Productie, transmissie en verbruik van elektrische energie. Transformator

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 verbreding van het toepassingsgebied elektrische energie en daardoor het verbruik verhoogt, maar anderzijds wordt in een tijdperk waarin het onbeperkte gebruik van niet-hernieuwbare energiebronnen een gevaar vormt voor toekomstige generaties, de ontwikkeling van energiebesparende technologieën en hun implementatie in het leven een dringende taak van de wetenschap .

Laten we deze vragen bekijken aan de hand van specifieke 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 industrieën Wetenschappen.

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 als computers aanvankelijk werden gebruikt voor wetenschappelijke berekeningen, zijn computers nu tot leven gekomen uit 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, automatisering van productie 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 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 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 meer rationele 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 instrumenten van wetenschappelijk onderzoek divers - talrijk 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 fysica 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. Naar een elektromagneet die "werkt als een rotor" (de rotatiesnelheid bereikt drieduizend omwentelingen per minuut) elektriciteit je moet door geleidende koolborstels en ringen lopen die tegen elkaar schuren 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 we zo'n straal tussen de polen van een sterke magneet passeren, dan volgens de wet elektromagnetische inductie er zal een elektrische stroom in verschijnen - de jet beweegt tenslotte. De elektroden waarmee de stroom van de hete straal moet worden verwijderd, kunnen stationair zijn, in tegenstelling tot conventionele koolborstels. elektrische installaties. Een nieuw type elektrische machine werd een 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 een extern elektrisch circuit, worden ze ionen en, wanneer ze worden gecombineerd, veranderen ze 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 wijdverbreid is geworden in recente tijden, bestaat erin 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 gebruikt in de ruimte om elektriciteit te leveren ruimteschepen en stations.

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 in 1948 plaats, na de publicatie van het boek Cybernetics van 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 ontstaan ​​voor het verkrijgen van informatie, de accumulatie, verwerking en overdracht ervan, die samen een complexe informatiestructuur vormen. Het bevat ACS ( geautomatiseerde systemen management), informatiedatabanken, geautomatiseerde informatiebanken, computercentra, videoterminals, kopieerapparaten en fototelegraafmachines, in het hele land Informatie Systemen, satelliet- en high-speed glasvezelcommunicatiesystemen - dit alles heeft de reikwijdte van het gebruik van elektriciteit onbeperkt uitgebreid.

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 voorstelbaar 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 regio's de werkdag al voorbij is en het verbruik afneemt. Voor een rationeel gebruik van elektriciteit opgewekt door energiecentrales, worden ze gecombineerd in de elektrische energiesystemen van individuele regio's: het Europese deel, Siberië, de Oeral, Verre Oosten Een dergelijke combinatie maakt een efficiënter gebruik van elektriciteit mogelijk door het werk van individuele elektriciteitscentrales te coördineren. Nu worden verschillende energiesystemen gecombineerd tot één energiesysteem 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 deze smelttechnologie in de jaren 90 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 karakteristieken vrede. - Yaroslavl: Boven-Volzh. boek. uitgeverij, 1995.- 320s.

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

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

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 verbranding 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: steenkool, olie , schalie, turf.

Vandaag de dag blijft energie de belangrijkste component 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 mastering 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 elektriciteitscentrales.

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 energie produceren thermische energie in de vorm van heet water en stoom. Grote IES 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 buizenstelsel 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, wordt genomen 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 gebouwd in de buurt van consumenten - 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.

Moderne stoomturbines voor thermische centrales zijn 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 .

I. introductie
II Productie en gebruik van elektriciteit
1. Stroomopwekking
1.1 Generator
2. Elektriciteitsverbruik
III Transformatoren
1. Afspraak
2. Classificatie
3. Apparaat:
4. Kenmerken:
5. Modi
5.1 Stationair draaien
5.2 Modus kortsluiting
5.3 Laadmodus
IV Krachtoverbrenging:
V GOELRO
1. Geschiedenis
2. Resultaten
VI Lijst met referenties

I. introductie

Elektriciteit, een van de belangrijkste soorten energie, speelt een grote rol in moderne wereld. Het is de kern van de economieën van staten en bepaalt hun positie in de internationale arena en het ontwikkelingsniveau. Jaarlijks worden enorme sommen geld geïnvesteerd in de ontwikkeling van wetenschappelijke industrieën die met elektriciteit te maken hebben.
Elektriciteit is een integraal onderdeel van het dagelijks leven, dus het is belangrijk om informatie te hebben over de kenmerken van de productie en het gebruik ervan.

II. Productie en gebruik van elektriciteit

1. Stroomopwekking

Elektriciteitsopwekking is de productie van elektriciteit door deze met speciale technische apparaten om te zetten uit andere soorten energie.
Om elektriciteitsverbruik op te wekken:
Elektrische generator - een elektrische machine waarin mechanisch werk wordt omgezet in elektrische energie.
Een zonnebatterij of fotocel is een elektronisch apparaat dat de energie van elektromagnetische straling, voornamelijk in het lichtbereik, omzet in elektrische energie.
Chemische stroombronnen - de omzetting van een deel van chemische energie in elektrische energie, door een chemische reactie.
Radio-isotoopbronnen van elektriciteit zijn apparaten die de energie die vrijkomt bij radioactief verval gebruiken om het koelmiddel te verwarmen of om te zetten in elektriciteit.
Elektriciteit wordt opgewekt in elektriciteitscentrales: thermisch, hydraulisch, nucleair, zonne-energie, geothermie, wind en andere.
Vrijwel bij alle krachtcentrales van industrieel belang wordt het volgende schema gebruikt: de energie van de primaire energiedrager met behulp van een speciaal apparaat wordt eerst omgezet in mechanische energie van rotatiebeweging, die wordt overgebracht naar een speciale elektrische machine - een generator , waar elektrische stroom wordt opgewekt.
De drie belangrijkste soorten elektriciteitscentrales: thermische centrales, waterkrachtcentrales, kerncentrales
De leidende rol in de elektriciteitsindustrie van veel landen wordt gespeeld door: thermische centrales(TPP).
Thermische centrales hebben een enorme hoeveelheid organische brandstof nodig, terwijl de reserves afnemen en de kosten voortdurend stijgen als gevolg van steeds moeilijkere productieomstandigheden en transportafstanden. De brandstofbenuttingsfactor daarin is vrij laag (niet meer dan 40%) en de hoeveelheid afval vervuilt omgeving, zijn goed.
Economische, technische, economische en omgevingsfactoren laten ons niet toe om thermische centrales te beschouwen als een veelbelovende manier om elektriciteit op te wekken.
Waterkrachtcentrales (HPP's) zijn het meest zuinig. Hun efficiëntie bereikt 93% en de kosten van één kWh zijn 5 keer goedkoper dan bij andere methoden voor het opwekken van elektriciteit. Ze gebruiken een onuitputtelijke energiebron, worden bediend door een minimum aantal arbeiders en zijn goed gereguleerd. Ons land heeft een leidende positie in de wereld wat betreft de omvang en capaciteit van individuele waterkrachtcentrales en -installaties.
Maar het ontwikkelingstempo wordt gehinderd door aanzienlijke kosten en bouwtijd, vanwege de afgelegen ligging van HPP-bouwplaatsen van grote steden, het gebrek aan wegen, moeilijke bouwomstandigheden, worden beïnvloed door de seizoensgebondenheid van het rivierregime, grote gebieden met waardevolle rivieren land wordt overspoeld door reservoirs, grote reservoirs de ecologische situatie negatief beïnvloeden, kunnen krachtige waterkrachtcentrales alleen worden gebouwd op plaatsen waar geschikte middelen beschikbaar zijn.
Kerncentrales (NPP's) werken volgens hetzelfde principe als thermische centrales, d.w.z. de thermische energie van stoom wordt omgezet in mechanische rotatie-energie van de turbine-as, die een generator aandrijft, waar mechanische energie wordt omgezet in elektrische energie.
Het belangrijkste voordeel van kerncentrales is een kleine hoeveelheid brandstof die wordt gebruikt (1 kg verrijkt uranium vervangt 2,5 duizend ton steenkool), waardoor kerncentrales kunnen worden gebouwd in alle energiearme gebieden. Bovendien overtreffen de reserves aan uranium op aarde de reserves van traditionele minerale brandstof, en met een probleemloze werking van kerncentrales hebben ze weinig impact op het milieu.
Het belangrijkste nadeel van kerncentrales is de mogelijkheid van ongevallen met catastrofale gevolgen, waarvan de preventie ernstige veiligheidsmaatregelen vereist. Bovendien zijn kerncentrales slecht gereguleerd (het duurt enkele weken om ze volledig te stoppen of in te schakelen) en zijn er geen technologieën ontwikkeld voor de verwerking van radioactief afval.
Kernenergie is uitgegroeid tot een van de toonaangevende industrieën nationale economie en blijft zich snel ontwikkelen, wat veiligheid en milieuvriendelijkheid garandeert.

1.1 Generator

Een elektrische generator is een apparaat waarin niet-elektrische vormen van energie (mechanisch, chemisch, thermisch) worden omgezet in elektrische energie.
Het werkingsprincipe van de generator is gebaseerd op het fenomeen van elektromagnetische inductie, wanneer in een geleider die in een magnetisch veld beweegt en zijn magnetische veld kruist krachtlijnen, wordt een EMF geïnduceerd, daarom kan zo'n geleider door ons worden beschouwd als een bron van elektrische energie.
De methode voor het verkrijgen van een geïnduceerde emf, waarbij de geleider in een magnetisch veld beweegt, omhoog of omlaag beweegt, is erg onhandig in het praktische gebruik. Daarom gebruiken generatoren geen rechtlijnige, maar roterende beweging van de geleider.
De belangrijkste onderdelen van elke generator zijn: een systeem van magneten of, meestal, elektromagneten die een magnetisch veld creëren, en een systeem van geleiders die dit magnetische veld kruisen.
Een dynamo is een elektrische machine die mechanische energie omzet in elektrische wisselstroom. De meeste dynamo's gebruiken een roterend magnetisch veld.

Als je het frame draait, verandert het magnetische flux er doorheen, dus er wordt een EMF in geïnduceerd. Doordat het frame met behulp van een stroomafnemer (ringen en borstels) is aangesloten op een extern elektrisch circuit, ontstaat er een elektrische stroom in het frame en het externe circuit.
Bij uniforme rotatie van het frame verandert de rotatiehoek volgens de wet:

De magnetische flux door het frame verandert ook in de tijd, de afhankelijkheid ervan wordt bepaald door de functie:

waar S− framegebied.
Volgens de wet van Faraday van elektromagnetische inductie is de EMF van inductie die in het frame optreedt:

waar is de amplitude van de EMF van inductie.
Een andere waarde die de generator kenmerkt, is de stroomsterkte, uitgedrukt door de formule:

waar i is de huidige sterkte op een bepaald moment, Ik ben- de amplitude van de stroomsterkte (de maximale waarde van de stroomsterkte in absolute waarde), c- faseverschuiving tussen stroom- en spanningsschommelingen.
De elektrische spanning op de generatorklemmen varieert volgens een sinusoïdale of cosinuswet:

Vrijwel alle generatoren die in onze energiecentrales zijn geïnstalleerd, zijn driefasige stroomgeneratoren. In wezen is elke dergelijke generator een verbinding in één elektrische auto drie dynamo's, zo ontworpen dat de daarin opgewekte EMV met een derde van de periode ten opzichte van elkaar worden verschoven:

2. Elektriciteitsverbruik

Stroomvoorziening van industriële ondernemingen. Industriële ondernemingen verbruiken 30-70% van de elektriciteit die wordt opgewekt als onderdeel van het elektriciteitssysteem. Een significante spreiding van de industriële consumptie wordt bepaald door de industriële ontwikkeling en klimatologische omstandigheden van verschillende landen.
Stroomvoorziening van elektrisch vervoer. Gelijkrichterstations voor gelijkstroom voor elektrisch vervoer (stedelijk, industrieel, lange afstand) en step-down onderstations voor elektrisch vervoer over lange afstand op wisselstroom worden aangedreven door elektriciteit van elektrische netwerken EES.
Stroomvoorziening van huishoudelijke verbruikers. Deze groep van PE omvat een breed scala aan gebouwen in woonwijken van steden en dorpen. Dit zijn woongebouwen, gebouwen voor administratieve en bestuurlijke doeleinden, onderwijs- en wetenschappelijke instellingen, winkels, gebouwen voor gezondheidszorg, culturele en massale doeleinden, openbare horeca, enz.

III. transformatoren

Transformator - statisch elektromagnetisch apparaat:, die twee of . heeft meer inductief gekoppelde wikkelingen en ontworpen om het ene (primaire) wisselstroomsysteem door middel van elektromagnetische inductie om te zetten in een ander (secundair) wisselstroomsysteem.

Transformator apparaat diagram

1 - primaire wikkeling van de transformator
2 - magnetische kern
3 - secundaire wikkeling van de transformator
F- richting van magnetische flux
U 1- spanning op de primaire wikkeling
U 2- spanning op de secundaire wikkeling

De eerste transformatoren met een open magnetisch circuit werden in 1876 voorgesteld door P.N. Yablochkov, die ze gebruikte om een ​​elektrische "kaars" van stroom te voorzien. In 1885 ontwikkelden de Hongaarse wetenschappers M. Deri, O. Blaty, K. Zipernovsky eenfasige industriële transformatoren met een gesloten magnetisch circuit. In 1889-1891. MO Dolivo-Dobrovolsky stelde een driefasige transformator voor.

1. Afspraak

Transformatoren worden veel gebruikt op verschillende gebieden:
Voor transmissie en distributie van elektrische energie
Doorgaans wekken wisselstroomgeneratoren in elektriciteitscentrales elektrische energie op met een spanning van 6-24 kV, en het is winstgevend om elektriciteit over lange afstanden te transporteren met veel hogere spanningen (110, 220, 330, 400, 500 en 750 kV) . Daarom worden bij elke energiecentrale transformatoren geïnstalleerd die de spanning verhogen.
Distributie van elektrische energie tussen industriële ondernemingen, nederzettingen, steden en platteland, evenals binnen industriële ondernemingen, wordt het geproduceerd via bovengrondse en kabellijnen, met een spanning van 220, 110, 35, 20, 10 en 6 kV. Daarom moeten in alle distributieknooppunten transformatoren worden geïnstalleerd die de spanning verlagen tot 220, 380 en 660 V.
Om de gewenste schakeling te voorzien voor het inschakelen van kleppen in convertortoestellen en om de spanning aan de uitgang en ingang van de omzetter (convertertransformatoren) op elkaar af te stemmen.
Voor verschillende technologische doeleinden: lassen (lastransformatoren), stroomvoorziening van elektrothermische installaties (elektrische oventransformatoren), enz.
Voor het voeden van verschillende circuits van radioapparatuur, elektronische apparatuur, communicatie- en automatiseringsapparatuur, huishoudelijke apparaten, voor het scheiden van elektrische circuits van verschillende elementen van deze apparaten, voor het afstemmen van spanning, enz.
Voor het inschakelen van elektrische meetinstrumenten en sommige apparaten (relais, enz.) in elektrische circuits hoogspanning of in circuits waar grote stromen doorheen gaan, om de meetlimieten te vergroten en elektrische veiligheid te garanderen. (meettransformatoren)

2. Classificatie

Transformator classificatie:

• Op afspraak: algemeen vermogen (gebruikt in stroomtransmissie- en distributielijnen) en speciale toepassingen (oven, gelijkrichter, lassen, radiotransformatoren).
• Naar type koeling: met lucht (droge transformatoren) en olie (olie transformatoren) koeling.
• Volgens het aantal fasen aan de primaire zijde: eenfasig en driefasig.
• Volgens de vorm van het magnetische circuit: staaf, gepantserd, ringkern.
• Door het aantal windingen per fase: twee windingen, drie windingen, meerdere windingen (meer dan drie windingen).
• Volgens het ontwerp van de wikkelingen: met concentrische en alternerende (schijf)wikkelingen.

3. Apparaat:

De eenvoudigste transformator (eenfasige transformator) is een apparaat dat bestaat uit een stalen kern en twee wikkelingen.

Het principe van het apparaat van een enkelfasige tweewikkelige transformator:
De magnetische kern is het magnetische systeem van de transformator, waardoor de belangrijkste magnetische flux sluit.
Wanneer een wisselspanning wordt toegepast op de primaire wikkeling, wordt een EMF van dezelfde frequentie geïnduceerd in de secundaire wikkeling. Als een elektrische ontvanger op de secundaire wikkeling is aangesloten, ontstaat er een elektrische stroom en wordt er een spanning ingesteld op de secundaire klemmen van de transformator, die iets minder is dan de EMF en in een relatief kleine mate afhankelijk is van de belasting.

Symbool van de transformator:
a) - een transformator met een stalen kern, b) - een transformator met een ferrietkern

4. Kenmerken van de transformator:

• Het nominale vermogen van een transformator is het vermogen waarvoor het is ontworpen.
• Nominale primaire spanning - de spanning waarvoor de primaire wikkeling van de transformator is ontworpen.
• Nominale secundaire spanning - de spanning op de klemmen van de secundaire wikkeling, verkregen wanneer de transformator inactief is en de nominale spanning op de klemmen van de primaire wikkeling.
• Nominale stromen worden bepaald door de respectieve vermogens- en spanningswaarden.
• De hoogste nominale spanning van de transformator is de hoogste van de nominale spanningen van de transformatorwikkelingen.
• De laagste nominale spanning is de kleinste van de nominale spanningen van de transformatorwikkelingen.
• Gemiddelde nominale spanning - nominale spanning, die tussen de hoogste en laagste nominale spanning van de transformatorwikkelingen ligt.

5. Modi

5.1 Stationair draaien

Modus inactieve beweging- de werkingsmodus van de transformator, waarbij de secundaire wikkeling van de transformator open is en een wisselspanning wordt toegepast op de klemmen van de primaire wikkeling.

In de primaire wikkeling van een op een wisselstroombron aangesloten transformator vloeit een stroom, waardoor in de kern een magnetische wisselstroom ontstaat Φ beide wikkelingen doordringen. Aangezien Φ hetzelfde is in beide wikkelingen van de transformator, is de verandering Φ leidt tot het verschijnen van dezelfde inductie-EMK in elke winding van de primaire en secundaire wikkelingen. Onmiddellijke waarde van inductie emf e in elke winding is hetzelfde en wordt bepaald door de formule:

waar is de amplitude van de EMF in één beurt.
De amplitude van de inductie-EMK in de primaire en secundaire wikkelingen is evenredig met het aantal windingen in de overeenkomstige wikkeling:

waar N1 en N2- het aantal beurten erin.
De spanningsval over de primaire wikkeling, zoals over een weerstand, is erg klein in vergelijking met 1, en dus voor de effectieve waarden van de spanning in de primaire U 1 en secundair U 2 windingen, zal de volgende uitdrukking waar zijn:

K- transformatieverhouding. Bij K>1 step-down transformator, en wanneer K<1 - повышающий.

5.2 Kortsluitmodus

Kortsluitmodus - een modus waarin de uitgangen van de secundaire wikkeling zijn gesloten door een stroomgeleider met een weerstand gelijk aan nul ( Z=0).

Een kortsluiting van de transformator onder bedrijfsomstandigheden creëert een noodmodus, omdat de secundaire stroom, en dus de primaire, enkele tientallen keren toeneemt in vergelijking met de nominale. Daarom is in circuits met transformatoren een beveiliging voorzien die bij kortsluiting de transformator automatisch uitschakelt.

Er moeten twee vormen van kortsluiting worden onderscheiden:

Noodmodus - wanneer de secundaire wikkeling is gesloten bij de nominale primaire spanning. Bij een dergelijke schakeling nemen de stromen met een factor 15-20 toe. De wikkeling is vervormd en de isolatie is verkoold. IJzer verbrandt ook. Dit is de harde modus. Maximum- en gasbeveiliging ontkoppelt de transformator van het netwerk in geval van een noodkortsluiting.

Een experimentele kortsluitmodus is een modus waarin de secundaire wikkeling wordt kortgesloten en een dergelijke verminderde spanning wordt geleverd aan de primaire wikkeling, wanneer de nominale stroom door de wikkelingen vloeit - dit is U K- kortsluitspanning.

Onder laboratoriumomstandigheden kan een testkortsluiting van de transformator worden uitgevoerd. In dit geval, uitgedrukt als een percentage, is de spanning U K, Bij ik 1 \u003d ik 1nom aanwijzen u K en wordt de kortsluitspanning van de transformator genoemd:

waar U 1nom- nominale primaire spanning.

Dit is het kenmerk van de transformator, aangegeven in het paspoort.

5.3 Laadmodus

De belastingsmodus van de transformator is de werkingsmodus van de transformator in aanwezigheid van stromen in ten minste twee van zijn hoofdwikkelingen, die elk zijn gesloten voor een extern circuit, terwijl stromen die in twee of meer wikkelingen in inactieve modus stromen, zijn niet in aanmerking genomen:

Als er een spanning is aangesloten op de primaire wikkeling van de transformator U 1, en sluit de secundaire wikkeling aan op de belasting, er verschijnen stromen in de wikkelingen ik 1 en ik 2. Deze stromen zullen magnetische fluxen creëren 1 en Φ2 naar elkaar gericht. De totale magnetische flux in het magnetische circuit neemt af. Dientengevolge, de EMF veroorzaakt door de totale stroom 1 en 2 verminderen. RMS-spanning: U 1 blijft onveranderd. Verminderen 1 veroorzaakt een toename van de stroom ik 1:

Met toenemende stroom ik 1 stroom 1 neemt net genoeg toe om het demagnetiserende effect van de flux te compenseren Φ2. Het evenwicht wordt weer hersteld bij nagenoeg dezelfde waarde van de totale stroom.

IV. Elektriciteitstransmissie

Het transporteren van elektriciteit van de energiecentrale naar de verbruikers is een van de belangrijkste taken van de energie-industrie.
Elektriciteit wordt voornamelijk getransporteerd via AC-bovenleiding (TL), hoewel er een trend is naar een toenemend gebruik van kabellijnen en DC-lijnen.

De noodzaak om elektriciteit over een afstand te transporteren is te wijten aan het feit dat elektriciteit wordt opgewekt door grote elektriciteitscentrales met krachtige eenheden, en wordt verbruikt door relatief lage stroomverbruikers, verspreid over een groot gebied. De trend naar concentratie van opwekkingscapaciteiten wordt verklaard door het feit dat met hun groei de relatieve kosten voor de bouw van elektriciteitscentrales afnemen en de kosten van opgewekte elektriciteit afnemen.
De plaatsing van krachtige energiecentrales wordt uitgevoerd rekening houdend met een aantal factoren, zoals de beschikbaarheid van energiebronnen, hun type, reserves en transportmogelijkheden, natuurlijke omstandigheden, het vermogen om te werken als onderdeel van een enkel energiesysteem, enz. Vaak blijken dergelijke energiecentrales aanzienlijk ver verwijderd te zijn van de belangrijkste centra van elektriciteitsverbruik. De werking van uniforme elektrische energiesystemen die uitgestrekte gebieden bestrijken, hangt af van de efficiëntie van de transmissie van elektrische energie over een afstand.
Het is noodzakelijk om elektriciteit met minimale verliezen over te dragen van de plaatsen van productie naar consumenten. De belangrijkste reden voor deze verliezen is de omzetting van een deel van de elektriciteit in de interne energie van de draden, hun verwarming.

Volgens de wet van Joule-Lenz is de hoeveelheid warmte Q, vrijgegeven gedurende de tijd t in de geleider door weerstand R tijdens het passeren van stroom l, gelijk aan:

Uit de formule volgt dat om de verwarming van de draden te verminderen, het noodzakelijk is om de stroomsterkte erin en hun weerstand te verminderen. Om de weerstand van de draden te verminderen, moet u hun diameter vergroten, maar zeer dikke draden die tussen de steunpunten van de hoogspanningslijnen hangen, kunnen breken onder invloed van de zwaartekracht, vooral tijdens sneeuwval. Bovendien, met een toename van de dikte van de draden, nemen hun kosten toe en zijn ze gemaakt van een relatief duur metaal - koper. Daarom is het verminderen van de stroomsterkte in de draden een effectievere manier om energieverliezen bij de transmissie van elektriciteit te minimaliseren.
Om de verwarming van draden te verminderen bij het verzenden van elektriciteit over lange afstanden, is het dus noodzakelijk om de stroom erin zo klein mogelijk te maken.
Het huidige vermogen is gelijk aan het product van de stroomsterkte en spanning:

Daarom is het, om vermogen te besparen dat over lange afstanden wordt overgedragen, noodzakelijk om de spanning met dezelfde hoeveelheid te verhogen als de stroomsterkte in de draden werd verminderd:

Uit de formule volgt dat bij constante waarden van het uitgezonden vermogen van de stroom en de weerstand van de draden, de verwarmingsverliezen in de draden omgekeerd evenredig zijn met het kwadraat van de spanning in het netwerk. Om elektriciteit over afstanden van enkele honderden kilometers te transporteren, worden daarom hoogspanningslijnen (TL) gebruikt, waarvan de spanning tussen de draden tientallen en soms honderdduizenden volt is.
Met behulp van hoogspanningsleidingen worden naburige elektriciteitscentrales gecombineerd tot één enkel netwerk, het elektriciteitssysteem genoemd. Het Unified Energy System van Rusland omvat een groot aantal energiecentrales die vanuit één enkel centrum worden bestuurd en biedt een ononderbroken stroomvoorziening aan consumenten.

V. GOELRO

1. Geschiedenis

GOELRO (Staatscommissie voor de Elektrificatie van Rusland) is een instantie die op 21 februari 1920 werd opgericht om een ​​project te ontwikkelen voor de elektrificatie van Rusland na de Oktoberrevolutie van 1917.

Meer dan 200 wetenschappers en technici waren bij het werk van de commissie betrokken. G.M. leidde de commissie. Krzhizhanovsky. Het Centraal Comité van de Communistische Partij en persoonlijk V. I. Lenin leidden dagelijks het werk van de GOELRO-commissie en bepaalden de belangrijkste fundamentele bepalingen van het elektrificatieplan van het land.

Tegen het einde van 1920 had de commissie enorm veel werk verzet en het Plan voor de elektrificatie van de RSFSR opgesteld, een volume van 650 pagina's tekst met kaarten en schema's voor de elektrificatie van regio's.
Het GOELRO-plan, ontworpen voor 10-15 jaar, implementeerde Lenins ideeën om het hele land te elektrificeren en een grote industrie te creëren.
Op het gebied van elektriciteitseconomie bestond het plan uit een programma voor het herstel en de wederopbouw van de vooroorlogse elektriciteitsindustrie, de bouw van 30 regionale elektriciteitscentrales en de bouw van krachtige regionale thermische elektriciteitscentrales. Het was de bedoeling om de centrales voor die tijd uit te rusten met grote ketels en turbines.
Een van de belangrijkste ideeën van het plan was het wijdverbreide gebruik van de enorme waterkrachtbronnen van het land. Er werd gezorgd voor een radicale wederopbouw op basis van de elektrificatie van alle takken van de nationale economie van het land, en vooral voor de groei van de zware industrie en de rationele verdeling van de industrie over het hele land.
De uitvoering van het GOELRO-plan begon in de moeilijke omstandigheden van de burgeroorlog en economische verwoesting.

Sinds 1947 staat de USSR op de eerste plaats in Europa en op de tweede plaats in de wereld wat betreft elektriciteitsopwekking.

Het GOELRO-plan speelde een grote rol in het leven van ons land: zonder dit zou het niet mogelijk zijn geweest om de USSR in zo'n korte tijd in de gelederen van de meest industrieel ontwikkelde landen ter wereld te brengen. De uitvoering van dit plan heeft de hele binnenlandse economie gevormd en nog steeds grotendeels bepaald.

Het opstellen en uitvoeren van het GOELRO-plan werd mogelijk en uitsluitend dankzij een combinatie van vele objectieve en subjectieve factoren: het aanzienlijke industriële en economische potentieel van het pre-revolutionaire Rusland, het hoge niveau van de Russische wetenschappelijke en technische school, de concentratie van alle economische en politieke macht, zijn kracht en wil, en ook de traditionele conciliaire-gemeenschapsmentaliteit van het volk en hun gehoorzame en vertrouwende houding jegens de opperste heersers.
Het GOELRO-plan en de uitvoering ervan bewezen de hoge efficiëntie van het staatsplanningssysteem onder omstandigheden van star gecentraliseerde macht en bepaalden de ontwikkeling van dit systeem voor de komende decennia.

2. Resultaten

Tegen het einde van 1935 was het elektrische bouwprogramma meerdere keren overvol.

In plaats van 30 werden 40 regionale elektriciteitscentrales gebouwd, waar samen met andere grote industriële centrales 6.914.000 kW aan vermogen in gebruik werd genomen (waarvan 4.540 duizend kW regionaal, bijna drie keer meer dan volgens het GOELRO-plan).
In 1935 waren er 13 centrales van 100.000 kW bij de regionale centrales.

Vóór de revolutie was de capaciteit van de grootste energiecentrale in Rusland (1e Moskou) slechts 75 duizend kW; er was geen enkele grote waterkrachtcentrale. Begin 1935 had het totale geïnstalleerde vermogen van waterkrachtcentrales bijna 700.000 kW bereikt.
'S Werelds grootste in die tijd, de waterkrachtcentrale van Dnjepr, Svirskaya 3rd, Volkhovskaya en anderen werden gebouwd.Op het hoogste punt van zijn ontwikkeling overtrof het Unified Energy System van de USSR in veel opzichten de energiesystemen van de ontwikkelde landen van Europa en Amerika.

Elektriciteit was voor de revolutie praktisch onbekend in de dorpen. Grootgrondbezitters installeerden kleine elektriciteitscentrales, maar hun aantal was gering.

Elektriciteit begon te worden gebruikt in de landbouw: in molens, voedersnijders, graanreinigingsmachines en zagerijen; in de industrie, en later - in het dagelijks leven.

Lijst met gebruikte literatuur

Venikov V.A., Krachtoverbrenging over lange afstand, M.-L., 1960;
Sovalov S.A., Krachtoverbrengingsmodi 400-500 kv. EES, M., 1967;
Bessonov, LA Theoretische grondslagen van de elektrotechniek. Elektrische circuits: leerboek / L.A. Bessonov. - 10e druk. — M.: Gardariki, 2002.
Elektrotechniek: Educatief en methodisch complex. /EN. M. Kogol, G.P. Dubovitsky, V.N. Borodianko, V.S. Gun, N.V. Klinachev, V.V. Krymsky, A. Ya Ergard, V.A. Yakovlev; Bewerkt door N.V. Klinacheva. - Tsjeljabinsk, 2006-2008.
Elektrische systemen, v. 3 - Krachtoverbrenging door wissel- en gelijkstroom van hoogspanning, M., 1972.

Sorry, er is niets gevonden.

in de natuurkunde

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

11e klas leerlingen A

MOU schoolnummer 85

Catharina.

Abstracte plannen.

Invoering.

1. Productie van elektriciteit.

1. soorten energiecentrales.

2. alternatieve energiebronnen.

2. Krachtoverbrenging.

transformatoren.

3. Gebruik van elektriciteit.

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, methoden van vrij geavanceerde behandeling van vuur, de productie en blussing ervan, het behoud van vuur en rationeel gebruik van brandstof werden beheerst.

Jarenlang werd het vuur in stand gehouden door verbranding 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: steenkool, olie , schalie, turf.

Tot op heden blijft energie de belangrijkste component van het menselijk leven. Het maakt het mogelijk om verschillende materialen te maken, 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 door 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 voornamelijk verspreid. In het midden van de jaren 70 van de 20e eeuw waren thermische centrales het belangrijkste type elektriciteitscentrales.

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(IES) ontworpen om alleen elektrische energie op te wekken, en warmtekrachtkoppelingscentrales(WKK), die naast elektrische warmte ook energie produceert in de vorm van heet water en stoom. Grote IES 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 een ​​IES te bouwen in de directe omgeving van brandstofwinningslocaties. Tegelijkertijd kunnen verbruikers van elektriciteit zich op aanzienlijke afstand van het station bevinden.

warmtekrachtkoppelingscentrale verschilt van het condensatiestation met daarop een speciale warmteafvoerturbine met stoomafvoer. 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 binnen, en het andere, met een hoge temperatuur en druk, wordt uit de tussentrap van de turbine gehaald en Het condensaat wordt door de ontluchter 8 gepompt en vervolgens door de voedingspomp 9 naar de stoomgenerator geleid. De hoeveelheid gewonnen stoom hangt af van de behoefte van bedrijven aan thermische energie.

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

Thermische stations met gasturbine(GTP), stoom-gas(PGES) en dieselinstallaties.

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 kan oplopen tot enkele honderden MW . GTPP's worden meestal gebruikt om elektrische piekbelastingen 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 asgenerator.

Moderne stoomturbines voor thermische centrales zijn zeer geavanceerde, snelle, zeer zuinige machines met een lange levensduur. Hun vermogen in de kernkopversie 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 nemen geleidelijk af.

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%. Met de hete afvalstoom gaat de meeste energie verloren.

waterkrachtcentrale (HPP), een complex van constructies en apparatuur, waardoor de energie van de waterstroom wordt omgezet in elektrische energie. HPP bestaat uit een serieschakeling hydraulische constructies, 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.

Napor HPP wordt gecreëerd door de concentratie van de val van de rivier in het gebruikte gebied bij de dam, of afleiding, of dam en afleiding samen. De hoofdapparatuur van de waterkrachtcentrale bevindt zich in het gebouw van de waterkrachtcentrale: in de machinekamer van de energiecentrale - hydraulische eenheden, hulpapparatuur; automatische controle- en bewakingsapparatuur; in de centrale controlepost - de operator-dispatcher console of exploitant van een waterkrachtcentrale. boosten transformatorstation: zowel in het gebouw van de energiecentrale als in afzonderlijke gebouwen of in open ruimtes. Schakelapparatuur vaak in een open gebied. Het energiecentralegebouw kan worden opgedeeld in secties met een of meer eenheden en hulpapparatuur, gescheiden van aangrenzende delen van het gebouw. Bij het gebouw van het HPP of daarbinnen wordt een montageplaats gecreëerd voor de montage en reparatie van verschillende apparatuur en voor aanvullende onderhoudswerkzaamheden van het HPP.

Geïnstalleerd vermogen (in MW) onderscheid maken tussen waterkrachtcentrales krachtig(St. 250), medium(tot 25) en klein(tot 5). Het vermogen van de waterkrachtcentrale is afhankelijk van de druk (het verschil tussen de niveaus van het bovenste en onderste zwembad) ), het debiet van het water dat in hydraulische turbines wordt gebruikt, en de efficiëntie van de hydraulische eenheid. Om een ​​aantal redenen (bijvoorbeeld door seizoensveranderingen in het waterpeil in reservoirs, variabiliteit in de belasting van het elektriciteitssysteem, reparatie van waterkrachtcentrales of hydraulische constructies enz.), veranderen de druk en stroming van water voortdurend en bovendien verandert de stroming wanneer het vermogen van de waterkrachtcentrale wordt geregeld. Er zijn jaarlijkse, wekelijkse en dagelijkse cycli van de HPP-bedrijfsmodus.

Volgens de maximaal gebruikte druk zijn HPP's onderverdeeld in: hoge druk(meer dan 60 m), gemiddelde druk(van 25 tot 60 m) en lage druk(van 3 tot 25 m). Op vlakke rivieren is de druk zelden hoger dan 100 m, in bergachtige omstandigheden, door de dam, is het mogelijk om drukken tot 300 . te creëren m en meer, en met behulp van afleiding - tot 1500 m. De onderverdeling van de waterkrachtcentrale naar de toegepaste druk is bij benadering, voorwaardelijk.

Volgens het schema voor het gebruik van waterbronnen en de concentratie van druk, worden HPP's meestal onderverdeeld in: kanaal, bijna-dam, omleidingspomp en niet-drukomleiding, gemengde, gepompte opslag en getij.

In kanaal- en damwaterkrachtcentrales wordt de waterdruk gecreëerd door een dam die de rivier blokkeert en het waterpeil in het bovenste zwembad verhoogt. Tegelijkertijd is enige overstroming van de riviervallei onvermijdelijk. Rivier- en bijna-damwaterkrachtcentrales worden zowel op laaggelegen hoogwaterrivieren als op bergrivieren gebouwd, in nauwe samengedrukte valleien. Run-of-river HPP's worden gekenmerkt door koppen tot 30-40 m.

Bij hogere drukken blijkt het onpraktisch om de hydrostatische waterdruk over te hevelen naar het HPP-gebouw. In dit geval is het type dam De waterkrachtcentrale, waarbij het drukfront geheel wordt geblokkeerd door een dam, het gebouw van de waterkrachtcentrale bevindt zich achter de dam, aangrenzend aan de stroomafwaartse richting.

Ander soort lay-out bij de dam De waterkrachtcentrale komt overeen met bergachtige omstandigheden met relatief lage rivierafvoeren.

BIJ afgeleide Hydro-elektrische concentratie van de val van de rivier wordt gecreëerd door middel van afleiding; water aan het begin van het gebruikte gedeelte van de rivier wordt door een leiding van het rivierkanaal afgeleid, met een helling die aanzienlijk minder is dan de gemiddelde helling van de rivier in dit gedeelte en met rechttrekken van de bochten en bochten van het kanaal. Het einde van de afleiding wordt naar de locatie van het HPP-gebouw gebracht. Afvalwater wordt ofwel teruggevoerd naar de rivier of toegevoerd aan de volgende omleiding HPP. Afleiding is gunstig wanneer de helling van de rivier hoog is.

Een speciale plaats onder HPP's wordt ingenomen door: energiecentrales met pompopslag(PSPP) en getijdencentrales(PES). De bouw van een pompaccumulatiecentrale is het gevolg van de groeiende vraag naar piekvermogen in grote energiesystemen, die bepalend is voor het opwekvermogen dat nodig is om piekbelastingen op te vangen. Het vermogen van de PSPP om energie te accumuleren is gebaseerd op het feit dat de gratis elektrische energie in het elektriciteitssysteem gedurende een bepaalde periode wordt gebruikt door de PSPP-eenheden, die in de pompmodus water uit het reservoir in de bovenste opslagpool. Tijdens belastingpieken wordt de verzamelde energie teruggevoerd naar het voedingssysteem (water uit het bovenste bassin komt de drukleiding binnen en roteert de hydraulische eenheden die in de huidige generatormodus werken).

PES zetten de energie van zeegetijden om in elektrische energie. Vanwege een aantal kenmerken die verband houden met de periodieke aard van de getijden, kan de elektrische energie van getijdencentrales alleen in energiesystemen worden gebruikt in combinatie met de energie van regulerende energiecentrales, die stroomstoringen van getijdencentrales gedurende de dag compenseren of maanden.

Het belangrijkste kenmerk van waterkrachtbronnen in vergelijking met brandstof- en energiebronnen is hun voortdurende vernieuwing.De afwezigheid van brandstof voor HPP's bepaalt de lage kosten van elektriciteit die bij HPP's wordt opgewekt. Daarom is de bouw van waterkrachtcentrales, ondanks de forse, specifieke kapitaalinvesteringen per 1 kW geïnstalleerd vermogen en lange bouwperiodes waren en zijn van groot belang, vooral wanneer dit wordt geassocieerd met de locatie van elektriciteitsintensieve industrieën.

Kerncentrale (NPP), een elektriciteitscentrale waarin atomaire (kern)energie wordt omgezet in elektrische energie. De stroomgenerator in een kerncentrale is een kernreactor. De warmte die in de reactor vrijkomt als gevolg van een kettingreactie van splitsing van de kernen van enkele zware elementen, wordt vervolgens, net als in conventionele thermische centrales (TPP's), omgezet in elektriciteit. In tegenstelling tot thermische centrales die op fossiele brandstoffen werken, werken kerncentrales op: nucleaire brandstof(voornamelijk 233U, 235U, 239Pu) Er is vastgesteld dat de energiebronnen van nucleaire brandstof (uranium, plutonium, enz.) in de wereld aanzienlijk groter zijn dan de energiebronnen van natuurlijke reserves van organische brandstof (olie, steenkool, aardgas, enz. ). Dit opent brede perspectieven om aan de snel groeiende vraag naar brandstof te voldoen.Bovendien moet rekening worden gehouden met het steeds toenemende verbruik van kolen en olie voor technologische doeleinden van de wereldwijde chemische industrie, die een serieuze concurrent wordt van thermische energiecentrales. Ondanks de ontdekking van nieuwe afzettingen van organische brandstof en de verbetering van methoden voor de productie ervan, is er in de wereld een tendens tot een relatieve stijging van de kosten ervan. Dit schept de moeilijkste omstandigheden voor landen met beperkte voorraden fossiele brandstoffen. Er is duidelijk behoefte aan een snelle ontwikkeling van kernenergie, die nu al een prominente plaats inneemt in de energiebalans van een aantal industrielanden in de wereld.

Een schematisch diagram van een kerncentrale met een watergekoelde kernreactor wordt getoond in Fig. 2. Warmte gegenereerd in kern reactor koelmiddel, wordt aangezogen door water van het 1e circuit, dat door een circulatiepomp door de reactor wordt gepompt Het verwarmde water uit de reactor komt in de warmtewisselaar (stoomgenerator) 3, waar het de in de reactor ontvangen warmte overdraagt ​​aan het water van het 2e circuit. Water uit het 2e circuit verdampt in de stoomgenerator en er wordt stoom gevormd, die vervolgens de turbine ingaat 4.

Meestal worden 4 soorten thermische neutronenreactoren gebruikt in kerncentrales:

1) water-water met gewoon water als moderator en koelmiddel;

2) grafiet-water met waterkoelmiddel en grafietmoderator;

3) zwaar water met een waterkoelvloeistof en zwaar water als moderator;

4) graffito - gas met een gaskoelmiddel en een grafietmoderator.

De keuze van het meest gebruikte type reactor wordt voornamelijk bepaald door de opgebouwde ervaring in de dragerreactor, evenals de beschikbaarheid van de nodige industriële uitrusting, grondstoffen, enz.

De reactor en zijn ondersteunende systemen omvatten: de reactor zelf met biologische bescherming , warmtewisselaars, pompen of gasblaasinstallaties die de koelvloeistof circuleren, pijpleidingen en hulpstukken voor de circulatie van het circuit, apparaten voor het herladen van splijtstof, systemen voor speciale ventilatie, noodkoeling, enz.

Om het personeel van de kerncentrale te beschermen tegen blootstelling aan straling, is de reactor omgeven door biologische bescherming, waarvan het belangrijkste materiaal beton, water en kronkelig zand is. De apparatuur van het reactorcircuit moet volledig zijn afgedicht. Er is een systeem voorzien voor het bewaken van de plaatsen van mogelijke lekkage van de koelvloeistof, er worden maatregelen genomen zodat het optreden van lekken en onderbrekingen in het circuit niet leidt tot radioactieve emissies en vervuiling van de kerncentrale en de omgeving. Radioactieve lucht en een kleine hoeveelheid koelvloeistofdampen, als gevolg van de aanwezigheid van lekken uit het circuit, worden verwijderd uit de onbewaakte NPP-ruimten door een speciaal ventilatiesysteem, waarin zuiveringsfilters en vasthoudgashouders zijn aangebracht om de mogelijkheid van atmosferische vervuiling uit te sluiten . De dienst dosimetrische controle ziet toe op de naleving van de stralingsveiligheidsregels door het personeel van de kerncentrale.

De beschikbaarheid van biologische afscherming, speciale ventilatie- en noodkoelsystemen en dosimetrische controleservice maakt het mogelijk om het onderhoudspersoneel van kerncentrales volledig te beschermen tegen de schadelijke effecten van radioactieve blootstelling.

Kerncentrales, het modernste type energiecentrales, hebben een aantal belangrijke voordelen ten opzichte van andere soorten energiecentrales: onder normale bedrijfsomstandigheden vervuilen ze het milieu absoluut niet, hoeven ze niet gebonden te zijn aan een bron van grondstoffen en kan daarom bijna overal worden geplaatst. Nieuwe krachtcentrales hebben een capaciteit die bijna gelijk is aan de capaciteit van een gemiddelde waterkrachtcentrale, maar de geïnstalleerde capaciteitsbenuttingsfactor bij kerncentrales (80%) overschrijdt deze indicator aanzienlijk bij waterkrachtcentrales of thermische centrales.

Er zijn praktisch geen significante nadelen van kerncentrales onder normale bedrijfsomstandigheden, maar men kan het gevaar van kerncentrales niet ontgaan in geval van mogelijke overmacht: aardbevingen, orkanen, enz. - hier vormen oude modellen van krachtcentrales een potentieel gevaar van stralingsbesmetting van gebieden als gevolg van ongecontroleerde oververhitting van de reactor.

Alternatieve energiebronnen.

Energie van de zon.

De laatste tijd is de belangstelling voor het probleem van het gebruik van zonne-energie enorm toegenomen, omdat het potentieel voor energie op basis van het gebruik van directe zonnestraling extreem hoog is.

De eenvoudigste collector van zonnestraling is een zwartgeblakerde metalen (meestal aluminium) plaat, met aan de binnenkant buizen met daarin een vloeistof. De vloeistof wordt verwarmd door zonne-energie die wordt geabsorbeerd door de collector en wordt geleverd voor direct gebruik.

Zonne-energie is een van de meest materiaalintensieve vormen van energieproductie. Het grootschalige gebruik van zonne-energie brengt een gigantische toename van de behoefte aan materialen met zich mee, en bijgevolg ook van arbeidsmiddelen voor de winning van grondstoffen, hun verrijking, de productie van materialen, de fabricage van heliostaten, collectoren, andere apparatuur, en hun vervoer.

Tot nu toe is de elektrische energie die wordt opgewekt door de zonnestralen veel duurder dan die welke met traditionele methoden wordt verkregen. De wetenschappers hopen dat de experimenten die ze zullen uitvoeren in experimentele faciliteiten en stations niet alleen technische, maar ook economische problemen zullen helpen oplossen.

Windenergie.

Enorme energie van bewegende luchtmassa's. De reserves aan windenergie zijn meer dan honderd keer groter dan de reserves aan waterkracht van alle rivieren van de planeet. De wind waait constant en overal op aarde. De klimatologische omstandigheden maken de ontwikkeling van windenergie in een uitgestrekt gebied mogelijk.

Tegenwoordig dekken windaangedreven motoren slechts een duizendste van de wereldwijde energiebehoefte. Daarom zijn vliegtuigbouwers die in staat zijn om het meest geschikte bladprofiel te kiezen en dit in een windtunnel te verkennen, betrokken bij het creëren van windwielconstructies - het hart van elke windenergiecentrale. Door de inspanningen van wetenschappers en ingenieurs is een grote verscheidenheid aan ontwerpen van moderne windturbines ontstaan.

Aarde energie.

Sinds de oudheid weten mensen over de elementaire manifestaties van de gigantische energie die op de loer ligt in de onderaardse bol. De herinnering aan de mensheid bewaart legendes over catastrofale vulkaanuitbarstingen die miljoenen mensenlevens hebben geëist en het uiterlijk van veel plaatsen op aarde onherkenbaar hebben veranderd. De kracht van de uitbarsting van zelfs een relatief kleine vulkaan is kolossaal, het is vele malen groter dan de kracht van de grootste krachtcentrales die door mensenhanden zijn gemaakt. Toegegeven, het is niet nodig om te praten over het directe gebruik van de energie van vulkaanuitbarstingen, tot nu toe hebben mensen niet de mogelijkheid om dit weerbarstige element te beteugelen.

De energie van de aarde is niet alleen geschikt voor ruimteverwarming, zoals in IJsland gebeurt, maar ook voor de opwekking van elektriciteit.Elektriciteitscentrales die gebruik maken van hete ondergrondse bronnen zijn al heel lang in bedrijf. De eerste dergelijke energiecentrale, die nog steeds een vrij laag vermogen heeft, werd in 1904 gebouwd in het kleine Italiaanse stadje Larderello. Geleidelijk aan groeide de capaciteit van de energiecentrale, kwamen er steeds meer nieuwe eenheden in gebruik, werden nieuwe warmwaterbronnen gebruikt en vandaag heeft de kracht van het station al een indrukwekkende waarde van 360 duizend kilowatt bereikt.

Krachtoverbrenging.

Transformatoren.

U heeft een ZIL koelkast aangeschaft. De verkoper waarschuwde je dat de koelkast is ontworpen voor een netspanning van 220 V. Heb je een netspanning van 127 V in huis. Helemaal niet. U hoeft alleen maar extra kosten te maken en een transformator aan te schaffen.

Transformator- een heel eenvoudig apparaat waarmee u de spanning zowel kunt verhogen als verlagen. AC-conversie wordt uitgevoerd met behulp van transformatoren. Voor het eerst werden in 1878 transformatoren gebruikt door de Russische martelaar P. N. Yablochkov om de "elektrische kaarsen" aan te drijven die hij uitvond, een nieuwe lichtbron in die tijd. Het idee van P. N. Yablochkov is ontwikkeld door I. F. Usagin, een medewerker van de Universiteit van Moskou, 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 wikkeling 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 getoond in figuur 2, en de conventionele aanduiding die ervoor is aangenomen, 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 magnetische wisselstroom in de ijzeren kern, die de inductie-EMK in elke wikkeling opwekt.Bovendien is de momentane waarde van de inductie-EMK ein 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= Ф0сosωt, dan

e = ω Ф0zondeω t, of

e =Ezondeω t,

waar E\u003d ω Ф0 - de amplitude van de EMF in één beurt.

In de primaire wikkeling met n1 beurten, totale inductie emf e1 is gelijk aan p1e.

In de secundaire wikkeling is er een totale emf. e2 is gelijk aan p2e, waar p2 is het aantal windingen van deze wikkeling.

Hieruit volgt dat

e1 e2 = p1p2. (1)

Hoeveelheid spanning jij1 , toegepast op de primaire wikkeling, en de EMF e1 moet gelijk zijn aan de spanningsval in de primaire wikkeling:

jij1 + e1 = i1 R1 , waar R1 is de actieve weerstand van de wikkeling, en i1 zit de stroom erin. Deze vergelijking volgt direct uit de algemene vergelijking. Meestal is de actieve weerstand van de wikkeling klein en de term i1 R1 kan worden verwaarloosd. Dus

jij1 ≈ -e1 . (2)

Wanneer de secundaire wikkeling van de transformator open is, stroomt er geen stroom in en vindt de relatie plaats:

jij2 ≈ - e2 . (3)

Aangezien de momentane waarden van de EMF e1 en e2 verandering in fase, dan kan hun verhouding in formule (1) worden vervangen door de verhouding van effectieve waarden E1 enE2 deze EMV's of, rekening houdend met gelijkheden (2) en (3), de verhouding van de effectieve waarden van de spanningen U 1 en jij 2 .

u 1 /U 2 = E1 / E2 = n1 / n2 = k. (4)

Waarde k de transformatieverhouding genoemd. Indien k>1, dan is de transformator step-down, met k<1 - toenemend.

Wanneer het circuit van de secundaire wikkeling gesloten is, stroomt er stroom in. dan is de relatie jij2 ≈ - e2 niet meer precies wordt voldaan, en bijgevolg 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 l1 = u 2 l2, (5)

waar l1 en l2 - de effectieve waarden van de kracht in de primaire en secundaire wikkelingen.

Hieruit volgt dat

u 1 /U 2 = l1 / l2 . (6)

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

Vanwege de onvermijdelijke energieverliezen als gevolg van warmteontwikkeling 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 die 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 werkende mengsel ontsteekt, is een hoge spanning nodig, die we krijgen van de auto-accu, nadat we de gelijkstroom van de accu eerder hebben omgezet in wisselstroom met behulp van een stroomonderbreker. energie die wordt gebruikt om de transformator te verwarmen, naarmate de spanning toeneemt, neemt de stroom af 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 bij het omzetten van spanning. In een plaatmateriaal zullen wervelstromen een minder grote rol spelen dan in een continue.

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.

Krachtoverbrenging:

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

Maar het transport van elektriciteit over lange afstanden gaat gepaard met aanzienlijke verliezen. Het is een feit dat de stroom ze door hoogspanningslijnen 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

waarbij R de lijnweerstand is. Bij een lange lijn kan krachtoverbrenging in 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 winstgevender 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 evenveel als de stroom vermindert. De vermogensverliezen zijn klein.

Voor het directe gebruik van elektriciteit in de motoren van de elektrische aandrijving van werktuigmachines, 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, het gebied dat door het elektriciteitsnet wordt bestreken, wordt groter. Het schema van transmissie en distributie van elektriciteit wordt weergegeven in de figuur.

In een aantal regio's van het land zijn elektriciteitscentrales met elkaar verbonden via hoogspanningsleidingen, waardoor een gemeenschappelijk elektriciteitsnet ontstaat waarop de verbruikers zijn aangesloten. Zo'n associatie wordt een energiesysteem genoemd. Het stroomsysteem zorgt voor een ononderbroken levering van energie aan consumenten, ongeacht hun locatie.

Gebruik van elektriciteit.

Het gebruik van elektrische energie in verschillende wetenschapsgebieden.

De twintigste 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 urgente 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 19e eeuw deze berekeningen werden gemaakt met pen en papier, dan worden 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 het gebruik van computers (elektronische computers) die werken op elektrische energie, het meest geschikt voor de overdracht over een afstand en het gebruik. Maar als computers oorspronkelijk werden gebruikt voor wetenschappelijke berekeningen, zijn nu computers tot leven gekomen uit de wetenschap.

Nu worden ze gebruikt in alle gebieden van menselijke activiteit: voor het vastleggen en opslaan van informatie, het creëren van archieven, het voorbereiden en bewerken van teksten, het uitvoeren van teken- en grafische werken, 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 van de microprocessor in 1971 - een micro-elektronisch logisch apparaat dat in verschillende apparaten is ingebouwd om hun werking te regelen.

Microprocessors versnelden de groei van robotica. 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. Arobots - "intellectuelen" van de derde generatie zullen "zien", "voelen", "horen". Wetenschappers en ingenieurs die tot de meest prioritaire toepassingsgebieden van robots behoren, zijn kernenergie, verkenning van de ruimte, transport, handel, opslag, medische zorg, afvalverwerking, ontwikkeling van de rijkdom van de oceaanbodem. 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 efficiëntere methoden en nieuwe energiebesparende technologische processen.

Maar laten we teruggaan naar de wetenschap: alle nieuwe theoretische ontwikkelingen worden experimenteel geverifieerd na berekeningen op een computer. En in dit stadium wordt in de regel onderzoek uitgevoerd met behulp van fysieke metingen, chemische analyses, enz. Hier zijn de instrumenten van wetenschappelijk onderzoek divers - talrijke meetinstrumenten, versnellers, elektronenmicroscopen, magnetische resonantie tomografen, enz. Het grootste deel van deze experimentele wetenschappelijke instrumenten werkt 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.

De wetenschap is het gebied van management niet omzeild. Met de ontwikkeling van wetenschappelijke en technische revoluties, de uitbreiding van industriële en niet-industriële gebieden van menselijke activiteit, begint het management 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 tegenwoordig een wetenschap geworden. De wetenschap van management, de algemene wetten van het verkrijgen, opslaan, verzenden en verwerken van informatie, wordt cybernetica genoemd. Deze term komt van de Griekse woorden "stuurman", "stuurman" en komt voor in de geschriften van oude Griekse filosofen. De wedergeboorte vond echter in 1948 plaats, na de publicatie van het boek Cybernetics van de Amerikaanse wetenschapper Norbert Wiener.

Vóór het begin van de 'cybernetische' revolutie was er alleen papiercomputerwetenschap, 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 gigantisch toegenomen informatiestromen, waarvan de energiebron elektriciteit is. Er zijn volledig nieuwe middelen gecreëerd om informatie te verkrijgen, de accumulatie, verwerking en overdracht ervan, die samen vormen een complexe informatiestructuur. Het omvat automatische controlesystemen (geautomatiseerde controlesystemen), informatiedatabanken, geautomatiseerde informatiebanken, computercentra, videoterminals, kopieerapparaten en fototelegraafmachines, nationale informatiesystemen, satelliet- en high-speed glasvezelcommunicatiesystemen - dit alles is onbeperkt uitgebreid de omvang van het elektriciteitsverbruik.

Veel wetenschappers zijn van mening dat we het in dit geval hebben over een nieuwe "informatie" -beschaving, die de traditionele organisatie van de samenleving van een industrieel type 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;

· de transformatie van informatie in een van de belangrijkste factoren van 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 kan niet worden voorgesteld zonder de elektrificatie van industriële activiteit. 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 draait op elektrische energie. Een hoog elektriciteitsverbruik is typisch voor energie-intensieve industrieën zoals de metaalindustrie, aluminiumindustrie en machinebouw.

Huishoudelijke elektriciteit.

Elektriciteit is een onmisbare assistent in het dagelijks leven. Elke dag hebben we ermee te maken, en waarschijnlijk kunnen we ons leven niet voorstellen zonder. Herinner je de laatste keer dat je het licht uitdeed, dat wil zeggen dat je huis geen elektriciteit kreeg, herinner je hoe je zwoer dat je nergens tijd voor had en dat je licht nodig had, je een tv, waterkokers en een heleboel andere elektrische apparaten nodig had huishoudelijke 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 een heel gedicht zijn, het is zo belangrijk in ons leven en we zijn er zo aan gewend. Hoewel we niet meer merken dat het bij ons thuis komt, maar als het uit staat, wordt het erg ongemakkelijk.

Waardeer de elektriciteit!

Bibliografie.

1. Leerboek door S.V. Gromov "Physics, Grade 10". Moskou: Verlichting.

2. Encyclopedisch woordenboek van een jonge natuurkundige. Verbinding. VA Chuyanov, Moskou: Pedagogiek.

3. Ellion L., Wilkons U ... Natuurkunde. Moskou: Nauka.

4. KoltunM. De wereld van de fysica. Moskou.

5. Energiebronnen. Feiten, problemen, oplossingen. Moskou: Wetenschap en technologie.

6. Niet-traditionele energiebronnen. Moskou: Kennis.

7. Yudasin LS Energy: problemen en hoop. Moskou: Verlichting.

8. Podgorny A.N. Waterstof energie. Moskou: Nauka.