na namagnesowanie rdzenia;
W rdzeniu powstają prądy Foucaulta (działają termicznie na masywny rdzeń).

Aby zmniejszyć straty podczas nagrzewania, rdzenie transformatorów są wykonane nie z jednego kawałka metalu, ale z cienkich płyt, pomiędzy którymi znajduje się dielektryk.

Energia elektryczna jest produkowana w różnych skalach elektrowni, głównie za pomocą indukcyjnych generatorów elektromechanicznych.

Wytwarzanie energii

Istnieją dwa główne typy elektrowni:

1. Termiczne.

2. Hydrauliczny.

Podział ten wynika z rodzaju silnika, który obraca wirnik generatora. W termiczny elektrownie wykorzystują paliwo jako źródło energii: węgiel, gaz, ropa, łupki bitumiczne, olej opałowy. Wirnik napędzany jest przez turbiny parowe gazowe.

Najbardziej ekonomiczne są elektrownie cieplne z turbinami parowymi (TPP). Ich maksymalna wydajność sięga 70%. Uwzględnia to fakt, że para odlotowa jest wykorzystywana w przedsiębiorstwach przemysłowych.

Na elektrownie wodne energia potencjalna wody jest wykorzystywana do obracania wirnika. Wirnik napędzany jest turbinami hydraulicznymi. Moc stacji zależeć będzie od ciśnienia i masy wody przepływającej przez turbinę.

Zużycie energii elektrycznej

Energia elektryczna jest wykorzystywana prawie wszędzie. Oczywiście większość produkowanej energii elektrycznej pochodzi z przemysłu. Ponadto głównym konsumentem będzie transport.

Wiele linii kolejowych już dawno przeszło na trakcję elektryczną. Oświetlenie mieszkań, ulic miejskich, przemysłowe i domowe potrzeby wsi i wsi – to wszystko jest również dużym konsumentem energii elektrycznej.

Ogromna część otrzymanej energii elektrycznej jest zamieniana na energię mechaniczną. Wszystkie mechanizmy stosowane w przemyśle są napędzane silnikami elektrycznymi. Konsumentów energii elektrycznej jest wystarczająco dużo i są wszędzie.

A prąd jest produkowany tylko w kilku miejscach. Powstaje pytanie o przesyłanie energii elektrycznej i na duże odległości. Podczas transmisji na duże odległości dochodzi do dużej utraty mocy. Głównie są to straty spowodowane nagrzewaniem się przewodów elektrycznych.

Zgodnie z prawem Joule'a-Lenza energię zużywaną na ogrzewanie oblicza się według wzoru:

Ponieważ prawie niemożliwe jest zmniejszenie rezystancji do akceptowalnego poziomu, konieczne jest zmniejszenie natężenia prądu. Aby to zrobić, zwiększ napięcie. Zwykle na stacjach znajdują się generatory podwyższające napięcie, a na końcach linii przesyłowych transformatory obniżające napięcie. I już od nich energia rozchodzi się do konsumentów.

Zapotrzebowanie na energię elektryczną stale rośnie. Istnieją dwa sposoby na zaspokojenie popytu na zwiększoną konsumpcję:

1. Budowa nowych elektrowni

2. Wykorzystanie zaawansowanej technologii.

Efektywne wykorzystanie energii elektrycznej

Pierwsza metoda wymaga nakładów dużej ilości środków budowlanych i finansowych. Budowa jednej elektrowni trwa kilka lat. Ponadto np. elektrociepłownie zużywają dużo nieodnawialnych zasobów naturalnych i szkodzą środowisku naturalnemu.