Rapport: Elektriciteitsverbruik. Productie, transmissie en verbruik van elektrische energie

K-categorie: Elektrisch installatiewerk

Productie van elektrische energie

Elektrische energie (elektriciteit) is het meest perfect uitzicht energie en wordt gebruikt in alle sferen en takken van materiële productie. De voordelen zijn onder meer de mogelijkheid van transmissie over lange afstanden en omzetting in andere soorten energie (mechanisch, thermisch, chemisch, licht, enz.).

Elektrische energie wordt opgewekt bij speciale bedrijven - elektriciteitscentrales die andere soorten energie omzetten in elektrische energie: chemisch, brandstof, water, wind, zonne-energie, nucleair.

De mogelijkheid om elektriciteit over lange afstanden te transporteren, maakt het mogelijk om elektriciteitscentrales te bouwen in de buurt van brandstoflocaties of op hoogwaterrivieren, wat voordeliger is dan het transporteren van grote hoeveelheden brandstof naar elektriciteitscentrales in de buurt van elektriciteitsverbruikers.

Afhankelijk van het type energie dat wordt gebruikt, zijn er thermische, hydraulische, kerncentrales. Energiecentrales die windenergie en warmte gebruiken zonnestralen, zijn nog steeds energiebronnen met een laag vermogen die geen industriële betekenis hebben.

Thermische energiecentrales gebruiken thermische energie die wordt verkregen door verbranding in ketelovens vaste brandstof(kolen, turf, olieschalie), vloeibaar (stookolie) en gasvormig (aardgas, en in metallurgische fabrieken - hoogoven en cokesovengas).

Thermische energie wordt omgezet in mechanische energie door de rotatie van de turbine, die wordt omgezet in elektrische energie in een generator die op de turbine is aangesloten. De generator wordt een bron van elektriciteit. Thermische centrales onderscheiden door het type krachtbron: stoomturbine, stoommachine, motor interne verbranding, locomobiel, gasturbine. Daarnaast zijn stoomturbinecentrales onderverdeeld in condensatie en warmtekrachtkoppeling. Condensatiestations voorzien de verbruikers alleen van elektrische energie. De uitlaatstoom doorloopt een koelcyclus en wordt condensaat en wordt opnieuw in de ketel gevoerd.

De levering van thermische en elektrische energie aan verbruikers vindt plaats door warmtecentrales, warmtekrachtkoppelingscentrales (WKK) genoemd. Op deze stations wordt thermische energie slechts gedeeltelijk omgezet in elektrische energie en voornamelijk besteed aan het voorzien van stoom en warm water voor industriële bedrijven en andere verbruikers in de directe omgeving van elektriciteitscentrales.

Waterkrachtcentrales (HPP's) worden gebouwd op rivieren, die een onuitputtelijke energiebron zijn voor elektriciteitscentrales. Ze stromen van hoogland naar laagland en zijn daardoor in staat mechanisch werk te doen. Waterkrachtcentrales worden gebouwd op bergrivieren met behulp van de natuurlijke druk van water. Op vlakke rivieren wordt de druk kunstmatig gecreëerd door de aanleg van dammen, vanwege het verschil in waterstanden aan beide zijden van de dam. Hydroturbines zijn de primaire motoren in waterkrachtcentrales, waarin de energie van de waterstroom wordt omgezet in mechanische energie.

Water laat de waaier van de hydroturbine en de generator draaien, terwijl de mechanische energie van de hydroturbine wordt omgezet in elektrische energie die door de generator wordt opgewekt. De bouw van een waterkrachtcentrale lost naast de taak van het opwekken van elektriciteit ook een complex van andere taken van nationaal economisch belang op - verbetering van de navigatie van rivieren, irrigatie en bewatering van droge gronden, verbetering van de watervoorziening naar steden en industriële ondernemingen.

Kerncentrales (NPP's) worden geclassificeerd als thermische stoomturbinestations die niet op fossiele brandstoffen werken, maar als energiebron de warmte gebruiken die wordt verkregen bij kernsplijting van kernbrandstofatomen (brandstof) - uranium of plutonium. Bij kerncentrales wordt de rol van keteleenheden vervuld door kernreactoren en stoomgeneratoren.

De levering van elektriciteit aan de verbruikers vindt voornamelijk plaats vanuit: elektrische netwerken het aansluiten van een aantal elektriciteitscentrales. Parallelle werking van energiecentrales op een gemeenschappelijk elektrisch netwerk zorgt voor een rationele verdeling van de belasting tussen energiecentrales, de meest economische opwekking van elektriciteit, beter gebruik van de geïnstalleerde capaciteit van stations, verhoging van de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening aan consumenten en levering van elektriciteit met normale kwaliteitsindicatoren in termen van frequentie en spanning.

De behoefte aan eenwording wordt veroorzaakt door de ongelijke belasting van elektriciteitscentrales. De vraag van de consument naar elektriciteit verandert dramatisch, niet alleen gedurende de dag, maar ook in andere tijden van het jaar. In de winter neemt het elektriciteitsverbruik voor verlichting toe. In de landbouw is in de zomer in grote hoeveelheden elektriciteit nodig voor veldwerk en irrigatie.

Het verschil in de mate van belasting van de stations is vooral merkbaar met een aanzienlijke afstand tussen de gebieden van elektriciteitsverbruik van elkaar in de richting van oost naar west, wat wordt verklaard door het verschil in de timing van het begin van de ochtenduren en avondbelasting maxima. Om de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening aan consumenten te waarborgen en om beter gebruik te maken van de kracht van energiecentrales die in verschillende modi werken, worden ze gecombineerd tot energie- of elektrische systemen met behulp van elektrische hoogspanningsnetwerken.

De reeks elektriciteitscentrales, hoogspanningslijnen en warmtenetwerken, evenals ontvangers van elektrische en warmte-energie, tot één geheel verbonden door de gemeenschappelijkheid van het regime en de continuïteit van het proces van productie en consumptie van elektrische en thermische energie, wordt genoemd het energiesysteem (energiesysteem). Elektrisch systeem, bestaande uit onderstations en hoogspanningslijnen van verschillende spanningen, maakt deel uit van het elektriciteitssysteem.

De energiesystemen van afzonderlijke regio's zijn op hun beurt onderling verbonden voor parallelle werking en vormen grote systemen, bijvoorbeeld het verenigde energiesysteem (UES) van het Europese deel van de USSR, de verenigde systemen van Siberië, Kazachstan, Centraal-Azië, enz. .

Warmtekrachtcentrales en fabriekscentrales zijn meestal aangesloten op het elektriciteitsnet van het dichtstbijzijnde elektriciteitsnet via generatorspanningslijnen van 6 en 10 kV of hogere spanningslijnen (35 kV en hoger) via transformatorstations. De transmissie van energie die wordt opgewekt door krachtige regionale elektriciteitscentrales naar het elektriciteitsnet voor de levering van verbruikers vindt plaats via hoogspanningslijnen (110 kV en hoger).

Pagina 1

Invoering.

De geboorte van energie vond enkele miljoenen jaren geleden plaats, toen mensen vuur leerden gebruiken. Vuur gaf hen warmte en licht, was een bron van inspiratie en optimisme, een wapen tegen vijanden en wilde dieren, een remedie, een assistent in de landbouw, een voedselconserveringsmiddel, een technologisch hulpmiddel, enz.

De prachtige mythe van Prometheus, die mensen vuur gaf, verscheen in Het oude Griekenland veel later dan, in veel delen van de wereld, methoden van nogal geavanceerde hantering van vuur, de productie en blussing, het behoud van vuur en rationeel gebruik brandstof.

Jarenlang werd het vuur in stand gehouden door het verbranden van plantaardige energiebronnen (hout, struiken, riet, gras, droge algen, enz.), en toen werd ontdekt dat het mogelijk was om fossiele stoffen te gebruiken om het vuur in stand te houden: kolen, olie , schalie, turf.

Vandaag de dag blijft energie het belangrijkste onderdeel van het menselijk leven. Het maakt het mogelijk om te creëren verschillende materialen, is een van de belangrijkste factoren bij de ontwikkeling van nieuwe technologieën. Simpel gezegd, zonder het beheersen van verschillende soorten energie, kan een persoon niet volledig bestaan.

Stroomopwekking.

Soorten elektriciteitscentrales.

Thermische elektriciteitscentrale (TPP), een elektriciteitscentrale die elektrische energie opwekt als gevolg van de omzetting van thermische energie die vrijkomt bij de verbranding van fossiele brandstoffen. De eerste thermische centrales verschenen aan het einde van de 19e eeuw en werden wijdverbreid. In het midden van de jaren 70 van de 20e eeuw waren thermische centrales het belangrijkste type energiecentrales.

Bij thermische centrales wordt de chemische energie van de brandstof eerst omgezet in mechanische en vervolgens in elektrische energie. De brandstof voor een dergelijke krachtcentrale kan steenkool, turf, gas, olieschalie, stookolie zijn.

Thermische centrales zijn onderverdeeld in condensatie (CPP), ontworpen om alleen elektrische energie op te wekken, en warmtekrachtcentrales (WKK), die naast elektrische thermische energie produceren in de vorm heet water en koppel. Grote IES's van districtsbelang worden state district power plants (GRES) genoemd.

Het eenvoudigste schematische diagram van een kolengestookte IES wordt getoond in de figuur. Steenkool wordt in de brandstofbunker 1 gevoerd en daaruit - in de breekinstallatie 2, waar het in stof verandert. Kolenstof komt de oven van de stoomgenerator (stoomketel) 3 binnen, die een systeem van leidingen heeft waarin chemisch gezuiverd water, voedingswater genaamd, circuleert. In de ketel warmt het water op, verdampt en de resulterende verzadigde stoom wordt op een temperatuur van 400-650 ° C gebracht en komt onder een druk van 3-24 MPa via de stoomleiding in de stoomturbine 4. De stoom parameters zijn afhankelijk van het vermogen van de units.

Thermische condensatiecentrales hebben een laag rendement (30-40%), omdat de meeste energie verloren gaat met rookgassen en condensorkoelwater. Het is voordelig om IES te bouwen in de directe omgeving van brandstofwinningslocaties. Tegelijkertijd kunnen verbruikers van elektriciteit zich op aanzienlijke afstand van het station bevinden.

Een WKK onderscheidt zich van een condensatiestation door een speciale WKK-turbine met daarop stoomafzuiging. Bij de CHPP wordt een deel van de stoom volledig in de turbine gebruikt om elektriciteit op te wekken in de generator 5 en gaat vervolgens de condensor 6 in, terwijl het andere deel, dat een hoge temperatuur en druk heeft, uit de tussentrap van de turbine en gebruikt voor warmtevoorziening. Condensaatpomp 7 wordt via de ontluchter 8 en vervolgens voedingspomp 9 in de stoomgenerator gevoerd. De hoeveelheid gewonnen stoom hangt af van de behoefte van bedrijven aan thermische energie.

Coëfficiënt nuttige actie WKK bereikt 60-70%. Dergelijke stations worden meestal in de buurt van consumenten gebouwd - industriële ondernemingen of woonwijken. Meestal werken ze op geïmporteerde brandstof.

Thermische stations met gasturbine (GTP), stoomgas (PGPP) en dieselinstallaties zijn veel minder wijdverbreid.

In de GTPP-verbrandingskamer wordt gas of vloeibare brandstof verbrand; verbrandingsproducten met een temperatuur van 750-900 ºС komen de gasturbine binnen die de elektrische generator laat draaien. Het rendement van dergelijke thermische centrales is meestal 26-28%, het vermogen is tot enkele honderden MW. GTPP's worden meestal gebruikt om pieken in elektrische belasting te dekken. De efficiëntie van SGPP kan 42 - 43% bereiken.

De meest economische zijn grote thermische stoomturbinecentrales (kortweg TPP's). De meeste thermische centrales in ons land gebruiken steenkoolstof als brandstof. Er zijn enkele honderden grammen steenkool nodig om 1 kWh elektriciteit op te wekken. In een stoomketel wordt meer dan 90% van de energie die vrijkomt bij de brandstof omgezet in stoom. In de turbine wordt de kinetische energie van de stoomstralen overgedragen naar de rotor. De turbine-as is star verbonden met de generatoras.

Modern stoom turbines voor thermische centrales - zeer geavanceerde, snelle, zeer zuinige machines met een lange levensduur. Hun vermogen in een versie met één as bereikt 1 miljoen 200 duizend kW, en dit is niet de limiet. Dergelijke machines zijn altijd meertraps, dat wil zeggen, ze hebben meestal enkele tientallen schijven met werkende bladen en hetzelfde aantal, voor elke schijf, groepen mondstukken waardoor een stoomstraal stroomt. De stoomdruk en temperatuur worden geleidelijk verlaagd.

Uit de natuurkunde is bekend dat het rendement van warmtemotoren toeneemt met een toename van de begintemperatuur van de werkvloeistof. Daarom wordt de stoom die de turbine binnenkomt op hoge parameters gebracht: de temperatuur is bijna tot 550 ° C en de druk is tot 25 MPa. De efficiëntie van TPP bereikt 40%. De meeste energie gaat samen met de hete uitlaatstoom verloren.

Waterkrachtcentrale (HPP), een complex van constructies en apparatuur waardoor de energie van de waterstroom wordt omgezet in elektrische energie. De waterkrachtcentrale bestaat uit een reeks hydraulische constructies die zorgen voor de noodzakelijke concentratie van de waterstroom en het creëren van druk, en krachtapparatuur die de energie van water dat onder druk beweegt omzet in mechanische rotatie-energie, die op zijn beurt wordt omgezet in elektrische energie .

GEBRUIK VAN ELEKTRISCHE ENERGIE OP VERSCHILLENDE WETENSCHAPPELIJKE GEBIEDEN
EN DE IMPACT VAN WETENSCHAP OP HET GEBRUIK VAN ELEKTRICITEIT IN HET LEVEN

De 20e eeuw is een eeuw geworden waarin wetenschap alle sferen van de samenleving binnendringt: economie, politiek, cultuur, onderwijs, enz. Natuurlijk heeft de wetenschap direct invloed op de ontwikkeling van energie en de omvang van elektriciteit. Enerzijds draagt ​​de wetenschap bij aan de uitbreiding van het toepassingsgebied van elektrische energie en verhoogt daardoor het verbruik ervan, maar anderzijds, in een tijdperk waarin het onbeperkte gebruik van niet-hernieuwbare energiebronnen een gevaar vormt voor toekomstige generaties, zal de ontwikkeling van energiebesparende technologieën en hun implementatie in het leven worden actuele taken van de wetenschap.

Laten we deze vragen bekijken aan de hand van concrete voorbeelden. Ongeveer 80% van de BBP-groei (bruto binnenlands product) in ontwikkelde landen wordt bereikt door technische innovatie, waarvan het grootste deel gerelateerd is aan het gebruik van elektriciteit. Alles wat nieuw is in de industrie, de landbouw en het dagelijks leven komt naar ons toe dankzij nieuwe ontwikkelingen in verschillende takken van wetenschap.

De meeste wetenschappelijke ontwikkelingen beginnen met theoretische berekeningen. Maar als in de negentiende eeuw deze berekeningen met pen en papier werden gemaakt, dan in het tijdperk van de wetenschappelijke en technische revolutie (wetenschappelijke en technologische revolutie) alle theoretische berekeningen, selectie en analyse van wetenschappelijke gegevens, en zelfs taalkundige analyse literaire werken worden gemaakt met behulp van computers (elektronische computers), die werken op elektrische energie, het meest geschikt voor overdracht over een afstand en gebruik. Maar waar aanvankelijk computers werden gebruikt voor wetenschappelijke berekeningen, zijn nu computers tot leven gekomen vanuit de wetenschap.

Nu worden ze gebruikt op alle gebieden van menselijke activiteit: voor het vastleggen en opslaan van informatie, het maken van archieven, het voorbereiden en bewerken van teksten, het uitvoeren van tekenen en grafische werken, productieautomatisering en landbouw. De elektronica en de automatisering van de productie zijn de belangrijkste gevolgen van de "tweede industriële" of "micro-elektronische" revolutie in de economieën van de ontwikkelde landen. De ontwikkeling van geïntegreerde automatisering houdt ook rechtstreeks verband met micro-elektronica, waarvan een kwalitatief nieuwe fase begon na de uitvinding in 1971 van de microprocessor - een micro-elektronisch logisch apparaat ingebouwd in verschillende apparaten om hun werk te beheren.

Microprocessors hebben de groei van robotica versneld. De meeste robots die vandaag in gebruik zijn, behoren tot de zogenaamde eerste generatie en worden gebruikt bij lassen, snijden, persen, coaten, enz. De robots van de tweede generatie die ze vervangen, zijn uitgerust met apparaten om de omgeving te herkennen. En "intellectuele" robots van de derde generatie zullen "zien", "voelen", "horen". Wetenschappers en ingenieurs noemen kernenergie, ruimteverkenning, transport, handel, opslag, medische zorg, afvalverwerking en de ontwikkeling van de rijkdom van de oceaanbodem tot de meest prioritaire gebieden voor het gebruik van robots. De meeste robots werken op elektrische energie, maar de toename van het elektriciteitsverbruik van robots wordt gecompenseerd door lagere energiekosten in veel energie-intensieve productieprocessen door de introductie van slimmere methoden en nieuwe energiebesparende technologieën. technologische processen.

Maar terug naar de wetenschap. Alle nieuwe theoretische ontwikkelingen worden experimenteel geverifieerd na computerberekeningen. En in dit stadium wordt in de regel onderzoek gedaan met behulp van fysieke metingen, chemische analyses, enz. Hier zijn de tools wetenschappelijk onderzoek zijn divers - talrijke meetinstrumenten, versnellers, elektronenmicroscopen, magnetische resonantie tomografen, enz. De meeste van deze instrumenten van experimentele wetenschap werken op elektrische energie.

Maar de wetenschap gebruikt elektriciteit niet alleen in haar theoretische en experimentele gebieden, er ontstaan ​​voortdurend wetenschappelijke ideeën op het traditionele gebied van de natuurkunde in verband met de opwekking en transmissie van elektriciteit. Wetenschappers proberen bijvoorbeeld elektrische generatoren te maken zonder roterende onderdelen. Bij conventionele elektromotoren moet een gelijkstroom op de rotor worden aangelegd om een ​​"magnetische kracht" te creëren. Aan de elektromagneet, "werkend als een rotor" (zijn rotatiesnelheid bereikt drieduizend omwentelingen per minuut), moet elektrische stroom worden geleverd door geleidende koolborstels en ringen die tegen elkaar wrijven en gemakkelijk verslijten. Natuurkundigen kwamen op het idee om de rotor te vervangen door een straal hete gassen, een plasmastraal, waarin veel vrije elektronen en ionen zitten. Als zo'n straal tussen de polen van een sterke magneet wordt geleid, zal er volgens de wet van elektromagnetische inductie een elektrische stroom in verschijnen - de straal beweegt immers. De elektroden waarmee de stroom van de hete straal moet worden verwijderd, kunnen stationair zijn, in tegenstelling tot conventionele koolborstels. elektrische installaties. nieuw type elektrische machine de magnetohydrodynamische generator genoemd.

In het midden van de 20e eeuw creëerden wetenschappers een originele elektrochemische generator, een brandstofcel genaamd. Twee gassen, waterstof en zuurstof, worden toegevoerd aan de elektrodeplaten van de brandstofcel. Op platina-elektroden doneren gassen elektronen aan de externe electronisch circuit, worden ionen en veranderen, wanneer ze worden gecombineerd, in water. Uit gasbrandstof wordt zowel elektriciteit als water direct verkregen. Een handige, stille en schone stroombron voor reizen over lange afstanden, zoals ruimtereizen, waar beide brandstofcelproducten het meest nodig zijn.

Een andere originele methode om elektriciteit op te wekken, die recentelijk wijdverbreid is geworden, is om zonne-energie "rechtstreeks" om te zetten in elektrische energie - met behulp van fotovoltaïsche installaties (zonnebatterijen). De opkomst van "zonnehuizen", "zonne-kassen", "zonneboerderijen" wordt ermee geassocieerd. Zo een zonnepanelen worden ook in de ruimte gebruikt om ruimtevaartuigen en stations van elektriciteit te voorzien.

De wetenschap op het gebied van communicatie en communicatie ontwikkelt zich zeer snel. Satellietcommunicatie wordt niet alleen gebruikt als een middel voor internationale communicatie, maar ook in het dagelijks leven - schotelantennes zijn niet ongewoon in onze stad. Nieuwe communicatiemiddelen, zoals glasvezeltechnologie, kunnen het elektriciteitsverlies tijdens het verzenden van signalen over lange afstanden aanzienlijk verminderen.

Wetenschap en management gingen niet voorbij. Naarmate de wetenschappelijke en technologische revolutie zich ontwikkelt, breiden de productie- en niet-productiegebieden van menselijke activiteit zich uit, en het management begint een steeds belangrijkere rol te spelen bij het verbeteren van hun efficiëntie. Van een soort kunst, tot voor kort gebaseerd op ervaring en intuïtie, is management nu een wetenschap geworden. De wetenschap van management, de algemene wetten van het ontvangen, opslaan, verzenden en verwerken van informatie, wordt cybernetica genoemd. Deze term komt van de Griekse woorden "stuurman", "stuurman". Het is in de maak oude Griekse filosofen. De wedergeboorte vond echter feitelijk plaats in 1948, na de publicatie van het boek Cybernetics door de Amerikaanse wetenschapper Norbert Wiener.

Vóór het begin van de "cybernetische" revolutie was er alleen papiercomputerwetenschap, waarvan het belangrijkste waarnemingsmiddel overbleef menselijke brein, en die geen stroom verbruikten. De "cybernetische" revolutie gaf aanleiding tot een fundamenteel andere - machine-informatica, die overeenkomt met de gigantisch toegenomen informatiestromen, waarvan de energiebron elektriciteit is. Er zijn geheel nieuwe middelen gecreëerd om informatie te verkrijgen, de accumulatie, verwerking en overdracht ervan, die samen een complexe informatiestructuur vormen. Het omvat geautomatiseerde controlesystemen (geautomatiseerde controlesystemen), informatiedatabanken, geautomatiseerde informatiebanken, computercentra, videoterminals, kopieer- en telegraafmachines, landelijke informatiesystemen, satelliet- en high-speed glasvezelcommunicatiesystemen - dit alles is onbeperkt uitgebreid de omvang van het elektriciteitsverbruik.

Veel wetenschappers geloven dat we het in dit geval hebben over een nieuwe "informatie"-beschaving, die de traditionele organisatie van een industrieel type samenleving vervangt. Deze specialisatie kenmerkt zich door de volgende belangrijke eigenschappen:

· wijdverbreid gebruik van informatietechnologie bij materiële en immateriële productie, op het gebied van wetenschap, onderwijs, gezondheidszorg, enz.;

de aanwezigheid van een breed netwerk van verschillende databanken, ook voor openbaar gebruik;

transformatie van informatie in een van kritische factoren economische, nationale en persoonlijke ontwikkeling;

vrije circulatie van informatie in de samenleving.

Een dergelijke overgang van een industriële samenleving naar een "informatiebeschaving" werd grotendeels mogelijk dankzij de ontwikkeling van energie en de levering van een geschikt type energie voor transmissie en gebruik - elektrische energie.

ELEKTRICITEIT IN PRODUCTIE

De moderne samenleving is niet denkbaar zonder de elektrificatie van productieactiviteiten. Reeds aan het einde van de jaren tachtig werd meer dan 1/3 van al het energieverbruik in de wereld uitgevoerd in de vorm van elektrische energie. Tegen het begin van de volgende eeuw kan dit aandeel oplopen tot 1/2. Een dergelijke toename van het elektriciteitsverbruik hangt vooral samen met een toename van het verbruik in de industrie. Het grootste deel van industriële ondernemingen werkt op elektrische energie. Een hoog elektriciteitsverbruik is typisch voor energie-intensieve industrieën zoals de metallurgie, aluminium en machinebouw.

Dit roept het probleem van efficiënt gebruik van deze energie op. Wanneer elektriciteit over lange afstanden wordt getransporteerd, van de producent naar de consument, groeien de warmteverliezen langs de transmissielijn evenredig met het kwadraat van de stroom, d.w.z. verdubbelt de stroom, dan neemt het warmteverlies met een factor 4 toe. Daarom is het wenselijk dat de stroom in de lijnen klein is. Verhoog hiervoor de spanning op de transmissielijn. Elektriciteit wordt overgedragen via lijnen waar de spanning honderdduizenden volt bereikt. In de buurt van steden die energie ontvangen van transmissielijnen, wordt deze spanning op enkele duizenden volt gebracht met behulp van een step-down transformator. In de stad zelf, op onderstations, zakt de spanning naar 220 volt.

Ons land beslaat een groot grondgebied, bijna 12 tijdzones. En dit betekent dat als in sommige regio's het elektriciteitsverbruik maximaal is, in andere de werkdag al voorbij is en het verbruik afneemt. Voor een rationeel gebruik van elektriciteit opgewekt door elektriciteitscentrales, worden ze gecombineerd in de energiesystemen van afzonderlijke regio's: het Europese deel, Siberië, de Oeral, het Verre Oosten, enz. Met een dergelijke combinatie kunt u elektriciteit efficiënter gebruiken door de coördinatie van de exploitatie van individuele elektriciteitscentrales. Nu zijn verschillende energiesystemen verenigd in één energiesysteem van Rusland.

De volgende mogelijkheid voor effectief gebruik is de vermindering van het energieverbruik van elektriciteit met behulp van energiebesparende technologieën en moderne apparatuur die de minimale hoeveelheid verbruikt. Staalproductie kan als voorbeeld dienen. Was in de jaren 60 de belangrijkste methode voor het smelten van staal de openhaardmethode (72% van het totale smelten), dan werd in de jaren 90 deze smelttechnologie vervangen door meer effectieve methoden: zuurstofconverter en elektrisch staalsmelten.

LITERATUUR:

1. Koltun M. World of Physics: wetenschappelijke en artistieke literatuur. - M.: Afd. lit., 1984.- 271s.

2. Maksakovskiy V.P. Geografisch beeld van de wereld. Deel 1. Algemene kenmerken van de wereld. - Yaroslavl: Boven-Volzh. boek. uitgeverij, 1995.- 320s.

3. Ellion L., Wilkons W. Natuurkunde. - M.: Nauka, 1967.- 808s.

4. Encyclopedisch woordenboek van een jonge natuurkundige / Comp. VA Chuyanov. - M.: Pedagogiek, 1984.- 352s.

abstract

in de natuurkunde

over het onderwerp "Productie, transmissie en gebruik van elektriciteit"

11e graad A studenten

MOU schoolnummer 85

Catharina.

2003

Abstracte plannen.

Invoering. 1. Stroomopwekking.

soorten elektriciteitscentrales. alternatieve energiebronnen.

transformatoren.

Invoering.

De geboorte van energie vond enkele miljoenen jaren geleden plaats, toen mensen vuur leerden gebruiken. Vuur gaf hen warmte en licht, was een bron van inspiratie en optimisme, een wapen tegen vijanden en wilde dieren, een remedie, een assistent in de landbouw, een voedselconserveringsmiddel, een technologisch hulpmiddel, enz. De wonderbaarlijke mythe van Prometheus, die vuur gaf aan mensen, verscheen in het oude Griekenland veel later dan in veel delen van de wereld de methodes van behoorlijk geavanceerde hantering van vuur, de productie en het blussen ervan, het behoud van vuur en rationeel gebruik van brandstof onder de knie kregen. Jarenlang werd het vuur in stand gehouden door het verbranden van plantaardige energiebronnen (hout, struiken, riet, gras, droge algen, enz.), en toen werd ontdekt dat het mogelijk was om fossiele stoffen te gebruiken om het vuur in stand te houden: kolen, olie , schalie, turf. Vandaag de dag blijft energie het belangrijkste onderdeel van het menselijk leven. Het maakt het mogelijk om verschillende materialen te maken en is een van de belangrijkste factoren bij de ontwikkeling van nieuwe technologieën. Simpel gezegd, zonder het beheersen van verschillende soorten energie, kan een persoon niet volledig bestaan.

Stroomopwekking.

Soorten elektriciteitscentrales.

Alternatieve bronnen energie.

Elektriciteit transmissie.

Transformatoren.

U heeft een ZIL koelkast aangeschaft. De verkoper waarschuwde je dat de koelkast is ontworpen voor een netspanning van 220 V. En bij jou thuis is de netspanning 127 V. Een patstelling? Helemaal niet. U hoeft alleen maar extra kosten te maken en een transformator aan te schaffen. Transformator- een heel eenvoudig apparaat waarmee u zowel de spanning kunt verhogen als verlagen. AC-conversie wordt uitgevoerd met behulp van transformatoren. Voor het eerst werden in 1878 transformatoren gebruikt door de Russische wetenschapper P.N. Yablochkov om de "elektrische kaarsen" die hij uitvond, een nieuwe lichtbron in die tijd, van stroom te voorzien. Het idee van P.N. Yablochkov is ontwikkeld door een medewerker van de Universiteit van Moskou I.F. Usagin, die verbeterde transformatoren ontwierp.De transformator bestaat uit een gesloten ijzeren kern, waarop twee (soms meer) spoelen met draadwikkelingen zijn aangebracht (Fig. 1) . Een van de wikkelingen, de primaire genoemd, is verbonden met een wisselspanningsbron. De tweede wikkeling, waarop de "belasting" is aangesloten, d.w.z. apparaten en apparaten die elektriciteit verbruiken, wordt secundair genoemd.

Afb.1 Afb.2

Het diagram van het apparaat van een transformator met twee wikkelingen wordt weergegeven in figuur 2 en het symbool dat ervoor is gebruikt, staat in figuur. 3.

De werking van de transformator is gebaseerd op het fenomeen van elektromagnetische inductie. Wanneer een wisselstroom door de primaire wikkeling gaat, verschijnt er een wisselende magnetische flux in de ijzeren kern, die exciteert EMF-inductie in elke winding. Bovendien is de momentane waarde van de inductie emf e in elke draai van de primaire of secundaire wikkeling volgens de wet van Faraday wordt bepaald door de formule:

e = -Δ F/Δ t

Als een F= Ф 0 сosωt, dan e \u003d ω F 0 zondeω t, of e =E 0 zondeω t , waar E 0 \u003d ω Ф 0 - de amplitude van de EMF in één beurt In de primaire wikkeling, die P 1 beurten, totale emf-inductie e 1 is gelijk aan P 1 e. Er is totale EMF in de secundaire wikkeling. e 2 is gelijk aan P 2 e, waar P 2 - aantal windingen van deze wikkeling.

Hieruit volgt dat

jij 2 ≈ - e 2 . (3)

Aangezien de momentane waarden van de emf e 1 en e 2 verandering in fase, dan kan hun verhouding in formule (1) worden vervangen door de verhouding van effectieve waarden E 1 enE 2 deze EMF of, rekening houdend met gelijkheden (2) en (3), de verhouding van de effectieve spanningswaarden U 1 en jij 2 .

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

Waarde k de transformatieverhouding genoemd. Als een k>1, dan is de transformator step-down, met k<1 - Wanneer het circuit van de secundaire wikkeling gesloten is, stroomt er stroom in. dan is de relatie jij 2 ≈ - e 2 niet meer precies wordt vervuld, en daarmee de verbinding tussen U 1 en jij 2 wordt complexer dan in vergelijking 4. Volgens de wet van behoud van energie moet het vermogen in het primaire circuit gelijk zijn aan het vermogen in het secundaire circuit: U 1 l 1 = u 2 l 2, (5) waar? l 1 en l 2 - effectieve krachtwaarden in de primaire en secundaire wikkelingen.

Hieruit volgt dat

u 1 /U 2 = l 1 / l 2 . (6)

Dit betekent dat door de spanning meerdere keren te verhogen met behulp van een transformator, we de stroom met dezelfde hoeveelheid verminderen (en vice versa).

Vanwege de onvermijdelijke energieverliezen voor warmteopwekking in de wikkelingen en de ijzeren kern, wordt aan vergelijkingen (5) en (6) ongeveer voldaan. In moderne krachtige transformatoren zijn de totale verliezen echter niet groter dan 2-3%.

In de dagelijkse praktijk heb je vaak te maken met transformatoren. Naast de transformatoren die we willekeurig gebruiken, omdat industriële apparaten zijn ontworpen voor één spanning en een andere wordt gebruikt in het stadsnetwerk, hebben we te maken met autohaspels. De spoel is een step-up transformator. Om een ​​vonk te creëren die het werkmengsel ontsteekt, is een hoge spanning nodig, die we krijgen van de auto-accu, nadat we eerst de gelijkstroom van de accu met een stroomonderbreker hebben omgezet in wisselstroom. Het is gemakkelijk in te zien dat, tot aan het verlies van energie die wordt gebruikt om de transformator te verwarmen, de stroom afneemt naarmate de spanning toeneemt, en vice versa.

Lasmachines vereisen step-down transformatoren. Lassen vereist zeer hoge stromen en de transformator van het lasapparaat heeft slechts één uitgangswinding.

Het is je vast al opgevallen dat de kern van de transformator is gemaakt van dunne staalplaten. Dit wordt gedaan om geen energie te verliezen tijdens de spanningsconversie. In plaatmateriaal zullen wervelstromen een minder grote rol spelen dan in vast materiaal.

Thuis heb je te maken met kleine transformatoren. Wat betreft krachtige transformatoren, het zijn enorme structuren. In deze gevallen wordt de kern met wikkelingen in een met koelolie gevulde tank geplaatst.

Elektriciteitstransmissie

Consumenten van elektriciteit zijn overal. Het wordt op relatief weinig plaatsen in de buurt van bronnen van brandstof en water geproduceerd. Daarom wordt het noodzakelijk om elektriciteit te transporteren over afstanden van soms honderden kilometers.

Maar het transport van elektriciteit over lange afstanden gaat gepaard met aanzienlijke verliezen. Het feit is dat de stroom die door hoogspanningsleidingen stroomt, ze verwarmt. In overeenstemming met de wet van Joule-Lenz wordt de energie die wordt besteed aan het verwarmen van de draden van de lijn bepaald door de formule

Q=I 2 Rtwaarin R de lijnweerstand is. Bij een lange lijn kan het transport van energie over het algemeen economisch onrendabel worden. Om verliezen te verminderen, kunt u natuurlijk het pad volgen om de weerstand R van de lijn te verminderen door het dwarsdoorsnede-oppervlak van de draden te vergroten. Maar om R bijvoorbeeld met een factor 100 te verminderen, moet ook de massa van de draad met een factor 100 worden vergroot. Het is duidelijk dat zo'n grote uitgave van duur non-ferro metaal niet kan worden toegestaan, om nog maar te zwijgen van de moeilijkheden bij het bevestigen van zware draden op hoge masten, enz. Daarom worden energieverliezen in de lijn op een andere manier verminderd: door de stroom in de rij. Een stroomafname met een factor 10 vermindert bijvoorbeeld de hoeveelheid warmte die vrijkomt in de geleiders met 100 keer, d.w.z. hetzelfde effect wordt bereikt als bij een honderdvoudige weging van de draad.

Aangezien het huidige vermogen evenredig is met het product van de huidige sterkte en spanning, is het, om het uitgezonden vermogen te behouden, noodzakelijk om de spanning in de transmissielijn te verhogen. Bovendien, hoe langer de transmissielijn, hoe voordeliger het is om een ​​hogere spanning te gebruiken. Dus in de hoogspanningstransmissielijn Volzhskaya HPP - Moskou wordt bijvoorbeeld een spanning van 500 kV gebruikt. Ondertussen zijn wisselstroomgeneratoren gebouwd voor spanningen die niet hoger zijn dan 16-20 kV, aangezien een hogere spanning het nemen van complexere speciale maatregelen zou vereisen om de wikkelingen en andere delen van de generatoren te isoleren.

Daarom worden bij grote energiecentrales step-up transformatoren geïnstalleerd. De transformator verhoogt de spanning in de lijn net zo vaak als de stroom vermindert. Het vermogensverlies is in dit geval klein.

Voor het directe gebruik van elektriciteit in de motoren van de elektrische aandrijving van werktuigmachines, in het verlichtingsnetwerk en voor andere doeleinden, moet de spanning aan de uiteinden van de lijn worden verlaagd. Dit wordt bereikt met behulp van step-down transformatoren. Bovendien treedt gewoonlijk een afname van de spanning en dienovereenkomstig een toename van de stroomsterkte op in verschillende fasen. In elke fase wordt de spanning kleiner en wordt het gebied dat door het elektriciteitsnet wordt bestreken groter. Het schema van transmissie en distributie van elektriciteit wordt weergegeven in de figuur.

Elektriciteitscentrales in een aantal regio's van het land zijn verbonden door hoogspanningslijnen en vormen een gemeenschappelijk elektriciteitsnet waarop consumenten zijn aangesloten. Zo'n associatie wordt een energiesysteem genoemd. Het stroomsysteem zorgt voor een ononderbroken levering van energie aan consumenten, ongeacht hun locatie.

Het gebruik van elektriciteit.

Het gebruik van elektrische energie in verschillende wetenschapsgebieden.

De 20e eeuw is een eeuw geworden waarin wetenschap alle sferen van de samenleving binnendringt: economie, politiek, cultuur, onderwijs, enz. Natuurlijk heeft de wetenschap direct invloed op de ontwikkeling van energie en de omvang van elektriciteit. Enerzijds draagt ​​de wetenschap bij aan de uitbreiding van het toepassingsgebied van elektrische energie en verhoogt daardoor het verbruik ervan, maar anderzijds, in een tijdperk waarin het onbeperkte gebruik van niet-hernieuwbare energiebronnen een gevaar vormt voor toekomstige generaties, zal de ontwikkeling van energiebesparende technologieën en hun implementatie in het leven worden actuele taken van de wetenschap. Laten we deze vragen bekijken aan de hand van concrete voorbeelden. Ongeveer 80% van de BBP-groei (bruto binnenlands product) in ontwikkelde landen wordt bereikt door technische innovatie, waarvan het grootste deel gerelateerd is aan het gebruik van elektriciteit. Alles wat nieuw is in de industrie, de landbouw en het dagelijks leven komt naar ons toe dankzij nieuwe ontwikkelingen in verschillende takken van wetenschap. De meeste wetenschappelijke ontwikkelingen beginnen met theoretische berekeningen. Maar als deze berekeningen in de 19e eeuw werden gemaakt met pen en papier, dan zijn in het tijdperk van de wetenschappelijke en technische revolutie (wetenschappelijke en technologische revolutie), alle theoretische berekeningen, selectie en analyse van wetenschappelijke gegevens, en zelfs taalkundige analyse van literaire werken gedaan met behulp van computers (elektronische computers), die werken op elektrische energie, het meest geschikt voor overdracht over een afstand en gebruik. Maar waar aanvankelijk computers werden gebruikt voor wetenschappelijke berekeningen, zijn nu computers tot leven gekomen vanuit de wetenschap. Nu worden ze gebruikt op alle gebieden van menselijke activiteit: voor het vastleggen en opslaan van informatie, het maken van archieven, het voorbereiden en bewerken van teksten, het uitvoeren van teken- en grafisch werk, het automatiseren van productie en landbouw. Elektronisering en automatisering van de productie zijn de belangrijkste gevolgen van de "tweede industriële" of "micro-elektronische" revolutie in de economieën van ontwikkelde landen. De ontwikkeling van geïntegreerde automatisering houdt rechtstreeks verband met micro-elektronica, waarvan een kwalitatief nieuwe fase begon na de uitvinding in 1971 van de microprocessor - een micro-elektronisch logisch apparaat dat in verschillende apparaten is ingebouwd om hun werking te regelen. Microprocessors hebben de groei van robotica versneld. De meeste robots die tegenwoordig in gebruik zijn, behoren tot de zogenaamde eerste generatie en worden gebruikt bij lassen, snijden, persen, coaten, enz. De robots van de tweede generatie die ze vervangen, zijn uitgerust met apparaten om de omgeving te herkennen. En robots - "intellectuelen" van de derde generatie zullen "zien", "voelen", "horen". Wetenschappers en ingenieurs noemen kernenergie, ruimteverkenning, transport, handel, opslag, medische zorg, afvalverwerking en de ontwikkeling van de rijkdom van de oceaanbodem tot de meest prioritaire gebieden voor het gebruik van robots. De meeste robots werken op elektrische energie, maar de toename van het elektriciteitsverbruik van robots wordt gecompenseerd door de verlaging van de energiekosten in veel energie-intensieve productieprocessen door de introductie van slimmere methoden en nieuwe energiebesparende technologische processen. Maar terug naar de wetenschap. Alle nieuwe theoretische ontwikkelingen worden experimenteel geverifieerd na computerberekeningen. En in dit stadium wordt in de regel onderzoek gedaan met behulp van fysieke metingen, chemische analyses, enz. Hier zijn de wetenschappelijke onderzoeksinstrumenten divers - talrijke meetinstrumenten, versnellers, elektronenmicroscopen, magnetische resonantie tomografen, enz. De meeste van deze instrumenten van experimentele wetenschap werken op elektrische energie. De wetenschap op het gebied van communicatie en communicatie ontwikkelt zich zeer snel. Satellietcommunicatie wordt niet alleen gebruikt als een middel voor internationale communicatie, maar ook in het dagelijks leven - schotelantennes zijn niet ongewoon in onze stad. Nieuwe communicatiemiddelen, zoals glasvezeltechnologie, kunnen het elektriciteitsverlies tijdens het verzenden van signalen over lange afstanden aanzienlijk verminderen. Wetenschap en management gingen niet voorbij. Naarmate de wetenschappelijke en technologische revolutie zich ontwikkelt, breiden de productie- en niet-productiegebieden van menselijke activiteit zich uit, en het management begint een steeds belangrijkere rol te spelen bij het verbeteren van hun efficiëntie. Van een soort kunst, tot voor kort gebaseerd op ervaring en intuïtie, is management nu een wetenschap geworden. De wetenschap van management, de algemene wetten van het ontvangen, opslaan, verzenden en verwerken van informatie, wordt cybernetica genoemd. Deze term komt van de Griekse woorden "stuurman", "stuurman". Het wordt gevonden in de geschriften van oude Griekse filosofen. De wedergeboorte vond echter feitelijk plaats in 1948, na de publicatie van het boek "Cybernetics" door de Amerikaanse wetenschapper Norbert Wiener. Vóór het begin van de "cybernetische" revolutie was er alleen papieren computerwetenschap, waarvan het belangrijkste waarnemingsmiddel het menselijk brein was en die geen elektriciteit gebruikte. De "cybernetische" revolutie gaf aanleiding tot een fundamenteel andere - machine-informatica, die overeenkomt met de gigantisch toegenomen informatiestromen, waarvan de energiebron elektriciteit is. Er zijn geheel nieuwe middelen gecreëerd om informatie te verkrijgen, de accumulatie, verwerking en overdracht ervan, die samen een complexe informatiestructuur vormen. Het omvat geautomatiseerde controlesystemen (geautomatiseerde controlesystemen), informatiedatabanken, geautomatiseerde informatiebanken, computercentra, videoterminals, kopieer- en telegraafmachines, landelijke informatiesystemen, satelliet- en high-speed glasvezelcommunicatiesystemen - dit alles is onbeperkt uitgebreid de omvang van het elektriciteitsverbruik. Veel wetenschappers geloven dat we het in dit geval hebben over een nieuwe "informatie"-beschaving, die de traditionele organisatie van een industrieel type samenleving vervangt. Deze specialisatie kenmerkt zich door de volgende belangrijke eigenschappen:

wijdverbreid gebruik van informatietechnologie in materiële en immateriële productie, op het gebied van wetenschap, onderwijs, gezondheidszorg, enz.; de aanwezigheid van een breed netwerk van verschillende databanken, ook voor openbaar gebruik; transformatie van informatie in een van de belangrijkste factoren van economische, nationale en persoonlijke ontwikkeling; vrije circulatie van informatie in de samenleving.

Elektriciteit in productie.

De moderne samenleving is niet denkbaar zonder de elektrificatie van productieactiviteiten. Reeds aan het einde van de jaren tachtig werd meer dan 1/3 van al het energieverbruik in de wereld uitgevoerd in de vorm van elektrische energie. Tegen het begin van de volgende eeuw kan dit aandeel oplopen tot 1/2. Een dergelijke toename van het elektriciteitsverbruik hangt vooral samen met een toename van het verbruik in de industrie. Het grootste deel van industriële ondernemingen werkt op elektrische energie. Een hoog elektriciteitsverbruik is typisch voor energie-intensieve industrieën zoals de metallurgie, aluminium en machinebouw.

Elektriciteit in huis.

Elektriciteit in het dagelijks leven is een onmisbare hulp. Elke dag hebben we ermee te maken, en waarschijnlijk kunnen we ons leven niet meer zonder voorstellen. Herinner je de laatste keer dat je het licht uitdeed, dat wil zeggen, je huis kreeg geen elektriciteit, herinner je hoe je zwoer dat je nergens tijd voor had en dat je licht nodig had, je een tv, een waterkoker en een heleboel andere nodig had elektrische apparaten. Immers, als we voor altijd spanningsloos zijn, keren we gewoon terug naar die oude tijden toen voedsel op een vuur werd gekookt en in koude wigwams leefde. Het belang van elektriciteit in ons leven kan worden bedekt met een heel gedicht, het is zo belangrijk in ons leven en we zijn er zo aan gewend. Hoewel we niet meer merken dat ze bij ons thuis komt, maar als ze wordt uitgeschakeld, wordt het erg ongemakkelijk. Waardeer elektriciteit!

Bibliografie.

Leerboek door S.V. Gromov "Natuurkunde, Grade 10". Moskou: Verlichting. Encyclopedisch woordenboek van een jonge natuurkundige. Verbinding. VA Chuyanov, Moskou: Pedagogiek. Allion L., Wilcons W.. Natuurkunde. Moskou: Nauka. Koltun M. World of Physics. Moskou. Energiebronnen. Feiten, problemen, oplossingen. Moskou: Wetenschap en technologie. Niet-traditionele energiebronnen. Moskou: Kennis. Yudasin LS Energy: problemen en hoop. Moskou: Verlichting. Podgorny AN Waterstof energie. Moskou: Nauka.

Een van de grootste problemen die in de beschouwde periode zijn opgelost, was de productie en het gebruik van elektriciteit - de nieuwe energiebasis voor industrie en transport.

Videoles 2: Taken voor wisselstroom

Lezing: Wisselstroom. Productie, transmissie en verbruik van elektrische energie

Wisselstroom- dit zijn oscillaties die in de schakeling kunnen optreden als gevolg van aansluiting op een wisselspanningsbron.

Het is wisselstroom die ons allemaal omringt - het is aanwezig in alle circuits in appartementen, het is de wisselstroom die door de draden wordt verzonden. Vrijwel alle elektrische apparaten werken echter op permanente elektriciteit. Dat is de reden waarom aan de uitgang van het stopcontact de stroom wordt gelijkgericht en in de vorm van een constante naar huishoudelijke apparaten gaat.

Het is wisselstroom die het gemakkelijkst te ontvangen en te zenden is over elke afstand.

In de studie van wisselstroom zullen we een circuit gebruiken waarin we een weerstand, een spoel en een condensator zullen aansluiten. In dit circuit wordt de spanning bepaald schoonfamilie:

Zoals we weten, kan de sinus negatief en positief zijn. Daarom kan de spanningswaarde een andere richting uitgaan. Met een positieve stroomrichting (tegen de klok in), is de spanning groter dan nul, met een negatieve richting is deze kleiner dan nul.

Weerstand in het circuit

Laten we dus eens kijken naar het geval waarin alleen een weerstand is aangesloten op het AC-circuit. De weerstand van de weerstand wordt actief genoemd. We zullen de stroom beschouwen die tegen de klok in in het circuit stroomt. In dit geval zijn zowel stroom als spanning positief.

Gebruik de volgende formule om de stroomsterkte in het circuit te bepalen: van de wet van Ohm:

In deze formules l 0 en u 0 - maximale waarden van stroom en spanning. Hieruit kunnen we concluderen dat de maximale waarde van de stroom gelijk is aan de verhouding van de maximale spanning tot de actieve weerstand:

Deze twee grootheden veranderen in dezelfde fase, dus de grafieken van de grootheden hebben dezelfde vorm, maar verschillende amplitudes.

Condensator in het circuit

Herinneren! Het is onmogelijk om gelijkstroom te krijgen in het circuit met een condensator. Het is een plek om de stroom te onderbreken en de amplitude te veranderen. In dit geval vloeit wisselstroom perfect door zo'n circuit, waardoor de polariteit van de condensator verandert.

Bij het overwegen van een dergelijke schakeling gaan we ervan uit dat deze alleen een condensator bevat. De stroom vloeit tegen de klok in, dat wil zeggen, het is positief.

Zoals we al weten, is de spanning over een condensator gerelateerd aan het vermogen om lading op te slaan, dat wil zeggen de grootte en capaciteit.

Aangezien de stroom de eerste afgeleide van de lading is, is het mogelijk om te bepalen met welke formule deze kan worden berekend door de afgeleide van de laatste formule te vinden:

Zoals je kunt zien, wordt in dit geval de stroomsterkte beschreven door de cosinuswet, terwijl de waarde van spanning en lading kan worden beschreven door de sinuswet. Dit betekent dat de functies zich in de tegenovergestelde fase bevinden en er hetzelfde uitzien op de grafiek.

We weten allemaal dat de cosinus- en sinusfuncties van hetzelfde argument 90 graden van elkaar verschillen, dus we kunnen de volgende uitdrukkingen krijgen:

Vanaf hier kan de maximale waarde van de stroomsterkte worden bepaald door de formule:

De waarde in de noemer is de weerstand over de condensator. Deze weerstand wordt capacitief genoemd. Het bevindt zich en is als volgt gemarkeerd:

Bij een toename van de capaciteit daalt de amplitudewaarde van de stroom.

Houd er rekening mee dat in dit circuit het gebruik van de wet van Ohm alleen geschikt is wanneer het nodig is om de maximale waarde van de stroom te bepalen; het is onmogelijk om de stroom op elk moment volgens deze wet te bepalen vanwege het faseverschil tussen de spanning en huidige sterkte.

Spoel in een ketting

Beschouw een circuit waarin zich een spoel bevindt. Stel je voor dat het geen actieve weerstand heeft. In dit geval lijkt het erop dat niets de beweging van de stroom zou moeten belemmeren. Dat is het echter niet. Het punt is dat wanneer stroom door de spoel gaat, er een vortexveld begint te ontstaan, dat de doorgang van stroom verhindert als gevolg van de vorming van een zelfinductiestroom.

De stroomsterkte heeft de volgende waarde:

Nogmaals, je kunt zien dat de stroom verandert volgens de cosinuswet, dus de faseverschuiving is geldig voor dit circuit, wat ook te zien is in de grafiek:

Vandaar de maximale stroomwaarde:

In de noemer zien we de formule waarmee de inductieve reactantie van het circuit wordt bepaald.

Hoe groter de inductieve reactantie, des te minder belangrijk is de amplitude van de stroom.

Spoel, weerstand en condensator in een circuit.

Als alle soorten weerstanden tegelijkertijd in het circuit aanwezig zijn, kan de waarde van de stroom als volgt worden bepaald, door om te rekenen: De wet van Ohm:

De noemer wordt impedantie genoemd. Het bestaat uit de som van de kwadraten van actief (R) en reactantie, bestaande uit capacitief en inductief. De totale weerstand wordt "Impedantie" genoemd.

Elektriciteit

Het is onmogelijk om het moderne leven voor te stellen zonder het gebruik van elektrische apparaten die werken op de energie die wordt opgewekt door een elektrische stroom. Alle technologische vooruitgang is gebaseerd op elektriciteit.

Energie halen uit elektrische stroom heeft een groot aantal voordelen:

1. Elektriciteit is relatief eenvoudig te produceren, aangezien er over de hele wereld miljarden krachtcentrales, generatoren en andere apparaten zijn om elektriciteit op te wekken.

2. Het is mogelijk om in korte tijd en zonder noemenswaardige verliezen elektriciteit over lange afstanden te transporteren.

3. Het is mogelijk om elektrische energie om te zetten in mechanische, lichte, interne en andere vormen.