Kaj se uporablja za proizvodnjo električne energije. Proizvodnja, prenos in poraba električne energije
Khokhlova Kristina
Predstavitev na temo "Proizvodnja, prenos in uporaba električne energije"
Prenesi:
Predogled:
Za uporabo predogleda predstavitev si ustvarite račun ( račun) Google in se prijavite: https://accounts.google.com
Podnapisi diapozitivov:
Predstavitev Proizvodnja, prenos in uporaba električne energije Khokhlova Kristina, 11. razred, SŠ št. 64
Predstavitveni načrt Proizvodnja električne energije Vrste elektrarn Alternativni viri energija Prenos električne energije Poraba električne energije
Poznamo več vrst elektrarn: Vrste elektrarn TE HE NPP
Termoelektrarna (TE) je elektrarna, ki proizvaja električno energijo kot rezultat pretvorbe toplotne energije, ki se sprošča pri zgorevanju fosilnih goriv. V termoelektrarnah se kemična energija goriva pretvarja najprej v mehansko in nato v električno. Gorivo za takšno elektrarno je lahko premog, šota, plin, oljni skrilavec, kurilno olje. Najbolj ekonomične so velike termoelektrarne s parnimi turbinami.Večina termoelektrarn pri nas kot gorivo uporablja premogov prah. Za proizvodnjo 1 kWh električne energije je potrebnih nekaj sto gramov premoga. V parnem kotlu se več kot 90 % energije, ki jo sprosti gorivo, prenese na paro. V turbini se kinetična energija parnih curkov prenaša na rotor. Turbinska gred je togo povezana z gredjo generatorja. TPP
TE TE delimo na: Kondenzacijske (CPP) Namenjene so samo proizvodnji električne energije. Velike IES regionalnega pomena se imenujejo državne daljinske elektrarne (GRES). elektrarne za soproizvodnjo toplote in električne energije (SPTE), ki poleg električne energije proizvajajo termalna energija kot topla voda in par.
Hidroelektrarna (HE) je kompleks objektov in opreme, skozi katere se energija vodnega toka pretvarja v električno energijo. Hidroelektrarna je sestavljena iz niza hidravličnih objektov, ki zagotavljajo potrebno koncentracijo vodnega toka in ustvarjajo pritisk, ter napajalne opreme, ki pretvarja energijo vode, ki se premika pod pritiskom, v mehansko rotacijsko energijo, ta pa se pretvori v električno energijo. . Tlak hidroelektrarne nastane s koncentracijo padca reke v uporabljenem odseku z jezom, ali z derivacijo, ali z jezom in derivacijo skupaj. hidroelektrarna
Moč HE HE delimo tudi na: moč HE je odvisna od tlaka, pretoka vode v hidroturbinah in izkoristka hidroelektrarne. Zaradi številnih razlogov (na primer zaradi sezonskih sprememb nivoja vode v rezervoarjih, spremenljivosti obremenitve elektroenergetskega sistema, popravila hidroelektrarn ali hidravličnih objektov itd.) Tlak in pretok vode nenehno spreminjanje, poleg tega pa se spreminja tudi pretok pri regulaciji moči TČ. visokotlačna (več kot 60 m) srednjetlačna (od 25 do 60 m) nizkotlačna (od 3 do 25 m) srednja (do 25 MW) močna (nad 25 MW) majhna (do 5 MW)
Posebno mesto med HE zavzemajo: Hidroakumulacijske elektrarne (HE) Električna energija uporabljajo črpalne elektrarne, ki v črpalnem načinu črpajo vodo iz rezervoarja v zgornji bazen. Med konicami obremenitve se akumulirana energija vrne v električno omrežje.Plimske elektrarne (TE) TE pretvarjajo energijo morskega plimovanja v električno energijo. Električna energija plimskih hidroelektrarn se lahko zaradi nekaterih značilnosti, povezanih s periodičnostjo plimovanja, uporablja v elektroenergetskih sistemih le v povezavi z energijo regulacijskih elektrarn, ki kompenzirajo izpade električne energije plimskih elektrarn med dan ali mesece.
Toplota, ki se sprosti v reaktorju zaradi verižna reakcija jedrska cepitev nekaterih težkih elementov, nato pa se tako kot v klasičnih termoelektrarnah (TE) pretvori v električno energijo. Za razliko od termoelektrarn na fosilna goriva, jedrske elektrarne delujejo na jedrsko gorivo (na osnovi 233U, 235U, 239Pu). Ugotovljeno je, da svetovni energetski viri jedrskega goriva (uran, plutonij itd.) znatno presegajo energetske vire. naravni viri organsko, gorivo (nafta, premog, zemeljski plin in itd.). Poleg tega je treba upoštevati vedno večji obseg porabe premoga in nafte za tehnološke namene svetovnega gospodarstva. kemična industrija, ki postaja resna konkurenca termoelektrarnam. jedrska elektrarna
Jedrske elektrarne Najpogosteje se v jedrskih elektrarnah uporabljajo 4 vrste reaktorjev s toplotnimi nevtroni: grafitno-vodni reaktorji z vodnim hladilom in grafitnim moderatorjem težkovodni reaktorji z vodnim hladilom in težko vodo kot moderatorjem vodno-vodni reaktorji z navadno vodo kot moderatorjem in hladilnim sredstvom. grafitno-plinski reaktorji s plinskim hladilom in grafitnim moderatorjem
Izbira pretežno uporabljenega tipa reaktorja je odvisna predvsem od nabranih izkušenj z nosilcem reaktorja, pa tudi od razpoložljivosti potrebnega industrijska oprema, zaloge surovin itd. Reaktor in njegovi servisni sistemi vključujejo: sam reaktor z biološka zaščita, toplotni izmenjevalniki, črpalke ali puhala plina, ki krožijo hladilno sredstvo, cevovodi in ventili za kroženje tokokroga, naprave za ponovno polnjenje jedrskega goriva, posebni prezračevalni sistemi, sistemi za zasilno hlajenje itd. Za zaščito osebja NEK pred izpostavljenostjo sevanju je reaktor opremljen obdan z biološko zaščito, katere glavni material je beton, voda, serpentinski pesek. Oprema reaktorskega tokokroga mora biti popolnoma zatesnjena. jedrska elektrarna
Alternativni viri energije. Sončna energija Sončna energija je ena materialno najbolj intenzivnih vrst proizvodnje energije. Široka uporaba sončne energije pomeni velikansko povečanje potreb po materialih in posledično delovnih virih za pridobivanje surovin, njihovo bogatenje, proizvodnjo materialov, izdelavo heliostatov, kolektorjev, druge opreme, in njihov prevoz. Energija vetra Energija premikajočih se zračnih mas je ogromna. Zaloge vetrne energije so več kot stokrat večje od zalog hidroenergije vseh rek na planetu. Vetrovi pihajo nenehno in povsod po zemlji. Klimatske razmere omogočajo razvoj vetrne energije na velikem območju. S prizadevanji znanstvenikov in inženirjev je bilo ustvarjenih najrazličnejših modelov sodobnih vetrnih turbin. Energija zemlje Energija zemlje ni primerna le za ogrevanje prostorov, kot je to primer na Islandiji, temveč tudi za proizvodnjo električne energije. Elektrarne na vroče podzemne izvire delujejo že dolgo. Prvo takšno elektrarno, še dokaj nizke moči, so zgradili leta 1904 v majhnem italijanskem mestecu Larderello. Postopoma je moč elektrarne rasla, obratovalo je vedno več novih enot, uporabljali so se novi viri tople vode in danes je moč elektrarne že dosegla impresivno vrednost 360 tisoč kilovatov.
Energija sonca Energija zraka Energija zemlje
Prenos električne energije Porabniki električne energije so povsod. Proizvaja se na razmeroma malo mestih v bližini virov goriva in vodnih virov. Zato postane potreben prenos električne energije na razdalje, ki včasih dosežejo več sto kilometrov. Toda prenos električne energije na dolge razdalje je povezan z opazne izgube. Dejstvo je, da jih tok, ki teče skozi daljnovode, segreva. V skladu z zakonom Joule-Lenz je energija, porabljena za ogrevanje žic linije, določena s formulo: Q \u003d I 2 Rt, kjer je R upornost linije. Pri dolgem vodu lahko postane prenos električne energije na splošno neekonomičen. Za zmanjšanje izgub lahko povečate površino preseka žic. Toda z zmanjšanjem R za faktor 100 je treba maso povečati tudi za faktor 100. Takšna poraba barvnih kovin ne bi smela biti dovoljena. Zato se izgube energije v vodu zmanjšajo na drug način: z zmanjšanjem toka v vodu. Na primer, zmanjšanje toka za faktor 10 zmanjša količino toplote, sproščene v prevodnikih, za 100-krat, tj. doseže se enak učinek kot pri stokratnem uteževanju žice. Zato so v velikih elektrarnah nameščeni povečevalni transformatorji. Transformator toliko poveča napetost v liniji, kolikor zmanjša tok. Izguba moči v tem primeru je majhna. Elektrarne v številnih regijah države so povezane z visokonapetostnimi daljnovodi, ki tvorijo skupno električno omrežje, na katerega so priključeni potrošniki. Takšna zveza se imenuje elektroenergetski sistem. Elektroenergetski sistem zagotavlja nemoteno oskrbo odjemalcev z energijo ne glede na njihovo lokacijo.
Uporaba električne energije na različnih področjih znanosti Znanost neposredno vpliva na razvoj energetike in obseg električne energije. Približno 80 % rasti BDP v razvitih državah dosežejo s tehničnimi inovacijami, ki so večinoma povezane z rabo električne energije. Vse novo v industriji, Kmetijstvo in življenje prihaja k nam zahvaljujoč novim razvojem v različne industrije znanost. Večina znanstveni razvoj začne s teoretičnimi izračuni. Toda če so bili v devetnajstem stoletju ti izračuni opravljeni s peresom in papirjem, potem so v dobi znanstvene in tehnološke revolucije (znanstvene in tehnološke revolucije) vsi teoretični izračuni, izbor in analiza znanstvenih podatkov ter celo jezikovna analiza literarnih del z uporabo računalnikov (elektronskih računalnikov), ki delujejo na električno energijo, ki je najprimernejša za njen prenos na daljavo in uporabo. Toda če so bili sprva računalniki uporabljeni za znanstvene izračune, so zdaj računalniki zaživeli iz znanosti. Elektronizacija in avtomatizacija proizvodnje sta najpomembnejši posledici "druge industrijske" ali "mikroelektronske" revolucije v gospodarstvih razvitih držav. Znanost na področju komunikacij in komunikacij se zelo hitro razvija. Satelitske komunikacije se uporabljajo ne le kot sredstvo mednarodne komunikacije, pa tudi v vsakdanjem življenju - satelitske antene v našem mestu niso neobičajne. Nova sredstva komunikacije, kot je optična tehnologija, lahko znatno zmanjšajo izgubo električne energije v procesu prenosa signalov na velike razdalje. Popolnoma nova sredstva za pridobivanje nastale so informacije, njihovo kopičenje, obdelava in posredovanje, ki skupaj tvorijo kompleksno informacijsko strukturo.
Uporaba električne energije v proizvodnji Sodobna družba nemogoče predstavljati brez elektrifikacije proizvodne dejavnosti. Že konec osemdesetih let prejšnjega stoletja je bila več kot 1/3 vse porabe energije na svetu izvedena v obliki električne energije. Do začetka naslednjega stoletja se lahko ta delež poveča na 1/2. Takšno povečanje porabe električne energije je povezano predvsem s povečanjem njene porabe v industriji. Glavni del industrijska podjetja deluje na električno energijo. Visoka poraba električne energije je značilna za energetsko intenzivne industrije, kot so metalurgija, aluminij in strojegradnja.
Uporaba električne energije v vsakdanjem življenju Elektrika v vsakdanjem življenju je nepogrešljiv pomočnik. Z njo se srečujemo vsak dan in verjetno si življenja brez nje ne moremo več predstavljati. Spomnite se, kdaj ste zadnjič ugasnili luč, torej vaša hiša ni dobila elektrike, spomnite se, kako ste prisegali, da nimate časa za nič in potrebujete svetlobo, potrebujete TV, kotliček in kup drugega električni aparati. Konec koncev, če bomo za vedno brez energije, se bomo preprosto vrnili v tiste davne čase, ko so hrano kuhali na ognju in živeli v hladnih wigwamih. Pomen elektrike v našem življenju je mogoče opisati s celo pesmijo, tako pomembna je v našem življenju in tako smo je navajeni. Čeprav ne opazimo več, da prihaja v naše domove, ko pa je izklopljena, postane zelo neprijetno.
Hvala za vašo pozornost
Električna energija se proizvaja v različnih obsegih elektrarne, predvsem s pomočjo indukcijskih elektromehanskih generatorjev.
Močna generacija
Obstajata dve glavni vrsti elektrarn:
1. Toplotna.
2. Hidravlični.
Ta delitev je posledica vrste motorja, ki obrača rotor generatorja. AT termični elektrarne uporabljajo gorivo kot vir energije: premog, plin, nafta, oljni skrilavec, kurilno olje. Rotor poganjajo parne plinske turbine.
Najbolj ekonomične so termoelektrarne s parnimi turbinami (TE). Njihova največja učinkovitost doseže 70%. To je ob upoštevanju dejstva, da se izpušna para uporablja v industrijskih podjetjih.
Na hidroelektrarne potencialna energija vode se uporablja za vrtenje rotorja. Rotor poganjajo hidravlične turbine. Moč postaje bo odvisna od tlaka in mase vode, ki prehaja skozi turbino.
Poraba električne energije
Električna energija se uporablja skoraj povsod. Seveda večina proizvedene električne energije prihaja iz industrije. Poleg tega bo promet velik porabnik.
Številne železniške proge so že dolgo prešle na električno vleko. Razsvetljava stanovanj, mestnih ulic, industrijskih in domačih potreb vasi in vasi - vse to je tudi velik porabnik električne energije.
Velik del prejete električne energije se pretvori v mehansko energijo. Vse mehanizme, ki se uporabljajo v industriji, poganjajo elektromotorji. Porabnikov električne energije je dovolj in so povsod.
In električna energija se proizvaja le na nekaj mestih. Postavlja se vprašanje o prenosu električne energije in to na velike razdalje. Pri prenosu na velike razdalje pride do velike izgube moči. Predvsem so to izgube zaradi segrevanja električnih vodnikov.
Po zakonu Joule-Lenz se energija, porabljena za ogrevanje, izračuna po formuli:
Ker je odpornost skoraj nemogoče zmanjšati na sprejemljivo raven, je potrebno zmanjšati jakost toka. Če želite to narediti, povečajte napetost. Običajno so na postajah pospeševalni generatorji, na koncu daljnovodov pa padajoči transformatorji. In že od njih se energija razprši do potrošnikov.
Potrebe po električni energiji nenehno naraščajo. Obstajata dva načina za zadovoljitev povpraševanja po povečani porabi:
1. Gradnja novih elektrarn
2. Uporaba napredne tehnologije.
Učinkovita raba električne energije
Prvi način je drag. veliko število gradbena in finančna sredstva. Gradnja ene elektrarne traja več let. Poleg tega na primer termoelektrarne porabijo veliko neobnovljivih naravnih virov in škodijo naravnemu okolju.
Pridobivanje električne energije Električni tok nastaja v generatorjih-napravah, ki pretvarjajo takšno ali drugačno energijo v električno energijo. Prevladujočo vlogo v našem času igrajo elektromehanski indukcijski generatorji. izmenični tok. Tam se mehanska energija pretvori v električno. Električni tok nastaja v generatorjih-napravah, ki pretvarjajo takšno ali drugačno energijo v električno energijo. Prevladujočo vlogo v našem času igrajo elektromehanski indukcijski alternatorji. Tam se mehanska energija pretvori v električno. Generator je sestavljen iz Generator je sestavljen iz trajni magnet, ki ustvarja magnetno polje, in navitje, v katerem se inducira spremenljiv EMF. trajni magnet, ki ustvarja magnetno polje, in navitje, v katerem se inducira izmenični EMF.
Transformatorji TRANSFORMATOR je naprava, ki pretvarja izmenični tok ene napetosti v izmenični tok druge napetosti pri stalni frekvenci. V najpreprostejšem primeru je transformator sestavljen iz zaprtega jeklenega jedra, na katerega sta nameščeni dve tuljavi z žičnimi navitji. Tisto od navitij, ki je priključeno na vir izmenične napetosti, se imenuje primarno, tisto, na katero je priključeno "obremenitev", torej naprave, ki porabljajo električno energijo, pa se imenuje sekundarno. Delovanje transformatorja temelji na pojavu elektromagnetna indukcija.
Proizvodnja električne energije Električna energija se proizvaja v velikih in malih elektrarnah predvsem z elektromehanskimi indukcijskimi generatorji. Poznamo več vrst elektrarn: termoelektrarne, hidroelektrarne in jedrske elektrarne. NPP HE Termoelektrarne
Poraba električne energije Glavni porabnik električne energije je industrija, ki proizvede približno 70 % proizvedene električne energije. Velik porabnik je tudi promet. Vse velika količinaželezniške proge, ki jih je treba spremeniti v električno vleko. Skoraj vse vasi in vasi prejemajo elektriko iz državnih elektrarn za industrijske in gospodinjske potrebe. Približno tretjina električne energije, ki jo porabi industrija, se porabi za tehnološke namene (električno varjenje, električno segrevanje in taljenje kovin, elektroliza itd.).
Prenos električne energije Prenos električne energije je povezan s precejšnjimi izgubami: elektrika segreva žice daljnovodov. Pri zelo dolgih linijah lahko prenos električne energije postane neekonomičen. Ker je trenutna moč sorazmerna zmnožku jakosti toka in napetosti, je za ohranitev prenesene moči potrebno povečati napetost v daljnovodu. Zato so v velikih elektrarnah nameščeni povečevalni transformatorji. Povečajo napetost v liniji toliko, kolikor zmanjšajo jakost toka. Za neposredno uporabo električne energije so na koncih voda nameščeni padajoči transformatorji. Step-up transformator Step-up transformator Step-up transformator Step-down transformator Step-down transformator Do porabnika Generator 11 kV 110 kV 35 kV 6 kV Daljnovod Daljnovod Daljnovod 35 kV 6 kV 220 V
Učinkovita uporaba Električna energija Povpraševanje po električni energiji nenehno narašča. To potrebo je mogoče zadovoljiti na dva načina. Najbolj naravna in na prvi pogled edina pot je gradnja novih močnih elektrarn. Toda TE porabljajo neobnovljive Naravni viri, poleg tega pa povzročajo veliko škodo ekološkemu ravnovesju na našem planetu. Hi-tech vam omogočajo, da zadovoljite svoje potrebe po energiji na drugačen način. Prednost je treba dati povečanju učinkovitosti rabe električne energije, ne pa povečanju zmogljivosti elektrarn.
povzetek
v fiziki
na temo "Proizvodnja, prenos in raba električne energije"
Učenci 11. A razreda
MOU šola številka 85
Catherine.
Učiteljica:
2003
Abstraktni načrt.
Uvod.
1. Močna generacija.
1. vrste elektrarn.
2. alternativnih virov energije.
2. Prenos električne energije.
- transformatorji.
3.
Uvod.
Rojstvo energije se je zgodilo pred več milijoni let, ko so se ljudje naučili uporabljati ogenj. Ogenj jim je dajal toploto in svetlobo, bil vir navdiha in optimizma, orožje proti sovražnikom in divjim živalim, zdravilo, pomočnik v poljedelstvu, konzervans za hrano, tehnološko orodje itd.
Čudoviti mit o Prometeju, ki je ljudem dal ogenj, se je pojavil v Antična grčija veliko pozneje kot marsikje po svetu so osvojili metode precej sofisticiranega ravnanja z ognjem, njegovega pridobivanja in gašenja, ohranjanja požara in racionalne rabe goriva.
Dolga leta so ogenj vzdrževali s kurjenjem rastlinskih energentov (les, grmičevje, trstičje, trava, suhe alge itd.), nato pa so odkrili, da je za vzdrževanje ognja mogoče uporabiti fosilne snovi: premog, nafto. , skrilavec, šota.
Danes energija ostaja glavna sestavina človekovega življenja. Omogoča ustvarjanje različne materiale, je eden glavnih dejavnikov pri razvoju novih tehnologij. Preprosto povedano, brez obvladovanja različnih vrst energije človek ne more v celoti obstajati.
Močna generacija.
Vrste elektrarn.
Termoelektrarna (TE), elektrarna, ki proizvaja električno energijo kot rezultat pretvorbe toplotne energije, ki se sprošča pri zgorevanju fosilnih goriv. Prve termoelektrarne so se pojavile konec 19. stoletja in postale zelo razširjene. Sredi 70. let 20. stoletja so bile termoelektrarne glavna vrsta elektrarn.
V termoelektrarnah se kemična energija goriva pretvarja najprej v mehansko in nato v električno. Gorivo za takšno elektrarno je lahko premog, šota, plin, oljni skrilavec, kurilno olje.
Termoelektrarne delimo na kondenzacija(IES), ki je zasnovan samo za proizvodnjo električne energije, in termoelektrarne(SPTE), ki poleg električne proizvaja tudi toplotno energijo v obliki tople vode in pare. Velike IES regionalnega pomena se imenujejo državne daljinske elektrarne (GRES).
Najenostavnejši shematski diagram IES na premog je prikazan na sliki. Premog se dovaja v bunker za gorivo 1, iz njega pa v drobilnico 2, kjer se spremeni v prah. Premogov prah vstopi v peč generatorja pare (parni kotel) 3, ki ima sistem cevi, v katerih kroži kemično prečiščena voda, imenovana napajalna voda. V kotlu se voda segreje, izhlapi in nastala nasičena para se segreje na temperaturo 400-650 ° C in pod tlakom 3-24 MPa vstopi v parno turbino 4 skozi parni cevovod. parametri so odvisni od moči enot.
Termokondenzacijske elektrarne imajo nizek izkoristek (30-40%), saj se večina energije izgubi z dimnimi plini in hladilno vodo kondenzatorja. Ugodno je graditi IES v neposredni bližini črpalnih mest. Hkrati se lahko porabniki električne energije nahajajo na precejšnji razdalji od postaje.
soproizvodnja toplote in elektrarne se od kondenzacijske postaje razlikuje po posebni toplotno-energetski turbini z odvodom pare, ki je nameščena na njej. Pri SPTE se en del pare v celoti porabi v turbini za proizvodnjo električne energije v generatorju 5 in nato vstopi v kondenzator 6, medtem ko se drugi del, ki ima visoko temperaturo in tlak, vzame iz vmesne stopnje pare. turbino in se uporablja za oskrbo s toploto. Črpalka kondenzata 7 skozi odzračevalnik 8 in nato dovodna črpalka 9 se dovaja v generator pare. Količina pridobljene pare je odvisna od potreb podjetij po toplotni energiji.
Učinkovitost SPTE doseže 60-70%. Takšne postaje so običajno zgrajene v bližini potrošnikov - industrijskih podjetij ali stanovanjskih območij. Najpogosteje delajo na uvoženo gorivo.
Bistveno manj razširjena toplotne postaje z plinska turbina(GTPS), para-plin(PGES) in dizelskih elektrarn.
V zgorevalni komori GTPP zgoreva plin ali tekoče gorivo; produkti izgorevanja s temperaturo 750-900 ºС vstopijo v plinsko turbino, ki vrti električni generator. Izkoristek takih termoelektrarn je običajno 26-28%, moč je do nekaj sto MW . GTPP se običajno uporabljajo za pokrivanje konic električne obremenitve. Učinkovitost SGPP lahko doseže 42 - 43%.
Najbolj ekonomične so velike termoelektrarne s parnimi turbinami (kratko TE). Večina termoelektrarn pri nas kot gorivo uporablja premogov prah. Za proizvodnjo 1 kWh električne energije je potrebnih nekaj sto gramov premoga. V parnem kotlu se več kot 90 % energije, ki jo sprosti gorivo, prenese na paro. V turbini se kinetična energija parnih curkov prenaša na rotor. Turbinska gred je togo povezana z gredjo generatorja.
Sodobne parne turbine za termoelektrarne so zelo napredni, hitri, visoko varčni stroji z dolgo življenjsko dobo. Njihova moč v različici z eno gredjo doseže 1 milijon 200 tisoč kW in to ni meja. Takšni stroji so vedno večstopenjski, kar pomeni, da imajo običajno več deset diskov z delovnimi rezili in enako število skupin šob pred vsakim diskom, skozi katere teče curek pare. Tlak in temperatura pare se postopoma zmanjšujeta.
Iz tečaja fizike je znano, da se učinkovitost toplotnih motorjev poveča s povečanjem začetne temperature delovne tekočine. Zato se para, ki vstopa v turbino, doseže visoke parametre: temperatura je skoraj do 550 ° C, tlak pa do 25 MPa. Učinkovitost TPP doseže 40%. Večina energije se izgubi skupaj z vročo izpušno paro.
Hidroelektrarna (HE), kompleks objektov in opreme, skozi katere se energija vodnega toka pretvarja v električno energijo. HPP je sestavljen iz serijskega kroga hidravlične konstrukcije, zagotavljanje potrebne koncentracije pretoka vode in ustvarjanje tlaka ter napajalna oprema, ki pretvarja energijo vode, ki se premika pod pritiskom, v mehansko energijo vrtenja, ki se nato pretvori v električno energijo.
Padec hidroelektrarne nastane s koncentracijo padca reke v uporabljenem odseku ob jezu oz. izpeljava, ali jez in odvod skupaj. Glavna energetska oprema HE se nahaja v stavbi HE: v strojnici elektrarne - hidravlične enote, pomožna oprema, naprave za avtomatsko krmiljenje in spremljanje; v centralni nadzorni točki - operatersko-dispečerska konzola oz operater hidroelektrarne. Spodbujanje transformatorska postaja ki se nahajajo tako v zgradbi elektrarne kot v ločenih stavbah ali na odprtih površinah. Distribucijske naprave pogosto na odprtem območju. Objekt elektrarne je lahko razdeljen na sklope z eno ali več enotami in pomožno opremo, ločene od sosednjih delov objekta. Pri zgradbi HE ali v njej se ustvari montažno mesto za montažo in popravilo različne opreme ter za pomožna vzdrževalna dela HE.
Avtor: inštalirana zmogljivost(v MW) razlikovati med hidroelektrarnami močan(St. 250), srednje(do 25) in majhna(do 5). Moč hidroelektrarne je odvisna od tlaka (razlike med nivoji gorvodnega in spodnjega toka ), pretok vode, ki se uporablja v hidravličnih turbinah, in učinkovitost hidravlične enote. Zaradi številnih razlogov (na primer zaradi sezonskih sprememb nivoja vode v rezervoarjih, spremenljivosti obremenitve elektroenergetskega sistema, popravila hidroelektrarn ali hidravličnih objektov itd.) Tlak in pretok vode nenehno spreminjanje, poleg tega pa se spreminja tudi pretok pri regulaciji moči TČ. Obstajajo letni, tedenski in dnevni cikli načina delovanja HE.
Glede na maksimalni uporabljeni tlak delimo HE na visok pritisk(nad 60 m), srednji tlak(od 25 do 60 m) in nizek pritisk(od 3 do 25 m). Na ravninskih rekah tlak le redko preseže 100 m, v gorskih razmerah je skozi jez mogoče ustvariti pritiske do 300 m in več ter s pomočjo izpeljave - do 1500 m. Razdelitev hidroelektrarne glede na uporabljeni tlak je približna, pogojna.
Glede na shemo uporabe vodnih virov in koncentracijo pritiska HE običajno delimo na kanal, blizu jezu, preusmeritev s tlačnim in breztlačnim odvodom, mešana, črpalna akumulacija in plimovanje.
Pri pretočnih in objezovnih HE vodni pritisk ustvarja jez, ki zapre reko in dvigne gladino vode v zgornjem toku. Hkrati je nekaj poplav v dolini neizogibno. Pretočne in objezove hidroelektrarne so zgrajene tako na nižinskih visokovodnih rekah kot na gorskih rekah, v ozkih stisnjenih dolinah. Za pretočne HE so značilni padci do 30-40 m.
Pri višjih tlakih se izkaže, da je prenos hidrostatičnega pritiska vode na zgradbo elektrarne nepraktičen. V tem primeru vrsta jez V spodnjem toku meji hidroelektrarna, pri kateri je tlačna fronta po vsej dolžini pregrajena z jezom, objekt hidroelektrarne pa se nahaja za jezom.
Druga vrsta postavitve blizu jezu Hidroelektrarna ustreza gorskim razmeram z relativno nizkimi pretoki rek.
AT izpeljanka Hidroelektrična koncentracija padca reke se ustvari z izpeljavo; Voda na začetku uporabljenega odseka reke je odvedena iz struge z napeljavo, z naklonom, ki je bistveno manjši od povprečnega naklona reke na tem odseku in z izravnavo zavojev in zavojev struge. Zaključek derivacije se pripelje na lokacijo objekta HE. Odpadna voda se vrača v reko ali pa se odvaja v naslednjo obvodno HE. Izpeljava je ugodna, kadar je naklon reke velik.
Posebno mesto med HE zavzemajo črpalne elektrarne(PSPP) in plimske elektrarne(PES). Izgradnja črpalne elektrarne je posledica naraščajočega povpraševanja po konični moči v velikih energetskih sistemih, ki določa potrebno proizvodno moč za pokrivanje koničnih obremenitev. Sposobnost črpalne elektrarne za akumulacijo energije temelji na dejstvu, da električno energijo, ki je določen čas prosta v elektroenergetskem sistemu, porabijo črpalne naprave, ki v črpalnem načinu črpajo vodo iz rezervoarja v zgornji skladiščni bazen. Ob konicah obremenitve se akumulirana energija vrne v elektroenergetski sistem (vstopa voda iz zgornjega bazena cevovod in vrti hidravlične enote, ki delujejo v načinu generatorja toka).
PES pretvarjajo energijo morskega plimovanja v električno energijo. Električna energija plimskih hidroelektrarn se lahko zaradi nekaterih značilnosti, povezanih s periodičnostjo plimovanja, uporablja v elektroenergetskih sistemih le v povezavi z energijo regulacijskih elektrarn, ki kompenzirajo izpade električne energije plimskih elektrarn med dan ali mesece.
Najpomembnejša lastnost hidroenergetskih virov v primerjavi z viri goriva in energije je njihovo nenehno obnavljanje. Pomanjkanje potrebe po gorivu za HE določa nizke stroške električne energije, proizvedene v HE. Zato je gradnja hidroelektrarn kljub znatnim, specifičnim kapitalskim vložkom na 1 kW inštalirane moči in dolgega časa gradnje, je bila in je izjemnega pomena, še posebej, ko je povezana z lokacijo elektro intenzivne industrije.
Nuklearna elektrarna (NPP), elektrarna, v kateri se atomska (jedrska) energija pretvarja v električno energijo. Generator električne energije v jedrski elektrarni je jedrski reaktor. Toplota, ki se sprosti v reaktorju kot posledica verižne reakcije jedrske cepitve nekaterih težkih elementov, se nato, tako kot v klasičnih termoelektrarnah (TE), pretvori v električno energijo. Za razliko od termoelektrarn, ki delujejo na fosilna goriva, jedrske elektrarne delujejo na jedrsko gorivo(na osnovi 233 U, 235 U, 239 Pu). Ugotovljeno je bilo, da svetovni energetski viri jedrskega goriva (uran, plutonij itd.) znatno presegajo energetske vire naravnih zalog organskega goriva (nafta, premog, zemeljski plin itd.). To odpira široke možnosti za zadovoljitev hitro rastočega povpraševanja po gorivu. Poleg tega je treba upoštevati vedno večjo porabo premoga in nafte za tehnološke namene svetovne kemične industrije, ki postaja resna konkurenca termoelektrarnam. Kljub odkritju novih nahajališč organskega goriva in izboljšanju metod za njegovo proizvodnjo se svet nagiba k relativnemu povečanju njegovih stroškov. To ustvarja najtežje pogoje za države z omejenimi zalogami fosilnih goriv. Očitna je potreba po hitrem razvoju jedrske energije, ki že zaseda vidno mesto v energetski bilanci številnih industrijskih držav sveta.
Shematski prikaz jedrske elektrarne z jedrski reaktor, ki ima vodno hlajenje, je prikazano na sl. 2. Toplota, ki nastaja v jedro reaktor hladilna tekočina, zajema voda 1. kroga, ki jo skozi reaktor črpa obtočna črpalka. Ogrevana voda iz reaktorja vstopi v toplotni izmenjevalnik (generator pare) 3, kjer prenese toploto, prejeto v reaktorju, na vodo 2. kroga. Voda iz 2. kroga izhlapi v uparjalniku in nastane para, ki nato vstopi v turbino. 4.
Najpogosteje se v jedrskih elektrarnah uporabljajo 4 vrste reaktorjev s toplotnimi nevtroni:
1) voda-voda z navadno vodo kot moderatorjem in hladilnim sredstvom;
2) grafit-voda z vodnim hladilnim sredstvom in grafitnim moderatorjem;
3) težka voda z vodnim hladilnim sredstvom in težka voda kot moderator;
4) graffito - plin s plinskim hladilnim sredstvom in grafitnim moderatorjem.
Izbira pretežno uporabljenega tipa reaktorja je odvisna predvsem od nabranih izkušenj v nosilnem reaktorju, pa tudi od razpoložljivosti potrebne industrijske opreme, surovin itd.
Reaktor in njegovi podporni sistemi vključujejo: sam reaktor z biološko zaščito , toplotni izmenjevalniki, črpalke ali naprave za pihanje plinov, ki krožijo hladilno sredstvo, cevovodi in armature za kroženje tokokroga, naprave za polnjenje jedrskega goriva, sistemi posebnega prezračevanja, zasilnega hlajenja itd.
Za zaščito osebja jedrske elektrarne pred izpostavljenostjo sevanju je reaktor obdan z biološko zaščito, katere glavni material so beton, voda, serpentinski pesek. Oprema reaktorskega tokokroga mora biti popolnoma zatesnjena. Zagotovljen je sistem za spremljanje mest morebitnega iztekanja hladilne tekočine, sprejeti so ukrepi, da pojav puščanj in prekinitev v tokokrogu ne povzroči radioaktivnih emisij in onesnaženja prostorov NEK in okolice. Radioaktivni zrak in majhna količina hlapov hladilne tekočine se zaradi prisotnosti puščanja iz tokokroga odstranijo iz nenadzorovanih prostorov NEK. poseben sistem prezračevanje, v katerem so za izključitev možnosti onesnaženja zraka predvideni čistilni filtri in hranilniki plina. Služba dozimetričnega nadzora spremlja izpolnjevanje pravil sevalne varnosti s strani osebja NEK.
NEK, ki jih je največ moderen videz elektrarne imajo številne pomembne prednosti pred drugimi vrstami elektrarn: v normalnih pogojih delovanja popolnoma ne onesnažujejo okolju, ne zahtevajo vezave na vir surovin in jih je zato mogoče postaviti skoraj povsod. Novi agregati imajo kapaciteto skoraj enaka moč povprečne HE, pa faktor izkoriščenosti instalirane moči v jedrskih elektrarnah (80 %) bistveno presega izkoristek HE ali TE.
Bistvenih pomanjkljivosti jedrskih elektrarn v normalnih pogojih delovanja praktično ni. Vendar pa ne moremo opaziti nevarnosti jedrskih elektrarn v možnih okoliščinah višje sile: potresi, orkani itd. - tukaj stari modeli energetskih enot predstavljajo potencialno nevarnost radiacijske kontaminacije ozemelj zaradi nenadzorovanega pregrevanja reaktorja.
Alternativni viri energije.
Energija sonca.
V zadnjem času se je zanimanje za problematiko izrabe sončne energije izjemno povečalo, saj je energetski potencial, ki temelji na izrabi neposrednega sončnega sevanja, izjemno velik.
Najenostavnejši zbiralnik sončnega sevanja je počrnjena kovinska (običajno aluminijasta) pločevina, znotraj katere so cevi, po katerih kroži tekočina. Ogrevana s sončno energijo, ki jo absorbira kolektor, se tekočina dovaja za neposredno uporabo.
Sončna energija je ena materialno najbolj intenzivnih vrst proizvodnje energije. Široka uporaba sončne energije pomeni velikansko povečanje potreb po materialih in posledično delovnih virih za pridobivanje surovin, njihovo bogatenje, proizvodnjo materialov, izdelavo heliostatov, kolektorjev, druge opreme, in njihov prevoz.
Doslej je električna energija, pridobljena s sončnimi žarki, veliko dražja od tiste, pridobljene s tradicionalnimi metodami. Znanstveniki upajo, da bodo poskusi, ki jih bodo izvedli v eksperimentalnih napravah in postajah, pomagali rešiti ne le tehnične, ampak tudi ekonomske probleme.
vetrna energija.
Energija premikajočih se zračnih mas je ogromna. Zaloge vetrne energije so več kot stokrat večje od zalog hidroenergije vseh rek na planetu. Vetrovi pihajo nenehno in povsod po zemlji. Podnebne razmere omogočajo razvoj vetrne energije na velikem območju.
Toda v teh dneh motorji na vetrni pogon pokrivajo le eno tisočinko svetovnih potreb po energiji. Zato so pri načrtovanju vetrnega kolesa, srca vsake vetrne elektrarne, vključeni letalograditelji, ki znajo izbrati najustreznejši profil lopatic in ga preučiti v vetrovniku. S prizadevanji znanstvenikov in inženirjev je bilo ustvarjenih najrazličnejših modelov sodobnih vetrnih turbin.
Zemeljska energija.
Že od pradavnine so ljudje vedeli za elementarne manifestacije velikanske energije, ki se skriva v globinah globus. Spomin človeštva hrani legende o katastrofalnih vulkanskih izbruhih, ki so zahtevali milijone človeških življenj, neprepoznavno spremenili podobo mnogih krajev na Zemlji. Moč izbruha celo relativno majhnega vulkana je ogromna, večkrat presega moč največjih elektrarn, ki so jih ustvarile človeške roke. Res je, da o neposredni uporabi energije vulkanskih izbruhov ni treba govoriti, zaenkrat ljudje nimajo možnosti zajeziti tega nepokornega elementa.
Energija Zemlje ni primerna samo za ogrevanje prostorov, kot je to primer na Islandiji, ampak tudi za proizvodnjo električne energije. Elektrarne na vroče podzemne izvire delujejo že dolgo. Prvo takšno elektrarno, še dokaj nizke moči, so zgradili leta 1904 v majhnem italijanskem mestecu Larderello. Postopoma je moč elektrarne rasla, obratovalo je vedno več novih enot, uporabljali so se novi viri tople vode in danes je moč elektrarne že dosegla impresivno vrednost 360 tisoč kilovatov.
Prenos električne energije.
Transformatorji.
Kupili ste hladilnik ZIL. Prodajalec vas je opozoril, da je hladilnik zasnovan za omrežno napetost 220 V. In v vaši hiši je omrežna napetost 127 V. Zastoj? Sploh ne. Samo narediti je treba dodatni strošek in kupim transformator.
Transformator- zelo preprosta naprava, ki vam omogoča povečanje in zmanjšanje napetosti. Pretvorba AC se izvaja s pomočjo transformatorjev. Prvič je transformatorje uporabil leta 1878 ruski znanstvenik P. N. Yablochkov za napajanje "električnih sveč", ki jih je izumil, takrat novega vira svetlobe. Idejo P. N. Yablochkova je razvil I. F. Usagin, uslužbenec moskovske univerze, ki je oblikoval izboljšane transformatorje.
Transformator je sestavljen iz zaprtega železnega jedra, na katerega sta nameščeni dve (včasih več) tuljavi z žičnimi navitji (slika 1). Eno od navitij, imenovano primarno, je priključeno na vir izmenične napetosti. Drugo navitje, na katerega je priključena "obremenitev", to je naprave in naprave, ki porabljajo električno energijo, se imenuje sekundarna.
Delovanje transformatorja temelji na pojavu elektromagnetne indukcije. Ko skozi primarno navitje teče izmenični tok, se v železnem jedru pojavi izmenični magnetni tok, ki vzbuja indukcijsko EMF v vsakem navitju. Poleg tega je trenutna vrednost indukcijske emf ev vsak obrat primarnega ali sekundarnega navitja po Faradayevem zakonu je določen s formulo:
e = -Δ F/Δ t
Če F= Ф 0 сosωt, torej
e = ω Ф 0grehω t, oz
e =E 0 grehω t ,
kje E 0 \u003d ω Ф 0 - amplituda EMF v enem obratu.
V primarnem navitju, ki ima str 1 obratov, skupna indukcijska emf e 1 je enako n 1 e.
V sekundarnem navitju je celoten EMF. e 2 je enako n 2 e, kje str 2 je število ovojev tega navitja.
Iz tega sledi, da
e 1 e 2 \u003d n 1 n 2. (1)
Vsota napetosti u 1 , ki se nanese na primarno navitje, in EMF e 1 mora biti enak padcu napetosti v primarnem navitju:
u 1 + e 1 = jaz 1 R 1 , kje R 1 je aktivni upor navitja in jaz 1 je tok v njem. Ta enačba sledi neposredno iz splošne enačbe. Običajno je aktivni upor navitja majhen in člen jaz 1 R 1 lahko zanemarimo. Zato
u 1 ≈ - e 1. (2)
Ko je sekundarno navitje transformatorja odprto, tok v njem ne teče in velja razmerje:
u 2 ≈ - e 2 . (3)
Ker so trenutne vrednosti emf e 1 in e 2 sprememba faze, potem lahko njihovo razmerje v formuli (1) nadomestimo z razmerjem efektivnih vrednosti E 1 inE 2 te EMF ali ob upoštevanju enakosti (2) in (3) razmerje efektivnih vrednosti napetosti U 1 in U 2 .
U 1 /U 2 = E 1 / E 2 = n 1 / n 2 = k. (4)
Vrednost k imenovano transformacijsko razmerje. če k> 1, potem je transformator padajoči, s k<1 - povečevanje.
Ko je tokokrog sekundarnega navitja sklenjen, v njem teče tok. Potem razmerje u 2 ≈ - e 2 ni več natančno zadoščeno in s tem povezava med U 1 in U 2 postane bolj zapletena kot v enačbi (4).
Po zakonu o ohranitvi energije mora biti moč v primarnem krogu enaka moči v sekundarnem krogu:
U 1 jaz 1 = U 2 jaz 2, (5)
kje jaz 1 in jaz 2 - efektivne vrednosti sile v primarnih in sekundarnih navitjih.
Iz tega sledi, da
U 1 /U 2 = jaz 1 / jaz 2 . (6)
To pomeni, da z večkratnim povečanjem napetosti s pomočjo transformatorja za toliko zmanjšamo tok (in obratno).
Zaradi neizogibnih izgub energije za nastajanje toplote v navitjih in železnem jedru sta enačbi (5) in (6) približno izpolnjeni. Vendar pa v sodobnih transformatorjih visoke moči skupne izgube ne presegajo 2-3%.
V vsakdanji praksi se morate pogosto soočiti s transformatorji. Poleg tistih transformatorjev, ki jih uporabljamo, hočeš nočeš, zaradi dejstva, da so industrijske naprave zasnovane za eno napetost, druga pa se uporablja v mestnem omrežju, poleg njih imamo opravka z avtomobilskimi koluti. Bobbin je stopenjski transformator. Za ustvarjanje iskre, ki vžge delovno mešanico, je potrebna visoka napetost, ki jo dobimo iz avtomobilskega akumulatorja, potem ko z odklopnikom najprej spremenimo enosmerni tok akumulatorja v izmenični. Preprosto je videti, da do izgube energije, ki se porabi za ogrevanje transformatorja, ko se napetost poveča, se tok zmanjša in obratno.
Varilni stroji zahtevajo padajoče transformatorje. Varjenje zahteva zelo visoke tokove, transformator varilnega stroja pa ima le en izhodni obrat.
Verjetno ste opazili, da je jedro transformatorja izdelano iz tankih jeklenih plošč. To se naredi, da ne izgubite energije med pretvorbo napetosti. V ploščatem materialu bodo imeli vrtinčni tokovi manjšo vlogo kot v trdnem materialu.
Doma imate opravka z majhnimi transformatorji. Kar se tiče močnih transformatorjev, so ogromne strukture. V teh primerih se jedro z navitji postavi v rezervoar, napolnjen s hladilnim oljem.
Prenos električne energije
Porabniki električne energije so povsod. Proizvaja se na razmeroma malo mestih v bližini virov goriva in vodnih virov. Zato postane potreben prenos električne energije na razdalje, ki včasih dosežejo več sto kilometrov.
Toda prenos električne energije na dolge razdalje je povezan s precejšnjimi izgubami. Dejstvo je, da jih tok, ki teče skozi daljnovode, segreva. V skladu z zakonom Joule-Lenz je energija, porabljena za ogrevanje žic linije, določena s formulo
kjer je R linijski upor. Pri dolgem vodu lahko postane prenos električne energije na splošno neekonomičen. Da bi zmanjšali izgube, lahko seveda sledite poti zmanjšanja upora R linije s povečanjem preseka žic. Toda za zmanjšanje R, na primer, za faktor 100, je treba tudi maso žice povečati za faktor 100. Jasno je, da tako velike porabe dragih barvnih kovin ni mogoče dovoliti, da ne omenjamo težav pri pritrditvi težkih žic na visoke jambore itd. Zato se izgube energije v liniji zmanjšajo na drug način: z zmanjšanjem toka v vrsti. Na primer, zmanjšanje toka za faktor 10 zmanjša količino toplote, sproščene v prevodnikih, za 100-krat, tj. doseže se enak učinek kot pri stokratnem uteževanju žice.
Ker je trenutna moč sorazmerna zmnožku jakosti toka in napetosti, je za ohranitev prenesene moči potrebno povečati napetost v daljnovodu. Poleg tega, daljši kot je daljnovod, bolj donosna je uporaba višje napetosti. Tako se na primer v visokonapetostnem daljnovodu Volzhskaya HPP - Moskva uporablja napetost 500 kV. Medtem so generatorji izmeničnega toka izdelani za napetosti, ki ne presegajo 16-20 kV, saj bi višja napetost zahtevala sprejetje bolj zapletenih posebnih ukrepov za izolacijo navitij in drugih delov generatorjev.
Zato so v velikih elektrarnah nameščeni povečevalni transformatorji. Transformator toliko poveča napetost v liniji, kolikor zmanjša tok. Izguba moči v tem primeru je majhna.
Za neposredno uporabo električne energije v motorjih električnega pogona obdelovalnih strojev, v omrežju razsvetljave in za druge namene je treba napetost na koncih voda zmanjšati. To se doseže z uporabo padajočih transformatorjev. Poleg tega običajno zmanjšanje napetosti in s tem povečanje tokovne jakosti poteka v več fazah. Na vsaki stopnji je napetost manjša, območje pokrivanja električnega omrežja pa vse večje. Shema prenosa in distribucije električne energije je prikazana na sliki.
Elektrarne v številnih regijah države so povezane z visokonapetostnimi daljnovodi, ki tvorijo skupno električno omrežje, na katerega so priključeni potrošniki. Takšna zveza se imenuje elektroenergetski sistem. Elektroenergetski sistem zagotavlja nemoteno oskrbo odjemalcev z energijo ne glede na njihovo lokacijo.
Uporaba električne energije.
Uporaba električne energije na različnih področjih znanosti.
20. stoletje je postalo stoletje, ko znanost posega v vse družbene sfere: gospodarstvo, politiko, kulturo, izobraževanje itd. Znanost seveda neposredno vpliva na razvoj energetike in obseg električne energije. Po eni strani znanost prispeva k širjenju obsega električne energije in s tem povečuje njeno porabo, po drugi strani pa v dobi, ko neomejena raba neobnovljivih virov energije predstavlja nevarnost za prihodnje generacije, razvoj energetsko varčnih tehnologij in njihova implementacija v življenje postane nujna naloga znanosti.
Razmislimo o teh vprašanjih na konkretnih primerih. Približno 80 % rasti BDP (bruto domačega proizvoda) v razvitih državah dosežejo s tehničnimi inovacijami, ki so večinoma povezane z uporabo električne energije. Vse novo v industriji, kmetijstvu in vsakdanjem življenju prihaja k nam zahvaljujoč novostim v različnih vejah znanosti.
Zdaj se uporabljajo na vseh področjih človeške dejavnosti: za snemanje in shranjevanje informacij, ustvarjanje arhivov, pripravo in urejanje besedil, opravljanje risarskih in grafičnih del, avtomatizacijo proizvodnje in kmetijstva. Elektronizacija in avtomatizacija proizvodnje sta najpomembnejši posledici »druge industrijske« oziroma »mikroelektronske« revolucije v gospodarstvih razvitih držav. Razvoj integrirane avtomatizacije je neposredno povezan z mikroelektroniko, katere kvalitativno nova faza se je začela po izumu mikroprocesorja leta 1971 - mikroelektronske logične naprave, vgrajene v različne naprave za nadzor njihovega delovanja.
Mikroprocesorji so pospešili rast robotike. Večina robotov, ki so danes v uporabi, spada v tako imenovano prvo generacijo in se uporabljajo pri varjenju, rezanju, stiskanju, premazovanju itd. Roboti druge generacije, ki jih nadomeščajo, so opremljeni z napravami za prepoznavanje okolja. In roboti - "intelektualci" tretje generacije bodo "videli", "čutili", "slišali". Med najbolj prednostnimi področji uporabe robotov znanstveniki in inženirji označujejo jedrsko energijo, raziskovanje vesolja, transport, trgovino, skladiščenje, zdravstveno oskrbo, predelavo odpadkov in razvoj bogastva oceanskega dna. Večina robotov deluje na električno energijo, vendar se povečana poraba električne energije robotov izravna z znižanjem stroškov energije v številnih energetsko intenzivnih proizvodnih procesih z uvedbo pametnejših metod in novih energetsko varčnih tehnoloških procesov.
Ampak nazaj k znanosti. Vse nove teoretične ugotovitve so eksperimentalno preverjene po računalniških izračunih. In praviloma se na tej stopnji izvajajo raziskave s fizikalnimi meritvami, kemičnimi analizami itd. Pri tem so znanstveno raziskovalna orodja raznolika - številni merilni instrumenti, pospeševalci, elektronski mikroskopi, magnetnoresonančni tomografi itd. Večina teh instrumentov eksperimentalne znanosti deluje na električno energijo.
Znanost na področju komunikacij in komunikacij se zelo hitro razvija. Satelitska komunikacija se ne uporablja le kot sredstvo mednarodne komunikacije, ampak tudi v vsakdanjem življenju - satelitske antene v našem mestu niso neobičajne. Nova komunikacijska sredstva, kot je optična tehnologija, lahko znatno zmanjšajo izgube električne energije v procesu prenosa signalov na velike razdalje.
Znanost in sfera upravljanja nista zaobšla. Z razvojem znanstvene in tehnološke revolucije, širitvijo proizvodne in neproizvodne sfere človeške dejavnosti, upravljanje začne igrati vse pomembnejšo vlogo pri izboljšanju njihove učinkovitosti. Iz nekakšne umetnosti, do nedavnega na podlagi izkušenj in intuicije, je management postal znanost. Veda o upravljanju, splošnih zakonitostih sprejemanja, shranjevanja, prenosa in obdelave informacij se imenuje kibernetika. Ta izraz izhaja iz grških besed "krmar", "krmar". Najdemo ga v spisih starogrških filozofov. Vendar se je njeno novo rojstvo dejansko zgodilo leta 1948, po objavi knjige "Kibernetika" ameriškega znanstvenika Norberta Wienerja.
Pred začetkom »kibernetske« revolucije je obstajalo samo papirnato računalništvo, katerega glavno sredstvo zaznavanja so bili človeški možgani in ni uporabljalo elektrike. "Kibernetska" revolucija je povzročila bistveno drugačno - strojno informatiko, ki ustreza gigantsko povečanim pretokom informacij, katerih vir energije je elektrika. Ustvarili so se popolnoma novi načini pridobivanja informacij, njihovega zbiranja, obdelave in prenosa, ki skupaj tvorijo kompleksno informacijsko strukturo. Vključuje avtomatizirane nadzorne sisteme (avtomatizirani nadzorni sistemi), informacijske banke podatkov, avtomatizirane informacijske baze, računalniške centre, video terminale, fotokopirne in telegrafske stroje, državne informacijske sisteme, satelitske in hitre optične komunikacijske sisteme - vse to se je neomejeno razširilo obseg porabe električne energije.
Mnogi znanstveniki verjamejo, da v tem primeru govorimo o novi "informacijski" civilizaciji, ki nadomešča tradicionalno organizacijo industrijskega tipa družbe. Za to specializacijo so značilne naslednje pomembne značilnosti:
· široka uporaba informacijske tehnologije v materialni in nematerialni proizvodnji, na področju znanosti, izobraževanja, zdravstva itd.;
prisotnost široke mreže različnih bank podatkov, vključno z javno uporabo;
preoblikovanje informacij v enega najpomembnejših dejavnikov gospodarskega, nacionalnega in osebnega razvoja;
prosti pretok informacij v družbi.
Takšen prehod iz industrijske družbe v "informacijsko civilizacijo" je postal mogoč predvsem zaradi razvoja energetike in zagotavljanja priročne vrste energije pri prenosu in uporabi - električne energije.
Električna energija v proizvodnji.
Sodobne družbe si ni mogoče predstavljati brez elektrifikacije proizvodnih dejavnosti. Že konec osemdesetih let prejšnjega stoletja je bila več kot 1/3 vse porabe energije na svetu izvedena v obliki električne energije. Do začetka naslednjega stoletja se lahko ta delež poveča na 1/2. Takšno povečanje porabe električne energije je povezano predvsem s povečanjem njene porabe v industriji. Glavnina industrijskih podjetij deluje na električni energiji. Visoka poraba električne energije je značilna za energetsko intenzivne industrije, kot so metalurgija, aluminij in strojegradnja.
Elektrika v domu.
Elektrika v vsakdanjem življenju je bistveni pomočnik. Z njo se srečujemo vsak dan in verjetno si življenja brez nje ne moremo več predstavljati. Spomnite se, kdaj ste zadnjič ugasnili luč, torej vaša hiša ni dobila elektrike, spomnite se, kako ste prisegali, da nimate časa za nič in potrebujete svetlobo, potrebujete TV, kotliček in kup drugega električni aparati. Konec koncev, če bomo za vedno brez energije, se bomo preprosto vrnili v tiste davne čase, ko so hrano kuhali na ognju in živeli v hladnih wigwamih.
Pomen elektrike v našem življenju je mogoče opisati s celo pesmijo, tako pomembna je v našem življenju in tako smo je navajeni. Čeprav ne opazimo več, da prihaja v naše domove, ko pa je izklopljena, postane zelo neprijetno.
Cenite elektriko!
Bibliografija.
1. Učbenik S.V. Gromova "Fizika, 10. razred". Moskva: Razsvetljenje.
2. Enciklopedični slovar mladega fizika. Spojina. V.A. Chuyanov, Moskva: Pedagogika.
3. Allion L., Wilcons W.. Fizika. Moskva: Nauka.
4. Koltun M. Svet fizike. Moskva.
5. Viri energije. Dejstva, težave, rešitve. Moskva: Znanost in tehnologija.
6. Netradicionalni viri energije. Moskva: Znanje.
7. Yudasin L. S. Energija: težave in upi. Moskva: Razsvetljenje.
8. Podgorny A.N. Vodikova energija. Moskva: Nauka.
K kategorija: Elektroinštalacijska dela
Proizvodnja električne energije
Električna energija (elektrika) je najsodobnejša oblika energije in se uporablja v vseh sferah in panogah materialne proizvodnje. Njene prednosti so možnost prenosa na velike razdalje in pretvorbe v druge vrste energije (mehansko, toplotno, kemično, svetlobno itd.).
Električna energija se proizvaja v posebnih podjetjih - elektrarnah, ki pretvarjajo druge vrste energije v električno energijo: kemično, gorivo, vodno, vetrno, sončno, jedrsko.
Sposobnost prenosa električne energije na velike razdalje omogoča gradnjo elektrarn v bližini gorivnih lokacij ali na visokovodnih rekah, kar je bolj ekonomično kot transport velikih količin goriva do elektrarn, ki se nahajajo v bližini porabnikov električne energije.
Glede na vrsto uporabljene energije ločimo termoelektrarne, hidravlične in jedrske elektrarne. Elektrarne, ki izkoriščajo energijo vetra in toploto sončne svetlobe, so še vedno nizki viri električne energije, ki nimajo industrijskega pomena.
Termoelektrarne izkoriščajo toplotno energijo, pridobljeno s kurjenjem trdnih goriv (premog, šota, naftni skrilavec), tekočih (kurilno olje) in plinastih (zemeljski plin ter plavžni in koksarniški plin) v kotlovskih pečeh.
Toplotna energija se z vrtenjem turbine pretvarja v mehansko, ta pa se v generatorju, ki je povezan s turbino, pretvori v električno. Generator postane vir električne energije. Termoelektrarne ločimo po vrsti primarnega motorja: parna turbina, parni stroj, motor z notranjim zgorevanjem, lokomobil, plinska turbina. Poleg tega parne turbinske elektrarne delimo na kondenzacijske in kogeneracijske. Kondenzacijske postaje oskrbujejo porabnike samo z električno energijo. Izpušna para gre skozi hladilni cikel in se, ko se spremeni v kondenzat, ponovno dovaja v kotel.
Oskrbo odjemalcev s toplotno in električno energijo izvajajo toplotne postaje, imenovane soproizvodnje toplote in električne energije (SPTE). V teh postajah se toplotna energija le delno pretvori v električno energijo, večinoma pa se porabi za oskrbo industrijskih podjetij in drugih porabnikov, ki se nahajajo v neposredni bližini elektrarn, s paro in toplo vodo.
Hidroelektrarne (HE) so zgrajene na rekah, ki so neusahljiv vir energije za elektrarne. Tečejo iz visokogorja v nižine in so zato sposobni opravljati mehansko delo. Hidroelektrarne so zgrajene na gorskih rekah z uporabo naravnega pritiska vode. Na ravninskih rekah se pritisk umetno ustvarja z gradnjo jezov, zaradi razlike v vodostajih na obeh straneh jezu. Hidroturbine so primarni motorji v hidroelektrarnah, pri katerih se energija vodnega toka pretvarja v mehansko energijo.
Voda vrti rotor hidroturbine in generatorja, medtem ko se mehanska energija hidroturbine pretvarja v električno energijo, ki jo proizvaja generator. Gradnja hidroelektrarne poleg naloge proizvodnje električne energije rešuje tudi kompleks drugih nalog nacionalnega gospodarskega pomena - izboljšanje plovbe po rekah, namakanje in zalivanje sušnih zemljišč, izboljšanje oskrbe mest in industrijskih podjetij z vodo.
Jedrske elektrarne (JE) uvrščamo med termoparne turbinske postaje, ki ne delujejo na fosilna goriva, temveč kot vir energije uporabljajo toploto, pridobljeno v procesu jedrske cepitve atomov jedrskega goriva (goriva) – urana ali plutonija. V jedrskih elektrarnah vlogo kotlovskih enot opravljajo jedrski reaktorji in generatorji pare.
Napajanje porabnikov poteka pretežno iz električnih omrežij, ki združujejo več elektrarn. Vzporedno delovanje elektrarn na skupnem električnem omrežju zagotavlja racionalno porazdelitev obremenitve med elektrarnami, najbolj ekonomično proizvodnjo električne energije, boljši izkoristek instalirane moči postaj, povečanje zanesljivosti napajanja odjemalcev in njihovo oskrbo z električno energijo. z normalnimi indikatorji kakovosti glede na frekvenco in napetost.
Potreba po poenotenju je posledica neenakomerne obremenitve elektrarn. Povpraševanje potrošnikov po električni energiji se dramatično spreminja ne le čez dan, ampak tudi v različnih obdobjih leta. Pozimi se poveča poraba električne energije za razsvetljavo. V kmetijstvu poleti elektriko potrebujemo v velikih količinah za poljska dela in namakanje.
Razlika v stopnji obremenitve postaj je še posebej opazna pri veliki razdalji med območji porabe električne energije drug od drugega v smeri od vzhoda proti zahodu, kar je razloženo z razliko v času nastopa jutranjih ur. in večerne maksimalne obremenitve. Za zagotavljanje zanesljivosti napajanja odjemalcev in boljšega izkoristka moči elektrarn, ki delujejo v različnih režimih, se te združujejo v energetske oziroma električne sisteme z uporabo visokonapetostnih električnih omrežij.
Imenuje se sklop elektrarn, daljnovodov in toplotnih omrežij ter sprejemnikov električne in toplotne energije, povezanih v eno celoto s skupnostjo režima in kontinuiteto procesa proizvodnje in porabe električne in toplotne energije. energetski sistem (energetski sistem). Električni sistem, ki ga sestavljajo transformatorske postaje in daljnovodi različnih napetosti, je del elektroenergetskega sistema.
Energetski sistemi posameznih regij pa so med seboj povezani za vzporedno delovanje in tvorijo velike sisteme, na primer enotni energetski sistem (UES) evropskega dela ZSSR, enotni sistemi Sibirije, Kazahstana, Srednje Azije itd. .
Termoelektrarne in tovarniške elektrarne so praviloma priključene na elektroenergetsko omrežje najbližjega elektroenergetskega sistema preko generatorskih napetostnih vodov 6 in 10 kV ali višjih napetostnih vodov (35 kV in več) preko transformatorskih postaj. Prenos energije, proizvedene v močnih regionalnih elektrarnah, v elektroenergetsko omrežje za oskrbo odjemalcev se izvaja preko visokonapetostnih vodov (110 kV in več).
- Proizvodnja električne energije
Nalaganje...