Izmjenični napon se može pretvoriti - povećati ili smanjiti.
Uređaji koji se mogu koristiti za pretvaranje naponanazivaju se transformatori. Rad transformatora se zasniva na fenomen elektromagnetne indukcije.
Transformatorski uređaj
Transformator se sastoji od feromagnetno jezgro na koje su postavljena dva namotaja.
Primarni namotaj se zove zavojnica spojena na izvor naizmjeničnog napona U 1 .
Sekundarni namotaj se zove zavojnica koja se može spojiti na uređaje koji troše električnu energiju.
Uređaji koji troše električnu energiju djeluju kao opterećenje, a na njima se stvara naizmjenični napon U 2 .
Ako U 1 >U 2 , To transformator se naziva step-down transformator, a ako U 2 >U 1 - zatim povećanje.
Princip rada
U primarnom namotu stvara se izmjenična struja, stoga se u njemu stvara naizmjenični magnetski tok. Ovaj fluks je zatvoren u feromagnetnoj jezgri i prodire u svaki zavoj oba namotaja. U svakom od zavoja oba namotaja pojavljuje se ista indukovana emfe i 0
Ako su n 1 i n 2 broj zavoja u primarnom i sekundarnom namotu, respektivno, tada
EMF indukcije u primarnom namotaju e i 1 = n 1 * e i 0 EMF indukcije u sekundarnom namotu e i 2 = n 1 * e i 0
Gdjee i 0 - Indukcijska emf koja nastaje u jednom okretu sekundarnog i primarnog namotaja .
Prijenos električne energije
P 
prijenos električna energija od elektrana do velikih gradova ili industrijskih centara na udaljenosti hiljadama kilometara složen je naučni i tehnički problem. Gubici energije (snage) za žice za grijanje mogu se izračunati pomoću formule
Da bi se smanjili gubici zbog zagrijavanja žica, potrebno je povećati napon. Tipično, dalekovodi se grade za napon od 400-500 kV, dok je u vodovima koristi se naizmjenična struja frekvencije 50 Hz Na slici je prikazan dijagram dalekovoda električne energije od elektrane do potrošača. Dijagram daje ideju o upotrebi transformatora u prijenosu energije
41. Elektromagnetno polje i elektromagnetski talasi. Brzina elektromagnetnih talasa. Osobine elektromagnetnih talasa. Ideje Maxwellove teorije
Postojanje elektromagnetnih talasa teorijski je predvidio veliki engleski fizičar J. Maxwell 1864. godine. Maxwell je uveo koncept u fiziku vortex električno polje i predložio novo tumačenje zakona elektromagnetna indukcija, otkrio Faraday 1831:
Svaka promjena magnetnog polja stvara vrtložno električno polje u okolnom prostoru .
Maxwell je pretpostavio postojanje obrnutog procesa:
Električno polje koje se mijenja u vremenu stvara magnetsko polje u okolnom prostoru.
Jednom započet, proces međusobnog stvaranja magnetnih i električnih polja mora se nastaviti kontinuirano i zahvatati sve više i više novih područja prostora.
zaključak:
Postoji poseban oblik materije – elektromagnetno polje – koje se sastoji od vrtložnih električnih i magnetnih polja koji generišu jedno drugo.
Karakterizirano je elektromagnetno polje dvije vektorske veličine - napetostE vrtložno električno polje i indukcijaIN magnetsko polje.
Proces širenja promjenjivih vrtložnih električnih i magnetskih polja u prostoru naziva seelektromagnetni talas.
Maksvelova hipoteza bila je samo teorijska pretpostavka koja nije imala eksperimentalnu potvrdu, ali je na njenoj osnovi Maksvel uspeo da zapiše konzistentan sistem jednačina koje opisuju međusobne transformacije električnog i magnetskog polja, tj. sistem jednačina elektromagnetno polje(Maxwellove jednadžbe)
Video tutorijal 2: AC problemi
Predavanje: Izmjenična struja. Proizvodnja, prijenos i potrošnja električne energije
Izmjenična strujaIzmjenična struja- to su oscilacije koje mogu nastati u strujnom kolu kao rezultat njegovog povezivanja na izvor AC napon.
Sve nas okružuje naizmjenična struja – prisutna je u svim strujnim krugovima u stanovima, a prijenos kroz žice se odvija upravo od struje naizmjeničnog napona. Međutim, gotovo svi električni uređaji rade na stalnoj struji. Zbog toga se na izlazu iz utičnice struja ispravlja i prelazi u kućne aparate u obliku konstantne struje.
To je izmjenična struja koju je najlakše primiti i prenijeti na bilo koju udaljenost.
Prilikom studiranja naizmjenična struja koristit ćemo kolo u kojem ćemo spojiti otpornik, zavojnicu i kondenzator. U ovom kolu se određuje napon u zakonu:
Kao što znamo, sinus može biti negativan i pozitivan. Zbog toga vrijednost napona može imati različite smjerove. Kada je struja pozitivan (u smjeru suprotnom od kazaljke na satu), napon je veći od nule; kada je struja negativna, manji je od nule.
Otpornik u kolu
Dakle, razmotrimo slučaj kada je samo otpornik spojen na krug naizmjenične struje. Otpor otpornika naziva se aktivnim. Razmotrit ćemo struju koja teče u smjeru suprotnom od kazaljke na satu kroz kolo. U ovom slučaju i struja i napon će imati pozitivnu vrijednost.
Da biste odredili struju u kolu, koristite sljedeću formulu iz Ohmovog zakona:
U ovim formulama I 0 I U 0 - maksimalne vrijednosti struje i napona. Iz ovoga možemo zaključiti da maksimalna vrijednost struja je jednaka omjeru maksimalnog napona i aktivnog otpora:
Ove dvije veličine se mijenjaju u istoj fazi, pa grafovi veličina imaju isti izgled, ali različite amplitude.
Kondenzator u kolu
Zapamtite! Nije moguće primiti D.C. u kolu u kojem se nalazi kondenzator. To je mjesto za prekid toka struje i promjenu njene amplitude. U ovom slučaju, naizmjenična struja savršeno teče kroz takav krug, mijenjajući polaritet kondenzatora.
Kada razmatramo takav krug, pretpostavit ćemo da sadrži samo kondenzator. Struja teče suprotno od kazaljke na satu, odnosno pozitivna je.
Kao što već znamo, napon na kondenzatoru je povezan s njegovom sposobnošću da akumulira naboj, odnosno njegovom veličinom i kapacitetom.
Budući da je struja prvi izvod naboja, može se odrediti po kojoj formuli se može izračunati pronalaženjem izvoda posljednje formule:
Kao što vidite, u ovom slučaju jačina struje je opisana zakonom kosinusa, dok se vrijednost napona i naboja može opisati zakonom sinusa. To znači da su funkcije u suprotnoj fazi i da imaju sličan izgled na grafu.
Svi znamo da se kosinusne i sinusne funkcije istog argumenta razlikuju za 90 stepeni jedna od druge, tako da možemo dobiti sljedeće izraze:
Odavde se maksimalna vrijednost struje može odrediti formulom:
Vrijednost u nazivniku je otpor preko kondenzatora. Ovaj otpor se naziva kapacitivnim. Nalazi se i označava kako slijedi:
Kako se kapacitivnost povećava, amplituda struje se smanjuje.
Imajte na umu da je u ovom kolu upotreba Ohmovog zakona prikladna samo u slučaju kada je potrebno odrediti maksimalnu vrijednost struje; nemoguće je odrediti struju u bilo kojem trenutku koristeći ovaj zakon zbog razlike u faze jačine napona i struje.
Namotaj u lancu
Razmotrimo kolo koje ima zavojnicu. Zamislimo da nema aktivnog otpora. U ovom slučaju, čini se da ništa ne bi trebalo ometati tok struje. Međutim, nije. Stvar je u tome da kada struja prođe kroz zavojnicu, počinje nastajati vrtložno polje koje sprečava prolaz struje kao rezultat stvaranja struje samoindukcije.
Jačina struje uzima sljedeću vrijednost:
Opet, možete vidjeti da se struja mijenja prema kosinusnom zakonu, tako da za ovo kolo postoji fazni pomak, što se može vidjeti na grafikonu:
Otuda maksimalna trenutna vrijednost:
U nazivniku možemo vidjeti formulu koja određuje induktivnu reaktanciju kola.
Što je induktivna reaktanca veća, to je manja amplituda struje.
Zavojnica, otpor i kondenzator u kolu.
Ako su sve vrste otpora istovremeno prisutne u kolu, tada se trenutna vrijednost može odrediti na sljedeći način transformacijom Ohmov zakon:
Imenilac se naziva ukupni otpor. Sastoji se od zbira kvadrata aktivne (R) i reaktanse, a sastoji se od kapacitivnog i induktivnog. Ukupni otpor se naziva "impedansa".
Struja
Nemoguće je zamisliti savremeni život bez upotrebe električnih aparata, koji rade zahvaljujući energiji koju stvara električna struja. Sav tehnološki napredak zasniva se na električnoj energiji.
Dobivanje energije iz električna struja ima ogroman broj prednosti:
1. Električnu struju je prilično lako proizvesti, budući da širom svijeta postoje milijarde elektrana, generatora i drugih uređaja za proizvodnju električne energije.
2. Električna energija se može prenositi na velike udaljenosti u kratkom vremenu i bez značajnih gubitaka.
3. Moguće je pretvarati električnu energiju u mehaničku, svjetlosnu, unutrašnju i druge vrste.
| | |
BOU Republike Čuvaške SPO "ASHT" Ministarstvo obrazovanja Čuvašije
METODOLOŠKI
RAZVOJ
otvoreni čas iz discipline "Fizika"
Tema: Proizvodnja, prijenos i potrošnja električne energije
najviša kvalifikaciona kategorija
Alatir, 2012
REVIEWED
na sjednici metodološke komisije
humanističkih i prirodnih nauka
discipline
Protokol br. __ od „___“ ______ 2012. godine
predsjedavajući_____________________
Recenzent: Ermakova N.E., nastavnik Čečenske državne obrazovne ustanove srednjeg stručnog obrazovanja „ASHT“, predsednik PCC-a za humanističke i prirodne nauke
Danas je energija i dalje glavna komponenta ljudskog života. Omogućava stvaranje razni materijali, jedan je od glavnih faktora u razvoju novih tehnologija. Jednostavno rečeno, bez savladavanja razne vrste energije, osoba nije u stanju da u potpunosti postoji. Teško je zamisliti postojanje moderne civilizacije bez struje. Ako se svjetlo u našem stanu ugasi i na nekoliko minuta, tada već doživljavamo brojne neugodnosti. Šta se dešava ako dođe do nestanka struje na nekoliko sati? Električna struja je glavni izvor električne energije. Zbog toga je toliko važno razumjeti fiziku prijema, odašiljanja i korištenja naizmjenične električne struje.
Objašnjenje
Sadržaj glavnog dijela
Bibliografija
Prijave.
Objašnjenje
Ciljevi:
- upoznati studente sa fizičkim osnovama proizvodnje, prenosa i
korištenje električne energije
Doprinijeti formiranju informatičkih i komunikacijskih vještina kod učenika
kompetencije
Produbiti znanje o razvoju elektroprivrede i srodnim ekološkim pitanjima
problema, negovanje osjećaja odgovornosti za očuvanje životne sredine
Obrazloženje za odabranu temu:
Danas je nemoguće zamisliti naš život bez električne energije. Električna energija je zahvatila sve sfere ljudske djelatnosti: industriju i poljoprivredu, nauku i svemir. Naš život je nezamisliv bez struje. Električna energija je bila i ostala glavna komponenta ljudskog života. Kakav će biti energetski sektor 21. vijeka? Da biste odgovorili na ovo pitanje, morate znati glavne metode proizvodnje električne energije, proučiti probleme i izglede moderna proizvodnja električne energije ne samo u Rusiji, već i na teritoriji Čuvašije i Alatira.Ova lekcija omogućava učenicima da razviju sposobnost obrade informacija i primjene teorijskih znanja u praksi, da razviju vještine samostalnog rada sa različitim izvorima informacija. Ova lekcija otkriva mogućnosti razvoja informacionih i komunikacijskih kompetencija
Plan lekcije
u disciplini "fizika"
Datum: 16.04.2012
Grupa: 11 TV
Ciljevi:
- edukativni: - upoznati studente sa fizičkim osnovama proizvodnje,
prijenos i korištenje električne energije
Da doprinese formiranju informacija i
komunikativna kompetencija
Produbiti znanja o razvoju elektroprivrede i sl
ovi ekološki problemi, podstičući osjećaj odgovornosti
za očuvanje životne sredine
- razvoj:: - razviti vještine obrade informacija i primjene
poznavanje teorije u praksi;
Razvijati vještine samostalnog rada sa raznim
izvore informacija
Razvijati kognitivni interes za predmet.
- edukativni:
- podsticati kognitivnu aktivnost učenika;
Razviti sposobnost slušanja i slušanja;
Podsticati samostalnost učenika u usvajanju novih
znanje
- razvijati komunikacijske vještine pri radu u grupama
zadatak: formiranje ključne kompetencije prilikom proučavanja proizvodnje, prijenosa i korištenja električne energije
Vrsta aktivnosti- lekcija
Vrsta aktivnosti- kombinovana lekcija
Sredstva obrazovanja: udžbenike, priručnike, Handout, multimedijalni projektor,
ekran, elektronska prezentacija
Napredak lekcije:
Organizacioni momenat (provera odsutnih, spremnost grupe za čas)
Organizacija ciljnog prostora
Provjera znanja učenika, komuniciranje teme i plana ankete, postavljanje cilja
|
Postupci nastavnika |
Studentske akcije |
Metode |
2) Koji uređaj se koristi za promjenu naizmjenične struje i napona? 3) Koja je njegova svrha? 4) Kakva je struktura transformatora? 6) Koliki je omjer transformacije? Kako je brojčano? 7) Koji transformator se zove pojačani, a koji opadajući? 8) Kako se zove snaga transformatora?
|
|
Frontalni razgovor Rješavanje problema Testiranje |
Sumiranje rezultata provjere glavnih odredbi proučavanog dijela
Izvještavanje o temi, postavljanje cilja, plan učenja novog gradiva
Tema: “Proizvodnja, prijenos i potrošnja električne energije”
Plan: 1) Proizvodnja električne energije:
a) Industrijska energija (hidroelektrana, termoelektrana, nuklearna elektrana)
b) Alternativna energija (geotermalna elektrana, solarna elektrana, vjetroelektrana, termoelektrana)
2) Prenos električne energije
3) Efikasno korišćenje električne energije
4) Energija Republike Čuvaške
Motivacija za obrazovne aktivnosti učenika
|
Postupci nastavnika |
Studentske akcije |
Metoda proučavanja |
|
|
Napredni samostalni rad Studija Studentski izvještaji |
Konsolidacija novog materijala
Generalizacija i sistematizacija gradiva.
Izvođenje rezimea lekcije.
Zadatak za samostalan rad učenika u vannastavnom vremenu.
Udžbenik § 39-41, dovršite popunjavanje tabele
Danas je nemoguće zamisliti naš život bez električne energije. Električna energija je zahvatila sve sfere ljudske djelatnosti: industriju i poljoprivredu, nauku i svemir. Naš život je nezamisliv bez struje. Ovako rašireno korištenje električne energije objašnjava se njenim prednostima u odnosu na druge vrste energije. Električna energija je bila i ostala glavna komponenta ljudskog života, a glavna pitanja su: koliko energije je potrebno čovječanstvu? Kakav će biti energetski sektor 21. vijeka? Da biste odgovorili na ova pitanja, potrebno je poznavati glavne metode proizvodnje električne energije, proučavati probleme i izglede moderne proizvodnje električne energije ne samo u Rusiji, već i na teritoriji Čuvašije i Alatira.
U elektranama se odvija pretvaranje različitih vrsta energije u električnu energiju. Razmotrimo fizičku osnovu proizvodnje električne energije u elektranama.
Statistički podaci o proizvodnji električne energije u Rusiji, milijarde kWh
Ovisno o vrsti energije koja se pretvara, elektrane se mogu podijeliti na sljedeće glavne tipove:
Industrijske elektrane: hidroelektrane, termoelektrane, nuklearne elektrane
Alternativne elektrane: termoelektrana, solarna elektrana, vjetroelektrana, geotermalna elektrana
Hidroelektrane
Hidroelektrana je kompleks konstrukcija i opreme kroz koje se energija protoka vode pretvara u električnu energiju.U hidroelektrani se električna energija proizvodi energijom vode koja teče iz vrhunski nivo To niži nivo i rotiranje turbine. Brana je najvažniji i najskuplji element hidroelektrane. Voda teče od uzvodno do nizvodno kroz posebne cjevovode ili kroz kanale napravljene u tijelu brane i postiže veću brzinu. Mlaz vode teče na lopatice hidraulične turbine. Rotor hidraulične turbine se pokreće u rotaciju pod dejstvom centrifugalne sile struje vode. Osovina turbine je povezana sa osovinom elektrogeneratora, a kada rotor generatora rotira, mehanička energija rotora se pretvara u električnu energiju.
Najvažnija karakteristika hidroenergetskih resursa u odnosu na izvore goriva i energije je njihova kontinuirana obnovljivost. Odsustvo potrebe za gorivom za hidroelektrane određuje nisku cijenu električne energije koju proizvode hidroelektrane. Međutim, hidroenergija nije ekološki prihvatljiva. Kada se izgradi brana, formira se akumulacija. Voda koja je poplavila ogromna područja se nepovratno mijenja okruženje. Podizanje nivoa rijeke branom može uzrokovati zalijevanje vode, salinitet i promjene u obalnoj vegetaciji i mikroklimi. Zato je stvaranje i korištenje ekološki prihvatljivih hidrauličnih konstrukcija toliko važno.
Termoelektrane
Termoelektrana (TE) je elektrana koja proizvodi električnu energiju kao rezultat konverzije toplotne energije koja se oslobađa pri sagorevanju fosilnih goriva. Glavne vrste goriva za termoelektrane su prirodni resursi - gas, ugalj, treset, uljni škriljci, lož ulje. Termoelektrane se dijele u dvije grupe: kondenzacijske i grijaće ili kombinirane toplinske i elektrane (CHP). Kondenzacijske stanice opskrbljuju potrošače samo električnom energijom. Izgrađene su u blizini nalazišta lokalnog goriva kako se ne bi transportovale na velike udaljenosti. Toplane snabdevaju potrošače ne samo električnom energijom, već i toplotom – vodenom parom ili vruća voda pa se termoelektrane grade u blizini prijemnika toplote, u centrima industrijskih zona i velikim gradovima radi smanjenja dužine toplovodnih mreža. Gorivo se transportuje do termoelektrana sa svojih proizvodnih lokacija. U turbinskoj prostoriji termoelektrane postavljen je bojler sa vodom. Zbog topline koja nastaje kao rezultat sagorijevanja goriva, voda u parnom kotlu se zagrijava, isparava i rezultira zasićena para se dovede na temperaturu od 550°C i pod pritiskom od 25 MPa kroz parni cjevovod ulazi u parnu turbinu, čija je svrha transformacija toplotnu energiju pare u mehaničku energiju. Energija kretanja parne turbine pretvara se u električnu energiju pomoću generatora čija je osovina direktno povezana sa vratilom turbine. Nakon parne turbine, vodena para, već pod niskim pritiskom i temperaturom od oko 25°C, ulazi u kondenzator. Ovdje se para pretvara u vodu uz pomoć rashladne vode, koja se pomoću pumpe ponovo dovodi u kotao. Ciklus počinje ponovo. Termoelektrane rade na fosilna goriva, ali su to, nažalost, nezamjenjivi prirodni resursi. Osim toga, rad termoelektrana prati i ekološki problemi: Prilikom sagorijevanja goriva dolazi do termičkog i hemijskog zagađenja životne sredine, što štetno utiče na živi svijet vodnih tijela i kvalitet vode za piće.
Nuklearne elektrane
Nuklearna elektrana (NPP) je elektrana u kojoj se atomska (nuklearna) energija pretvara u električnu energiju. Nuklearne elektrane rade na istom principu kao termoelektrane, ali za isparavanje koriste energiju dobijenu fisijom teških atomska jezgra(uranijum, plutonijum). Nuklearne reakcije se dešavaju u jezgri reaktora, praćene oslobađanjem ogromne energije. Voda koja dođe u kontakt sa gorivnim elementima u jezgri reaktora uzima toplinu od njih i tu toplinu u izmjenjivaču topline prenosi na vodu, ali više ne predstavlja opasnost od radioaktivnog zračenja. Budući da se voda u izmjenjivaču topline pretvara u paru, naziva se generator pare. Vruća para ulazi u turbinu, koja pretvara toplinsku energiju pare u mehaničku energiju. Energija kretanja parne turbine pretvara se u električnu energiju pomoću generatora čija je osovina direktno povezana sa vratilom turbine. Nuklearne elektrane kojih je najviše moderan izgled elektrane imaju niz značajnih prednosti u odnosu na druge tipove elektrana: ne zahtijevaju priključak na izvor sirovina i, zapravo, mogu se nalaziti bilo gdje; u normalnim radnim uvjetima smatraju se ekološki prihvatljivim. Ali u slučaju nesreća u nuklearnim elektranama, postoji potencijalna opasnost od zagađivanja okoliša radijacijom. Osim toga, značajan problem ostaje odlaganje radioaktivnog otpada i demontaža starih nuklearnih elektrana.
Alternativna energija je skup obećavajućih metoda dobivanja energije koji nisu toliko rasprostranjeni kao tradicionalni, ali su od interesa zbog isplativosti korištenja uz niski rizik od štetnog utjecaja na ekologiju područja. Alternativni izvor energije je metoda, uređaj ili struktura koja omogućava dobivanje električne energije (ili druge potrebne vrste energije) i zamjenjuje tradicionalne izvore energije koji rade na naftu, izvađeni prirodni plin i ugalj. Svrha potrage za alternativnim izvorima energije je potreba da se ona dobije iz obnovljive ili praktično neiscrpne energije. prirodni resursi i fenomeni.
Plimne elektrane
Korišćenje energije plime i oseke počelo je u 11. veku, kada su se na obalama Belog i Severnog mora pojavili mlinovi i pilane. Dva puta dnevno nivo okeana raste pod uticajem gravitacionih sila Meseca i Sunca, privlačeći mase vode. Daleko od obale, oscilacije vodostaja ne prelaze 1 m, ali u blizini obale mogu doseći 13-18 metara. Da biste postavili jednostavnu elektranu za plimovanje (TPP), potreban vam je bazen - pregrađeni zaljev ili ušće rijeke. Brana ima propuste i ugrađene hidraulične turbine koje rotiraju generator. Smatra se da je ekonomski isplativo graditi elektrane na plimu i oseku u područjima sa oscilacijama nivoa mora od najmanje 4 metra. U plimnim elektranama dvostrukog djelovanja, turbine rade tako što pomiču vodu iz mora u bazen i natrag. Plimne elektrane dvostrukog djelovanja sposobne su proizvoditi električnu energiju neprekidno 4-5 sati sa pauzama od 1-2 sata četiri puta dnevno. Da bi se povećalo vrijeme rada turbina, postoji više složena kola– sa dva, tri ili više bazena, ali je cijena takvih projekata vrlo visoka. Nedostatak plimnih elektrana je što se grade samo na obalama mora i oceana, štoviše, ne razvijaju mnogo snage, a plime i oseke se javljaju samo dva puta dnevno. Čak ni oni nisu ekološki prihvatljivi. Ometaju normalnu razmjenu soli i svježa voda a time i uslove života morske flore i faune. Utječu i na klimu, jer mijenjaju energetski potencijal morskih voda, njihovu brzinu i područje kretanja.
Vjetroelektrane
Energija vjetra je indirektni oblik sunčeve energije, koji je rezultat razlika u temperaturi i pritisku u Zemljinoj atmosferi. Oko 2% sunčeve energije koja stigne do Zemlje pretvara se u energiju vjetra. Vjetar je obnovljivi izvor energije. Njegova energija se može koristiti u gotovo svim područjima Zemlje. Proizvodnja električne energije iz vjetroelektrana je izuzetno atraktivna, ali u isto vrijeme i tehnički izazovna. Poteškoća leži u veoma velikoj disipaciji energije vetra i njenoj nepostojanosti. Princip rada vjetroelektrana je jednostavan: vjetar rotira lopatice instalacije, pokrećući osovinu električnog generatora. Generator proizvodi električnu energiju i tako se energija vjetra pretvara u električnu struju. Vjetroelektrane su vrlo jeftine za proizvodnju, ali njihova snaga je mala i njihov rad ovisi o vremenskim prilikama. Osim toga, vrlo su bučni, pa se velike instalacije čak moraju isključiti noću. osim toga, vjetroelektrane ometaju vazdušni saobraćaj, pa čak i radio talase. Upotreba vjetroelektrana uzrokuje lokalno slabljenje jačine strujanja zraka, što ometa ventilaciju industrijskih prostora, pa čak i utiče na klimu. Konačno, za korištenje vjetroelektrana potrebne su ogromne površine, mnogo veće nego za druge vrste električnih generatora. Pa ipak, izolirane vjetroelektrane sa toplinskim motorima kao rezervom i vjetroelektrane koje rade paralelno s termo i hidroelektranama trebale bi zauzeti istaknuto mjesto u opskrbi energijom onih područja gdje brzine vjetra prelaze 5 m/s.
Geotermalne elektrane
Geotermalna energija je energija unutrašnji regioni Zemlja. Vulkanske erupcije jasno pokazuju ogromnu toplinu unutar planete. Naučnici procjenjuju da je temperatura Zemljinog jezgra na hiljade stepeni Celzijusa. Geotermalna toplota– to je toplina sadržana u podzemnoj vrućoj vodi i vodenoj pari, te toplina zagrijanih suhih stijena. Transformacija geotermalnih termoelektrana (GEP). unutrašnja toplota Zemlja (energija iz izvora tople pare-vode) u električnu energiju. Izvori geotermalna energija mogu postojati podzemni bazeni prirodnih rashladnih tečnosti – vruća voda ili par. U suštini, ovo su spremni za upotrebu "podzemni kotlovi" iz kojih se voda ili para mogu izvlačiti pomoću konvencionalnih bušotina. Ovako dobivena prirodna para, nakon prethodnog pročišćavanja od plinova koji uzrokuju destrukciju cijevi, šalje se u turbine priključene na električne generatore. Korišćenje geotermalne energije ne zahteva velike troškove, jer u ovom slučaju govorimo o “spremnim” izvorima energije koje je stvorila sama priroda. Nedostaci geotermalnih elektrana uključuju mogućnost lokalnog slijeganja tla i buđenja seizmičke aktivnosti. A plinovi koji izlaze iz zemlje stvaraju značajnu buku u okolnom području i mogu, osim toga, sadržavati otrovne tvari. Osim toga, geotermalne elektrane se ne mogu graditi svuda, jer su za njegovu izgradnju potrebni geološki uslovi.
Solarne elektrane
Sunčeva energija je najambiciozniji, najjeftiniji, ali i, možda, i najmanje korišten izvor energije od strane ljudi. Pretvaranje energije sunčevog zračenja u električnu energiju vrši se pomoću solarnih elektrana. Postoje termodinamičke solarne elektrane, u kojima se sunčeva energija prvo pretvara u toplinu, a zatim u električnu; i fotonaponska postrojenja koja direktno pretvaraju sunčevu energiju u električnu energiju. Fotonaponske stanice nesmetano opskrbljuju električnom energijom riječne plutače, signalna svjetla, sisteme za hitne komunikacije, svjetioničke lampe i mnoge druge objekte koji se nalaze u teško dostupnim mestima. Kako se poboljšavamo solarni paneli oni će naći primjenu u stambene zgrade za autonomno napajanje (grijanje, opskrba toplom vodom, rasvjeta i napajanje električnih aparata za domaćinstvo). Solarne elektrane imaju primjetnu prednost u odnosu na druge tipove stanica: odsustvo štetnih emisija i ekološki prihvatljivost, tih rad i očuvanje integriteta zemljine unutrašnjosti.
Prijenos električne energije na daljinu
Električna energija se proizvodi u blizini izvora goriva ili vode, a njeni potrošači su posvuda. Stoga postoji potreba za prijenosom električne energije na velike udaljenosti. Razmotrimo šematski dijagram prijenosa električne energije od generatora do potrošača. Tipično, generatori naizmjenične struje u elektranama proizvode napon koji ne prelazi 20 kV, jer se pri višim naponima naglo povećava mogućnost električnog sloma izolacije u namotu i drugim dijelovima generatora. Da bi se održala prenesena snaga, napon u dalekovodima mora biti maksimalan, zbog čega se u velikim elektranama ugrađuju pojačani transformatori. Međutim, napon u dalekovodu je ograničen: i kada visokog napona Između žica dolazi do pražnjenja, što dovodi do gubitka energije. Za korištenje električne energije za industrijska preduzeća potrebno je značajno smanjenje napona, koje se provodi pomoću opadajućih transformatora. Dalje smanjenje napona na vrijednost od oko 4 kV potrebno je za distribuciju energije duž lokalne mreže, tj. duž onih žica koje vidimo na periferiji naših gradova. Manje snažni transformatori smanjuju napon na 220 V (napon koji koristi većina pojedinačnih potrošača).
Efikasno korištenje električne energije
Struja zauzima značajno mjesto u troškovima svake porodice. Ona efikasno korišćenje značajno će smanjiti troškove. Sve češće se u naše stanove ugrađuju kompjuteri, mašine za pranje sudova, Prerađivači hrane. Stoga je plaćanje električne energije veoma značajno. Povećana potrošnja energije dovodi do dodatne potrošnje neobnovljivih prirodnih resursa: uglja, nafte, plina. Kada se gorivo sagori, ispušta se u atmosferu ugljen-dioksid, što dovodi do štetnih klimatskih promjena. Ušteda električne energije vam omogućava da smanjite potrošnju prirodnih resursa, a samim tim i emisije štetne materije u atmosferi.
Četiri faze uštede energije
Ne zaboravite ugasiti svjetla.
Koristite štedljive sijalice i kućne aparate klase A.
Dobro je izolirati prozore i vrata.
Ugradite regulatore dovoda topline (baterije sa ventilom).
Energetski sektor Čuvašije jedna je od najrazvijenijih industrija republike, od čijeg rada direktno zavisi društveno, ekonomsko i političko blagostanje. Energija je osnova za funkcionisanje privrede i za život republike. Rad energetskog kompleksa Čuvašije je tako čvrsto povezan sa svakodnevnim životom svakog preduzeća, institucije, firme, kuće, svakog stana i, na kraju, svakog stanovnika naše republike.
Na samom početku 20. stoljeća, kada je elektroprivreda tek činila prve praktične korake.
Sve do 1917 Na teritoriji moderne Čuvašije nije postojala nijedna javna elektrana. Seljačke kuće bile su osvijetljene bakljom.
U industriji je bilo samo 16 primarnih pokretača. U okrugu Alatyr električna energija se proizvodila i koristila u pilanama i mlinovima za brašno. U destileriji kod Marposada bila je mala elektrana. Trgovci Talanceva imali su vlastitu elektranu u uljari u Jadrinu. U Čeboksariju je trgovac Efremov posedovao malu elektranu. Opsluživala je pilanu i njene dvije kuće.
Gotovo da nije bilo svjetla ni u kućama ni na ulicama gradova Čuvašije.
Razvoj energetike u Čuvašiji počinje nakon 1917. Od 1918 počinje, odvija se izgradnja javnih elektrana veliki posao za stvaranje električne energije u Alatiru. Tada su odlučili da grade prvu elektranu u bivšoj elektrani Popov.
U Čeboksariju, pitanjima elektrifikacije bavio se odeljenje za javne komunalne usluge. Njegovim zalaganjem 1918 Elektrana u pilani, u vlasništvu trgovca Efremova, nastavila je sa radom. Strujom se preko dva voda napajali vladini uredi i ulična rasvjeta.
Formiranjem Čuvaške autonomne oblasti (24. juna 1920.) stvoreni su povoljni uslovi za razvoj energetike. Bilo je to 1920. godine. Zbog hitne potrebe, regionalni odjel javnih komunalnih usluga opremio je prvu malu elektranu u Čeboksariju, snage 12 kW.
Elektrana Mariinsko-Posad je opremljena 1919. godine. Gradska elektrana Marposad počela je da daje struju. Elektrana Tsivilskaya izgrađena je 1919. godine, ali zbog nedostatka dalekovoda, napajanje električnom energijom počelo je tek 1923. godine.
Tako su prvi temelji energetskog sektora Čuvašije postavljeni tokom godina intervencije i građanski rat. Stvorene su prve male gradske komunalne elektrane za javnu upotrebu ukupne snage oko 20 kW.
Prije revolucije 1917. na teritoriji Čuvašije nije postojala nijedna javna elektrana, kućama je vladala baklja. Čak su radili i u malim radionicama koristeći baklju ili petrolejku. Ovdje su zanatlije koristile mehanički pogonsku opremu. U poznatijim preduzećima, gde su se prerađivali poljoprivredni i šumarski proizvodi, kuvao se papir, mekao puter i mljelo brašno,
bilo je 16 motora male snage.
Pod boljševicima, grad Alatyr postao je pionir u energetskoj industriji Čuvašije. U ovom malom mjestu, zahvaljujući zalaganju lokalnog privrednog savjeta, nastala je prva javna elektrana.
U Čeboksariju se sva elektrifikacija 1918. svodila na restauraciju elektrane u pilani zaplenjenoj od trgovca Efremova, koja je postala poznata kao „Nazvana 25. oktobra“. Međutim, njegova struja bila je dovoljna samo da osvijetli neke ulice i državne institucije (prema statistikama, 1920. godine gradske vlasti su imale oko 100 sijalica sa snagom od 20 svijeća).
Godine 1924. izgrađene su još tri male elektrane, a za upravljanje rastućom energetskom bazom, 1. oktobra 1924. stvoreno je Čuvaško udruženje komunalnih elektrana - ČOKES. Godine 1925. Državni odbor za planiranje Republike usvojio je plan elektrifikacije, koji je predviđao izgradnju 8 novih elektrana tokom 5 godina - 5 gradskih (u Čeboksariju, Kanašu, Marposadu, Civilsku i Jadrinu) i 3 ruralne (u Ibresiju, Vurnary i Urmary). Realizacija ovog projekta omogućila je elektrifikaciju 100 sela - uglavnom u okrugu Čeboksari i Civilski i duž autoputa Čeboksari - Kanaš, 700 seljačkih domaćinstava i nekoliko zanatskih radionica.
Tokom 1929-1932, kapacitet republičkih opštinskih i industrijskih elektrana povećan je skoro 10 puta; Proizvodnja električne energije iz ovih elektrana porasla je skoro 30 puta.
Tokom Velikog Otadžbinski rat Preduzete su velike mere na jačanju i razvoju energetske baze republičke industrije. Do rasta kapaciteta došlo je uglavnom zbog rasta kapaciteta regionalnih, općinskih i ruralnih elektrana. Energetski radnici Čuvašije su časno prošli težak ispit i ispunili svoju patriotsku dužnost. Shvatili su da je proizvedena električna energija potrebna, prije svega, preduzećima koja ispunjavaju narudžbe s fronta.
U godinama poslijeratnog petogodišnjeg plana izgrađene su i puštene u rad 102 ruralne elektrane u Čuvaškoj Autonomnoj Sovjetskoj Socijalističkoj Republici, uklj. 69 hidroelektrana i 33 termoelektrane. Snabdijevanje poljoprivrede električnom energijom povećano je 3 puta u odnosu na 1945. godinu.
Godine 1953. u Alatiru je, naredbom koju je potpisao Staljin, počela izgradnja termoelektrane Alatir. Prvi turbogenerator snage 4 MW pušten je u rad 1957. godine, drugi - 1959. godine. Prema prognozama, snaga termoelektrane je do 1985. godine trebala biti dovoljna i za grad i za regiju i obezbijedila bi struju Turgenjevskoj fabrici svjetla u Mordoviji.
Bibliografija
Udžbenik S.V. Gromova „Fizika, 10. razred“. Moskva: Prosvetljenje.
Enciklopedijski rečnik mladog fizičara. Compound. V.A. Čujanov, Moskva: Pedagogija.
Ellion L., Wilcons W.. Physics. Moskva: Nauka.
Koltun M. Svijet fizike. Moskva.
Izvori energije. Činjenice, problemi, rješenja. Moskva: Nauka i tehnologija.
Netradicionalni izvori energije. Moskva: Znanje.
Yudasin L.S. Energija: problemi i nade. Moskva: Prosvetljenje.
Podgorny A.N. Energija vodonika. Moskva: Nauka.
Aplikacija
|
Elektrana |
Primarni izvor energije |
Pretvorni krug energije |
Prednosti |
Nedostaci |
|
|
| |||||
|
| |||||
|
|
|||||
|
| |||||
|
GeoTES |
|
. |
|
Dovršite rečenicu: Energetski sistem je
|
Električna mreža - Električni sistem regiona zemlje, povezan visokonaponskim dalekovodima |
|
Koji je izvor energije u hidroelektranama?
| |
|
Koji izvori energije - obnovljivi ili neobnovljivi - se koriste u Republici Čuvašiji? |
Neobnovljiv |
|
Stavite u kronološkim redom izvori energije koji su postali dostupni čovječanstvu, počevši od najranijih: A. Električna vuča; B. Nuklearna energija; B. Mišićna energija domaćih životinja; D. Energija pare. |
|
|
Navedite izvore energije koji su vam poznati, čija će upotreba dovesti do smanjenja ekološke posljedice elektroprivrede. |
PES GeoTES |
|
Provjerite se na odgovorima na ekranu i dajte ocjenu: 5 tačnih odgovora – 5 4 tačna odgovora – 4 3 tačna odgovora - 3 |
u fizici
na temu “Proizvodnja, prijenos i korištenje električne energije”
Učenici 11. razreda A
Opštinska obrazovna ustanova br.85
Catherine.
Apstraktni plan.
Uvod.
1. Proizvodnja električne energije.
1. vrste elektrana.
2. alternativni izvori energije.
2. Prijenos električne energije.
- transformatori.
3. Potrošnja električne energije.
Uvod.
Rođenje energije dogodilo se prije nekoliko miliona godina, kada su ljudi naučili koristiti vatru. Vatra im je davala toplinu i svjetlost, bila je izvor inspiracije i optimizma, oružje protiv neprijatelja i divljih životinja, ljekovito sredstvo, pomoćnik u poljoprivredi, konzervans za hranu, tehnološko sredstvo itd.
Pojavio se divan mit o Prometeju, koji je ljudima dao vatru Ancient Greece mnogo kasnije nego u mnogim dijelovima svijeta prilično sofisticirane metode rukovanja vatrom, njenom proizvodnjom i gašenjem, očuvanjem vatre i racionalno korišćenje gorivo.
Dugi niz godina vatra se održavala sagorevanjem biljnih izvora energije (drvo, grmlje, trska, trava, suhe alge itd.), a potom je otkrivena mogućnost upotrebe fosilnih supstanci za održavanje vatre: ugalj, nafta, škriljci, treset.
Danas je energija i dalje glavna komponenta ljudskog života. Omogućava stvaranje različitih materijala i jedan je od glavnih faktora u razvoju novih tehnologija. Jednostavno rečeno, bez ovladavanja raznim vrstama energije, osoba nije u stanju da u potpunosti postoji.
Proizvodnja energije.
Vrste elektrana.
Termoelektrana (TE), elektrana koja proizvodi električnu energiju kao rezultat konverzije toplotne energije koja se oslobađa tokom sagorevanja fosilnih goriva. Prve termoelektrane pojavile su se krajem 19. stoljeća i postale su rasprostranjene. Sredinom 70-ih godina 20. stoljeća termoelektrane su bile glavni tip elektrana.
U termoelektranama se hemijska energija goriva prvo pretvara u mehaničku, a zatim u električnu energiju. Gorivo za takvu elektranu može biti ugalj, treset, plin, uljni škriljci i lož ulje.
Termoelektrane se dijele na kondenzacije(IES), dizajniran za proizvodnju samo električne energije, i kombinovane toplane i elektrane(CHP), koja osim električne energije proizvodi i toplotnu energiju u obliku tople vode i pare. Velike CPP regionalnog značaja nazivaju se državne područne elektrane (DRPP).
Najjednostavniji dijagram strujnog kola IES na ugalj prikazan je na slici. Ugalj se ubacuje u bunker za gorivo 1, a iz njega u jedinicu za drobljenje 2, gdje se pretvara u prašinu. Ugljena prašina ulazi u peć parnog generatora (parnog kotla) 3, koji ima sistem cijevi u kojima cirkulira kemijski pročišćena voda, nazvana napojna voda. U kotlu se voda zagreva, isparava, a nastala zasićena para se dovede do temperature od 400-650 °C i pod pritiskom od 3-24 MPa kroz parovod ulazi u parnu turbinu 4. Parametri pare zavise na snagu jedinica.
Termokondenzacione elektrane imaju nisku efikasnost (30-40%), jer se najveći deo energije gubi sa dimnim gasovima i rashladnom vodom kondenzatora. Korisno je graditi CPP u neposrednoj blizini lokacija za proizvodnju goriva. U tom slučaju, potrošači električne energije mogu se nalaziti na znatnoj udaljenosti od stanice.
Kombinovana termoelektrana razlikuje se od kondenzacijske stanice po tome što je na njoj ugrađena posebna turbina za grijanje sa ekstrakcijom pare. U termoelektrani, jedan dio pare se u potpunosti koristi u turbini za proizvodnju električne energije u generatoru 5 i zatim ulazi u kondenzator 6, a drugi, koji ima višu temperaturu i pritisak, uzima se iz međustepene elektrane. turbina i služi za dovod topline. Kondenzat se dovodi pumpom 7 kroz deaerator 8, a zatim napojnom pumpom 9 u generator pare. Količina pare koja se uzima zavisi od potreba preduzeća za toplotnom energijom.
Efikasnost termoelektrana dostiže 60-70%. Takve stanice se obično grade u blizini potrošača - industrijskih preduzeća ili stambenih područja. Najčešće rade na uvozno gorivo.
Termalne stanice sa gasna turbina(GTPP), parni gas(PHPP) i dizel postrojenja.
U komori za sagorevanje gasnoturbinske elektrane sagoreva se gas ili tečno gorivo; proizvodi izgaranja s temperaturom od 750-900 ºS ulaze u plinsku turbinu koja rotira električni generator. Efikasnost takvih termoelektrana je obično 26-28%, snaga - do nekoliko stotina MW . GTES se obično koriste za pokrivanje vrhova električno opterećenje. Efikasnost PGES može dostići 42 - 43%.
Najekonomičnije su velike termoparne turbinske elektrane (skraćeno TE). Većina termoelektrana u našoj zemlji kao gorivo koristi ugljenu prašinu. Za proizvodnju 1 kWh električne energije troši se nekoliko stotina grama uglja. U parnom kotlu, preko 90% energije koju oslobađa gorivo prenosi se na paru. U turbini se kinetička energija mlaznica pare prenosi na rotor. Osovina turbine je čvrsto povezana sa osovinom generatora.
Moderna parne turbine za termoelektrane - vrlo napredne, brze, visoko ekonomične mašine sa dugim vijekom trajanja. Njihova snaga u verziji s jednom osovinom doseže 1 milijun 200 tisuća kW, a to nije granica. Takve mašine su uvek višestepene, odnosno obično imaju nekoliko desetina diskova sa radnim lopaticama i isto toliko, ispred svakog diska, grupa mlaznica kroz koje struji mlaz pare. Tlak i temperatura pare postepeno se smanjuju.
Iz kursa fizike je poznato da efikasnost toplotnih motora raste sa povećanjem početne temperature radnog fluida. Zbog toga se para koja ulazi u turbinu dovodi do visokih parametara: temperatura - skoro 550 ° C i pritisak - do 25 MPa. Efikasnost termoelektrana dostiže 40%. Većina energije se gubi zajedno sa vrelom izduvnom parom.
Hidroelektrana (hidroelektrana), kompleks objekata i opreme kroz koje se energija protoka vode pretvara u električnu energiju. Hidroelektrana se sastoji od serijskog kola hidraulične konstrukcije, obezbeđujući potrebnu koncentraciju protoka vode i stvaranje pritiska, i energetsku opremu koja pretvara energiju vode koja se kreće pod pritiskom u mehaničku rotaciju, koja se, zauzvrat, pretvara u električnu energiju.
Pritisak hidroelektrane nastaje koncentracijom pada rijeke u području koje koristi brana, ili izvođenje, ili brana i skretanje zajedno. Glavna elektroenergetska oprema hidroelektrane nalazi se u zgradi hidroelektrane: u turbinskoj prostoriji elektrane - hidraulične jedinice, pomoćna oprema, uređaji za automatsko upravljanje i nadzor; u centralnom kontrolnom mjestu - operatersko-dispečerskoj konzoli ili auto operater hidroelektrane. Povećanje transformatorska podstanica Nalazi se kako unutar zgrade hidroelektrane, tako iu zasebnim zgradama ili na otvorenim prostorima. Razvodni uređajičesto se nalaze na otvorenom prostoru. Zgrada hidroelektrane može se podijeliti na dijelove sa jednom ili više jedinica i pomoćnom opremom, odvojene od susjednih dijelova zgrade. U zgradi ili unutar zgrade hidroelektrane stvara se instalacijsko mjesto za montažu i popravku različite opreme i za pomoćne radnje za održavanje hidroelektrane.
Prema instaliranom kapacitetu (in MW) razlikovati hidroelektrane moćan(preko 250), prosjek(do 25) i mala(do 5). Snaga hidroelektrane ovisi o tlaku (razlici između nivoa uzvodno i nizvodno ), protok vode koji se koristi u hidrauličnim turbinama i efikasnost hidrauličke jedinice. Iz više razloga (zbog npr. sezonskih promjena nivoa vode u akumulacijama, fluktuacija opterećenja elektroenergetskog sistema, popravki hidrauličnih jedinica ili hidrauličnih konstrukcija, itd.), pritisak i protok vode se kontinuirano mijenjaju. , a osim toga, protok se mijenja prilikom regulacije snage hidroelektrane. Postoje godišnji, sedmični i dnevni ciklusi rada hidroelektrane.
Na osnovu maksimalno iskorištenog pritiska hidroelektrane se dijele na visokog pritiska(više od 60 m), srednji pritisak(od 25 do 60 m) I nizak pritisak(od 3 do 25 m). Na ravničarskim rijekama pritisci rijetko prelaze 100 m, u planinskim uslovima, brana može stvoriti pritiske do 300 m i više, a uz pomoć izvođenja - do 1500 m. Podjela hidroelektrana prema korištenom pritisku je približne, uslovne prirode.
Prema obrascu korištenja vodnih resursa i koncentraciji pritiska, hidroelektrane se obično dijele na kanal , brana , preusmjeravanje sa preusmjeravanjem pod pritiskom i bez pritiska, mješovito, pumpno skladište I plima .
U protočnim hidroelektranama i hidroelektranama na branama, pritisak vode stvara brana koja blokira rijeku i podiže nivo vode u gornjem bazenu. U isto vrijeme, neizbježna su neka plavljenja riječne doline. Protočne hidroelektrane i hidroelektrane uz brane grade se kako na nizinskim rijekama s puno vode, tako i na planinskim rijekama, u uskim stisnutim dolinama. Protočne hidroelektrane karakterišu pritisci do 30-40 m.
Pri višim pritiscima pokazuje se neprikladnim prenošenje hidrostatskog pritiska vode na zgradu hidroelektrane. U ovom slučaju se koristi tip brana Hidroelektrana, u kojoj je tlačni front cijelom dužinom blokiran branom, a zgrada hidroelektrane smještena iza brane, nalazi se u blizini repne vode.
Druga vrsta rasporeda dammed Hidroelektrana odgovara planinskim uslovima sa relativno niskim riječnim tokovima.
IN derivacioni Hidroelektrana koncentracija vodopada stvara se preusmjeravanjem; voda se na početku korišdene dionice rijeke odvodi iz korita vodom sa nagibom znatno manjim od prosječnog nagiba rijeke na ovoj dionici i uz ispravljanje krivina i skretanja kanala. Završetak skretanja je doveden do lokacije zgrade hidroelektrane. Otpadne vode se ili vraćaju u rijeku ili dovode u sljedeću diverzionu hidroelektranu. Skretanje je korisno kada je nagib rijeke visok.
Posebno mjesto među hidroelektranama zauzimaju pumpne elektrane(PSPP) i plimne elektrane(PES). Izgradnja pumpnih elektrana je vođena rastućom potražnjom za vršnom snagom u velikim energetskim sistemima, što određuje proizvodni kapacitet potreban za pokrivanje vršnih opterećenja. Sposobnost pumpnih elektrana da akumuliraju energiju zasniva se na činjenici da besplatnu električnu energiju u elektroenergetskom sistemu u određenom vremenskom periodu koriste jedinice elektrana koje rade u pumpnom režimu pumpe vodu iz rezervoara. u gornji bazen za skladištenje. Tokom perioda vršnog opterećenja, akumulirana energija se vraća u elektroenergetski sistem (voda iz gornjeg bazena ulazi tlačni cjevovod i rotira hidraulične jedinice koje rade kao strujni generator).
PES pretvaraju energiju morske plime u električnu energiju. Električna energija plimnih hidroelektrana, zbog nekih karakteristika povezanih sa periodičnom prirodom oseke i oseke, može se koristiti u energetskim sistemima samo u sprezi sa energijom regulacionih elektrana, koje nadoknađuju nestanke struje. plimne elektrane u roku od nekoliko dana ili mjeseci.
Najvažnija karakteristika hidroenergetskih resursa u odnosu na izvore goriva i energije je njihova kontinuirana obnovljivost. Odsustvo potrebe za gorivom za hidroelektrane određuje nisku cijenu električne energije koju proizvode hidroelektrane. Dakle, izgradnja hidroelektrana, uprkos značajnim specifičnim kapitalnim ulaganjima do 1 kW instalisanim kapacitetima i dugim rokovima izgradnje davali su i dobijaju veliki značaj, posebno kada je to povezano sa plasmanom elektroenergetsko intenzivnih industrija.
Nuklearna elektrana (NPP), elektrana u kojoj se atomska (nuklearna) energija pretvara u električnu energiju. Generator energije u nuklearnoj elektrani je nuklearni reaktor. Toplina koja se oslobađa u reaktoru kao rezultat lančane reakcije fisije jezgara nekih teških elemenata se zatim pretvara u električnu energiju na isti način kao u konvencionalnim termoelektranama (TE). Za razliku od termoelektrana koje rade na fosilna goriva, nuklearne elektrane rade na nuklearno gorivo(na osnovu 233 U, 235 U, 239 Pu). Utvrđeno je da svjetski energetski resursi nuklearnog goriva (uranijum, plutonijum i dr.) znatno premašuju energetske resurse prirodnih rezervi organskog goriva (nafta, ugalj, itd.). prirodni gas i sl.). Ovo otvara široke izglede za ispunjavanje brzo rastućih potreba za gorivom. Osim toga, potrebno je uzeti u obzir i sve veći obim potrošnje uglja i nafte u tehnološke svrhe u svijetu. hemijska industrija, koja postaje ozbiljna konkurencija termoelektranama. Uprkos otkrivanju novih nalazišta organskog goriva i unapređenju metoda za njegovu proizvodnju, u svijetu postoji tendencija relativnog povećanja njegove cijene. Ovo stvara najteže uslove za zemlje sa ograničenim rezervama fosilnih goriva. Očigledna je potreba za brzim razvojem nuklearne energije, koja već zauzima istaknuto mjesto u energetskom bilansu brojnih zemalja. industrijskih zemalja mir.
Šematski dijagram nuklearne elektrane s nuklearnim reaktorom koji ima vodeno hlađenje, prikazano na sl. 2. Toplota se oslobađa unutra jezgro reaktor rashladna tečnost, unosi se vodom iz 1. kruga, koja se cirkulacijskom pumpom pumpa kroz reaktor. Zagrijana voda iz reaktora ulazi u izmjenjivač topline (generator pare) 3, gdje prenosi toplinu primljenu u reaktoru na vodu 2. kruga. Voda 2. kruga isparava u generatoru pare i nastaje para koja zatim ulazi u turbinu 4.
Najčešće se u nuklearnim elektranama koriste 4 vrste reaktora termičkih neutrona:
1) voda-voda sa običnom vodom kao moderatorom i rashladnim sredstvom;
2) grafit-voda sa vodenim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom;
3) teška voda sa vodenim rashladnim sredstvom i teška voda kao moderator;
4) grafit - gas sa gasnim rashladnim sredstvom i grafitnim moderatorom.
Izbor pretežno korištenog tipa reaktora određen je uglavnom akumuliranim iskustvom u reaktoru nosaču, kao i dostupnošću potrebne industrijske opreme, rezervama sirovina itd.
Reaktor i njegovi servisni sistemi uključuju: sam reaktor sa biološkom zaštitom , izmjenjivači topline, pumpe ili jedinice za puhanje plina koje cirkulišu rashladno sredstvo, cjevovodi i fitinzi za cirkulacioni krug, uređaji za ponovno punjenje nuklearnog goriva, specijalni ventilacioni sistemi, sistemi za hitno hlađenje, itd.
Za zaštitu osoblja NEK od izlaganje radijaciji Reaktor je okružen biološkom zaštitom čiji su glavni materijali beton, voda i serpentinski pijesak. Oprema reaktorskog kruga mora biti potpuno zatvorena. Obezbijeđen je sistem za praćenje mjesta mogućeg curenja rashladne tekućine, poduzimaju se mjere da curenja i prekidi u krugu ne dovedu do radioaktivnih emisija i kontaminacije prostora nuklearke i okoline. Radioaktivni zrak i mala količina para rashladne tekućine, zbog prisutnosti curenja iz kruga, uklanjaju se iz nenadziranih prostorija nuklearne elektrane poseban sistem ventilacija, u kojoj su predviđeni filteri za čišćenje i spremnici za gas kako bi se eliminisala mogućnost zagađenja vazduha. Poštivanje pravila radijacione bezbednosti od strane osoblja NEK prati služba za kontrolu dozimetrije.
Prisustvo biološke zaštite, specijalne ventilacije i sistema hitnog hlađenja i usluge dozimetrijskog nadzora omogućavaju potpunu zaštitu pogonskog osoblja NEK od štetnog dejstva radioaktivnog zračenja.
Nuklearne elektrane, koje su najmoderniji tip elektrana, imaju niz značajnih prednosti u odnosu na druge tipove elektrana: u normalnim uslovima rada, uopšte ne zagađuju životnu sredinu, ne zahtevaju priključak na izvor sirovine. materijala i, shodno tome, mogu se nalaziti gotovo bilo gdje. Novi agregati imaju kapacitet od skoro jednaka snaga prosječne hidroelektrane, međutim, faktor iskorištenosti instaliranih kapaciteta u nuklearnim elektranama (80%) značajno premašuje ovu cifru za hidroelektrane ili termoelektrane.
Nuklearne elektrane praktično nemaju značajne nedostatke u normalnim uslovima rada. Međutim, ne može se ne primijetiti opasnost od nuklearnih elektrana pod mogućim okolnostima više sile: potresi, uragani itd. - ovdje stari modeli energetskih blokova predstavljaju potencijalnu opasnost od radijacijske kontaminacije teritorija zbog nekontrolisanog pregrijavanja reaktora.
Alternativni izvori energije.
Energija sunca.
U posljednje vrijeme naglo je poraslo interesovanje za problem korištenja solarne energije, jer su potencijalne mogućnosti energije zasnovane na korištenju direktnog sunčevog zračenja izuzetno velike.
Najjednostavniji kolektor sunčevog zračenja je pocrnjeli metalni (obično aluminijski) lim, unutar kojeg se nalaze cijevi u kojima cirkulira tekućina. Zagrijana solarnom energijom koju apsorbira kolektor, tečnost se isporučuje za direktnu upotrebu.
Sunčeva energija je jedna od materijalno najintenzivnijih vrsta proizvodnje energije. Upotreba solarne energije velikih razmjera podrazumijeva gigantski porast potrebe za materijalima, a samim tim i u radne resurse za vađenje sirovina, njihovo obogaćivanje, dobijanje materijala, izradu heliostata, kolektora, druge opreme i njihov transport.
Električna energija proizvedena sunčevim zracima je i dalje mnogo skuplja od one dobijene tradicionalnim načinima. Naučnici se nadaju da će eksperimenti koje će provoditi na pilot instalacijama i stanicama pomoći u rješavanju ne samo tehničkih, već i ekonomskih problema.
Energija vjetra.
Energija kretanja vazdušnih masa je ogromna. Rezerve energije vjetra su više od stotinu puta veće od hidroenergetskih rezervi svih rijeka na planeti. Vjetrovi duvaju stalno i svuda na zemlji. Klimatski uslovi omogućavaju razvoj energije vjetra na ogromnoj teritoriji.
Ali danas motori na vjetar obezbjeđuju samo hiljaditi dio svjetskih energetskih potreba. Stoga su stručnjaci za avione koji znaju kako odabrati najprikladniji profil lopatice i proučavati ga u aerotunelu uključeni u izradu dizajna vjetroelektrana, srca svake vjetroelektrane. Zalaganjem naučnika i inženjera, najviše razni dizajni moderne turbine na vetar.
Energija Zemlje.
Ljudi odavno znaju za spontane manifestacije gigantske energije skrivene u dubinama zemaljske kugle. Sjećanje čovječanstva čuva legende o katastrofalnim vulkanskim erupcijama koje su ubile milione ljudi ljudski životi, koji su do neprepoznatljivosti promijenili izgled mnogih mjesta na Zemlji. Snaga erupcije čak i relativno malog vulkana je kolosalna; višestruko je veća od snage najvećih elektrana stvorenih ljudskom rukom. Istina, o direktnom korištenju energije vulkanskih erupcija ne treba govoriti, ljudi još nemaju sposobnost obuzdati ovaj buntovni element.
Zemljina energija je pogodna ne samo za grijanje prostorija, kao što je slučaj na Islandu, već i za proizvodnju električne energije. Elektrane koje koriste tople podzemne izvore rade već duže vrijeme. Prva takva elektrana, još uvijek vrlo male snage, izgrađena je 1904. godine u malom italijanskom gradiću Larderello. Postepeno je rasla snaga elektrane, puštano je u rad sve više novih blokova, korišteni su novi izvori tople vode, a danas je snaga stanice već dostigla impresivnu vrijednost od 360 hiljada kilovata.
Prijenos električne energije.
Transformatori.
Kupili ste ZIL frižider. Prodavač vas je upozorio da je hladnjak dizajniran za mrežni napon od 220 V. A u vašoj kući napon mreže je 127 V. Beznadežna situacija? Ne sve. Samo morate napraviti dodatni trošak i kupiti transformator.
Transformer- vrlo jednostavan uređaj koji vam omogućava i povećanje i smanjenje napona. Pretvorba naizmjenične struje vrši se pomoću transformatora. Transformatore je prvi put 1878. godine koristio ruski naučnik P. N. Jabločkov za napajanje "električnih svijeća" koje je izumio, novog izvora svjetlosti u to vrijeme. Ideju P. N. Yablochkova razvio je zaposlenik Moskovskog univerziteta I. F. Usagin, koji je dizajnirao poboljšane transformatore.
Transformator se sastoji od zatvorenog željeznog jezgra, na kojem su postavljena dva (ponekad i više) zavojnica sa žičanim namotajima (slika 1). Jedan od namotaja, koji se naziva primarni namotaj, povezan je na izvor naizmjeničnog napona. Drugi namotaj, na koji je spojeno "opterećenje", odnosno instrumenti i uređaji koji troše električnu energiju, naziva se sekundarnim.
Rad transformatora zasniva se na fenomenu elektromagnetne indukcije. Kada naizmjenična struja prolazi kroz primarni namotaj, u željeznoj jezgri se pojavljuje naizmjenični magnetski tok koji pobuđuje inducirani emf u svakom namotu. Štaviše, trenutna vrijednost inducirane emf e V svaki zavoj primarnog ili sekundarnog namota prema Faradejevom zakonu određuje se formulom:
e = - Δ F/ Δ t
Ako F= F 0 sosωt, onda
e = ω F 0 grijeh ω t , ili
e = E 0 grijeh ω t ,
Gdje E 0 = ω F 0 - amplituda EMF u jednom okretu.
U primarnom namotaju koji ima n 1 zavoja, ukupna indukovana emf e 1 jednak p 1 e.
U sekundarnom namotaju postoji ukupna emf. e 2 jednak p 2 e, Gdje n 2- broj zavoja ovog namotaja.
Iz toga slijedi
e 1 e 2 = n 1 n 2 . (1)
Zbrojni napon u 1 , primijenjen na primarni namotaj i EMF e 1 treba biti jednak padu napona u primarnom namotu:
u 1 + e 1 = i 1 R 1 , Gdje R 1 - aktivni otpor namotaja, i i 1 - jačina struje u njemu. Ova jednadžba slijedi direktno iz opće jednačine. Obično je aktivni otpor namota mali i i 1 R 1 može se zanemariti. Zbog toga
u 1 ≈ -e 1 . (2)
Kada je sekundarni namotaj transformatora otvoren, u njemu ne teče struja i vrijedi sljedeći odnos:
u 2 ≈ - e 2 . (3)
Budući da trenutne vrijednosti emf e 1 I e 2 promjena u fazi, onda se njihov odnos u formuli (1) može zamijeniti omjerom efektivnih vrijednosti E 1 I E 2 ovih EMF-a ili, uzimajući u obzir jednakosti (2) i (3), omjer efektivnih vrijednosti napona U 1 i ti 2 .
U 1 /U 2 = E 1 / E 2 = n 1 / n 2 = k . (4)
Magnituda k naziva se koeficijent transformacije. Ako k>1, onda je transformator opadajući, kada k <1 - povećanje
Kada je krug sekundarnog namota zatvoren, struja teče u njemu. Zatim omjer u 2 ≈ - e 2 više nije tačno ispunjena, a samim tim i veza između U 1 i ti 2 postaje složeniji nego u jednačini (4).
Prema zakonu održanja energije, snaga u primarnom kolu mora biti jednaka snazi u sekundarnom kolu:
U 1 I 1 = U 2 I 2, (5)
Gdje I 1 I I 2 - efektivne vrijednosti sile u primarnom i sekundarnom namotaju.
Iz toga slijedi
U 1 /U 2 = I 1 / I 2 . (6)
To znači da povećanjem napona nekoliko puta pomoću transformatora smanjujemo struju za isti iznos (i obrnuto).
Zbog neizbježnih gubitaka energije zbog oslobađanja topline u namotajima i željeznom jezgru, jednačine (5) i (6) su približno zadovoljene. Međutim, u modernim moćnim transformatorima, ukupni gubici ne prelaze 2-3%.
U svakodnevnoj praksi često imamo posla sa transformatorima. Pored onih transformatora koje koristimo hteli-nehteli zbog činjenice da su industrijski uređaji predviđeni za jedan napon, a gradska mreža koristi drugi, moramo se baviti i automobilskim bobinama. Bobina je pojačani transformator. Da bi se stvorila iskra koja pali radnu smjesu, potreban je visoki napon koji dobivamo iz akumulatora automobila, nakon što prvo jednosmjernu struju akumulatora pretvorimo u naizmjeničnu struju pomoću prekidača. Nije teško shvatiti da, do gubitka energije koja se koristi za zagrijavanje transformatora, kako se napon povećava, struja se smanjuje i obrnuto.
Mašine za zavarivanje zahtijevaju transformatore za smanjenje opterećenja. Za zavarivanje su potrebne vrlo velike struje, a transformator aparata za zavarivanje ima samo jedan izlazni zavoj.
Vjerovatno ste primijetili da je jezgro transformatora napravljeno od tankih čeličnih limova. To se radi kako se ne bi gubila energija tokom konverzije napona. Kod pločastog materijala vrtložne struje će igrati manju ulogu nego u čvrstom materijalu.
Kod kuće imate posla sa malim transformatorima. Što se tiče moćnih transformatora, to su ogromne strukture. U tim slučajevima, jezgro sa namotajima se stavlja u rezervoar napunjen rashladnim uljem.
Prijenos električne energije
Potrošači električne energije su posvuda. Proizvodi se na relativno malo mjesta u blizini izvora goriva i hidro resursa. Stoga postoji potreba za prijenosom električne energije na udaljenosti koja ponekad dosežu stotine kilometara.
Ali prijenos električne energije na velike udaljenosti povezan je s primjetnim gubicima. Činjenica je da kako struja teče kroz električne vodove, ona ih zagrijava. U skladu sa Joule-Lenzovim zakonom, energija utrošena na zagrijavanje žica linije određuje se formulom
gdje je R otpor linije. Uz veliku dužinu linije, prijenos energije može postati općenito neisplativ. Da biste smanjili gubitke, možete, naravno, slijediti put smanjenja otpora R linije povećanjem površine poprečnog presjeka žica. Ali da biste smanjili R, na primjer, za 100 puta, morate povećati masu žice također za 100 puta. Jasno je da se ne može dopustiti tako velika potrošnja skupog obojenog metala, a da ne spominjemo poteškoće pričvršćivanja teških žica na visoke jarbole itd. Stoga se gubici energije u liniji smanjuju na drugi način: smanjenjem struje. u liniji. Na primjer, smanjenje struje za 10 puta smanjuje količinu topline koja se oslobađa u vodičima za 100 puta, odnosno postiže se isti učinak kao stostruko težim žice.
Budući da je strujna snaga proporcionalna proizvodu struje i napona, za održavanje prenesene snage potrebno je povećati napon u dalekovodu. Štaviše, što je duži dalekovod, to je isplativije koristiti veći napon. Na primjer, u visokonaponskom dalekovodu Volzhskaya HE - Moskva koristi se napon od 500 kV. U međuvremenu, generatori naizmjenične struje se grade za napone koji ne prelaze 16-20 kV, jer bi veći napon zahtijevao poduzimanje složenijih posebnih mjera za izolaciju namotaja i drugih dijelova generatora.
Zbog toga se u velikim elektranama ugrađuju pojačani transformatori. Transformator povećava napon u liniji za isti iznos kao što smanjuje struju. Gubici snage su mali.
Za direktnu upotrebu električne energije u elektromotorima alatnih mašina, u rasvjetnoj mreži i u druge svrhe, napon na krajevima vodova mora se smanjiti. To se postiže korištenjem opadajućih transformatora. Štoviše, obično se smanjenje napona i, shodno tome, povećanje struje događa u nekoliko faza. U svakoj fazi napon postaje sve manji, a područje koje pokriva električna mreža postaje sve šire. Dijagram prijenosa i distribucije električne energije prikazan je na slici.
 |
Elektroelektrane u nizu regiona zemlje povezane su visokonaponskim dalekovodima, formirajući zajedničku elektroenergetsku mrežu na koju su priključeni potrošači. Takvo udruženje se naziva elektroenergetski sistem. Elektroenergetski sistem osigurava nesmetano snabdijevanje potrošača energijom bez obzira na njihovu lokaciju.
Korištenje električne energije.
Upotreba električne energije u raznim oblastima nauke.
Dvadeseti vek je postao vek kada je nauka zahvatila sve sfere društvenog života: ekonomiju, politiku, kulturu, obrazovanje itd. Prirodno, nauka direktno utiče na razvoj energetike i obim primene električne energije. S jedne strane, znanost doprinosi širenju obima primjene električne energije i time povećava njenu potrošnju, ali s druge strane, u eri kada neograničeno korištenje neobnovljivih izvora energije predstavlja opasnost za buduće generacije, hitno zadaci nauke su razvoj tehnologija za uštedu energije i njihova implementacija u život.
Pogledajmo ova pitanja koristeći konkretne primjere. Oko 80% rasta BDP-a (bruto domaćeg proizvoda) razvijenih zemalja ostvaruje se kroz tehničke inovacije, čiji se najveći dio odnosi na korištenje električne energije. Sve novo u industriji, poljoprivredi i svakodnevnom životu dolazi nam zahvaljujući novim dostignućima u raznim granama nauke.
Većina naučnog razvoja počinje teorijskim proračunima. Ali ako su u 19. veku ovi proračuni rađeni pomoću olovke i papira, onda se u doba STR (naučne i tehnološke revolucije) svi teorijski proračuni, odabir i analiza naučnih podataka, pa čak i lingvistička analiza književnih dela vrše pomoću kompjutera. (elektronski kompjuteri), koji rade na električnu energiju, koja je najpogodnija za prijenos na daljinu i korištenje. Ali ako su se u početku kompjuteri koristili za naučne proračune, sada su kompjuteri oživjeli iz nauke.
Sada se koriste u svim oblastima ljudske delatnosti: za snimanje i skladištenje informacija, kreiranje arhiva, pripremu i uređivanje tekstova, izvođenje crtačkih i grafičkih radova, automatizaciju proizvodnje i poljoprivrede. Elektronizacija i automatizacija proizvodnje najvažnije su posljedice “druge industrijske” ili “mikroelektronske” revolucije u ekonomijama razvijenih zemalja. Razvoj složene automatizacije direktno je vezan za mikroelektroniku, čija je kvalitativno nova faza započela nakon pronalaska mikroprocesora 1971. godine - mikroelektronskog logičkog uređaja ugrađenog u različite uređaje za kontrolu njihovog rada.
Mikroprocesori su ubrzali razvoj robotike. Većina robota koji se trenutno koriste pripadaju takozvanoj prvoj generaciji, a koriste se za zavarivanje, rezanje, presovanje, premazivanje itd. Roboti druge generacije koji ih zamjenjuju opremljeni su uređajima za prepoznavanje okoline. A „intelektualni“ roboti treće generacije će „vidjeti“, „osjetiti“ i „čuti“. Naučnici i inženjeri navode nuklearnu energiju, istraživanje svemira, transport, trgovinu, skladištenje, medicinsku negu, preradu otpada i razvoj bogatstva okeanskog dna među oblastima najvećeg prioriteta za korišćenje robota. Većina robota radi na električnu energiju, ali povećanje potrošnje električne energije kod robota nadoknađuje se smanjenjem troškova energije u mnogim energetski intenzivnim proizvodnim procesima zbog uvođenja racionalnijih metoda i novih tehnoloških procesa koji štede energiju.
Ali vratimo se nauci. Sva nova teorijska dostignuća nakon kompjuterskih proračuna testiraju se eksperimentalno. I, u pravilu, u ovoj fazi istraživanja se provode pomoću fizičkih mjerenja, hemijskih analiza itd. Ovdje su naučni istraživački alati raznoliki – brojni mjerni instrumenti, akceleratori, elektronski mikroskopi, skeneri za magnetnu rezonancu itd. Većina ovih instrumenata eksperimentalne nauke napaja se električnom energijom.
Nauka u oblasti komunikacija i komunikacija se vrlo brzo razvija. Satelitske komunikacije se više ne koriste samo kao sredstvo međunarodne komunikacije, već i u svakodnevnom životu - satelitske antene nisu neuobičajene u našem gradu. Nova sredstva komunikacije, poput tehnologije vlakana, mogu značajno smanjiti gubitke energije u procesu prijenosa signala na velike udaljenosti.
Nauka nije zaobišla sferu upravljanja. Kako se naučno-tehnološki napredak razvija i šire proizvodne i neproizvodne sfere ljudske aktivnosti, menadžment počinje da igra sve važniju ulogu u povećanju njihove efikasnosti. Od vrste umjetnosti, koja se donedavno zasnivala na iskustvu i intuiciji, menadžment se danas pretvorio u nauku. Nauka o upravljanju, općim zakonima prijema, pohranjivanja, prijenosa i obrade informacija naziva se kibernetika. Ovaj izraz dolazi od grčkih riječi “kormilar”, “kormilar”. Nalazi se u djelima starogrčkih filozofa. Međutim, njegovo ponovno rođenje se zapravo dogodilo 1948. godine, nakon objavljivanja knjige “Kibernetika” američkog naučnika Norberta Wienera.
Prije početka „kibernetičke“ revolucije postojala je samo papirna informatika, čije je glavno sredstvo percepcije bio ljudski mozak, a koja nije koristila električnu energiju. "Kibernetička" revolucija je iznjedrila fundamentalno drugačiju - mašinsku informatiku, koja odgovara gigantski povećanim tokovima informacija, čiji je izvor energije električna energija. Stvorena su potpuno nova sredstva za dobijanje informacija, njihovo akumuliranje, obradu i prenošenje, koji zajedno čine složenu informacijsku strukturu. Uključuje automatizovane upravljačke sisteme (automatizovane upravljačke sisteme), banke podataka, automatizovane baze podataka, kompjuterske centre, video terminale, kopirne i fototelegrafske mašine, nacionalne informacione sisteme, satelitske i brze optičke komunikacione sisteme - sve se to neograničeno proširilo. obim upotrebe električne energije.
Mnogi naučnici vjeruju da je u ovom slučaju riječ o novoj „informatičkoj“ civilizaciji, koja zamjenjuje tradicionalnu organizaciju društva industrijskog tipa. Ovu specijalizaciju karakterišu sljedeće važne karakteristike:
· široka upotreba informacionih tehnologija u materijalnoj i nematerijalnoj proizvodnji, u oblasti nauke, obrazovanja, zdravstva itd.;
· prisustvo široke mreže različitih banaka podataka, uključujući i javne;
· pretvaranje informacija u jedan od najvažnijih faktora ekonomskog, nacionalnog i ličnog razvoja;
· slobodan protok informacija u društvu.
Takav prelazak iz industrijskog društva u „informacionu civilizaciju“ postao je moguć uglavnom zahvaljujući razvoju energije i obezbjeđivanju pogodne vrste energije za prijenos i korištenje - električne energije.
Električna energija u proizvodnji.
Moderno društvo se ne može zamisliti bez elektrifikacije proizvodnih aktivnosti. Već krajem 80-ih više od 1/3 ukupne potrošnje energije u svijetu provodilo se u obliku električne energije. Do početka narednog stoljeća ovaj udio bi mogao porasti na 1/2. Ovo povećanje potrošnje električne energije prvenstveno je povezano sa povećanjem njene potrošnje u industriji. Većina industrijskih preduzeća radi na električnu energiju. Visoka potrošnja električne energije tipična je za energetski intenzivne industrije kao što su metalurgija, aluminijum i mašinstvo.
Struja u kući.
Struja je neophodan pomoćnik u svakodnevnom životu. Svaki dan imamo posla s njom, i vjerovatno više ne možemo zamisliti svoj život bez nje. Sjetite se kada vam je zadnji put bila ugašena svjetla, odnosno nije dolazila struja u vašu kuću, sjetite se kako ste se zaklinjali da nemate vremena ništa da uradite, a treba vam svjetlo, trebao vam je TV, kuhalo za vodu i gomila drugih električnih uređaja. Na kraju krajeva, ako bismo zauvijek izgubili snagu, jednostavno bismo se vratili u ona davna vremena kada se hrana kuhala na vatri i kada smo živjeli u hladnim vigvamima.
Čitava pjesma može biti posvećena važnosti struje u našim životima, ona je toliko važna u našim životima i tako smo na nju navikli. Iako više ne primjećujemo da dolazi u naše domove, kada se isključi, postaje vrlo neugodno.
Cijenite struju!
Bibliografija.
1. Udžbenik S.V. Gromova „Fizika, 10. razred.“ Moskva: Prosvetljenje.
2. Enciklopedijski rečnik mladog fizičara. Compound. V.A. Čujanov, Moskva: Pedagogija.
3. Ellion L., Wilkons U.. Physics. Moskva: Nauka.
4. Koltun M. Svijet fizike. Moskva.
5. Izvori energije. Činjenice, problemi, rješenja. Moskva: Nauka i tehnologija.
6. Netradicionalni izvori energije. Moskva: Znanje.
7. Yudasin L.S. Energija: problemi i nade. Moskva: Prosvetljenje.
8. Podgorny A.N. Energija vodonika. Moskva: Nauka.
>> Proizvodnja i korištenje električne energije
§ 39 PROIZVODNJA I UPOTREBA ELEKTRIČNE ENERGIJE
Danas je nivo proizvodnje i potrošnje energije jedan od najvažnijih pokazatelja razvoja industrijskih proizvodnih snaga. Vodeću ulogu ovdje igra električna energija - najuniverzalniji i najprikladniji oblik energije. Ako se potrošnja energije u svijetu udvostruči za oko 25 godina, onda se u prosjeku za 10 godina događa povećanje potrošnje električne energije za 2 puta. To znači da se sve više procesa koji troše energiju pretvaraju u električnu energiju.
Proizvodnja energije. Električna energija se proizvodi u velikim i malim elektranama uglavnom pomoću elektromehaničkih indukcijskih generatora. Postoje dvije glavne vrste elektrana: termo i hidroelektrane. Ove elektrane se razlikuju po motorima koji rotiraju rotore generatora.
U termoelektranama izvor energije je gorivo: ugalj, gas, nafta, lož ulje, uljni škriljci. Rotori električni generatori pokreću parne i gasne turbine ili motori sa unutrašnjim sagorevanjem. Najekonomičnije su velike termoelektrane na parne turbine (skraćeno TE). Većina termoelektrana u našoj zemlji kao gorivo koristi ugljenu prašinu. Za proizvodnju 1 kWh električne energije troši se nekoliko stotina grama uglja. U parnom kotlu, preko 90% energije koju oslobađa gorivo prenosi se na paru. U turbini se kinetička energija mlaznica pare prenosi na rotor. Osovina turbine je čvrsto povezana sa osovinom generatora. Parni turbogeneratori su vrlo brzi: brzina rotora je nekoliko hiljada u minuti.
Iz kursa fizike 10. razreda poznato je da se efikasnost toplotnih motora povećava sa povećanjem temperature grijača i, shodno tome, početne temperature radnog fluida (para, gas). Zbog toga se para koja ulazi u turbinu dovodi do visokih parametara: temperatura - skoro 550 ° C i pritisak - do 25 MPa. Efikasnost termoelektrana dostiže 40%. Većina energije se gubi zajedno sa vrelom izduvnom parom. Energetske transformacije prikazane su na dijagramu prikazanom na slici 5.5.
Termoelektrane - takozvane kombinovane toplotne i elektrane (CHP) - omogućavaju da se značajan deo energije iz otpadne pare koristi u industrijskim preduzećima i za kućne potrebe (za grejanje i snabdevanje toplom vodom). Kao rezultat, efikasnost termoelektrane dostiže 60-70%. Trenutno u Rusiji termoelektrane daju oko 40% sve električne energije i snabdevaju stotine gradova električnom i toplotnom energijom.
Hidroelektrane (HE) koriste potencijalnu energiju vode za rotaciju rotora generatora. Rotori električnih generatora pokreću se hidrauličnim turbinama. Snaga takve stanice zavisi od razlike u nivoima vode koju stvara brana (pritisak) i od mase vode koja svake sekunde prolazi kroz turbinu (protok vode). Energetske transformacije prikazane su na dijagramu prikazanom na slici 5.6.
Hidroelektrane daju oko 20% ukupne električne energije proizvedene u našoj zemlji.
Igraju značajnu ulogu u energetskom sektoru nuklearne elektrane(NPP). Trenutno nuklearne elektrane u Rusiji daju oko 10% električne energije.
Korištenje električne energije. Glavni potrošač električne energije je industrija, koja čini oko 70% proizvedene električne energije. Transport je takođe veliki potrošač. Sve veći broj željezničkih pruga se pretvara na električnu vuču. Skoro sva sela i sela dobijaju električnu energiju iz elektrana za industrijske i kućne potrebe. Svi znaju za korištenje električne energije za rasvjetu kuća i električnih uređaja.
Većina korištene električne energije sada se pretvara u mehaničku energiju. Skoro sve mašine u industriji pokreću električni motori. Oni su praktični, kompaktni i omogućavaju automatizaciju proizvodnje.
Oko trećine električne energije koju potroši industrija koristi se u tehnološke svrhe (električno zavarivanje, električno grijanje i topljenje metala, elektroliza itd.).
Moderna civilizacija je nezamisliva bez široke upotrebe električne energije. Prekid napajanja veliki grad nesreća parališe njegov život.
1. Navedite primjere mašina i mehanizama koji uopće ne bi koristili električnu struju!
2. Da li ste bili u blizini generatora električne struje na udaljenosti ne većoj od 100 m!
3. Šta bi stanovnici velikog grada izgubili u slučaju kvara na električnoj mreži!
Myakishev G. Ya., Physics. 11. razred: vaspitni. za opšte obrazovanje institucije: osnovne i profilne. nivoi / G. Ya. Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; uređeno od V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva. - 17. izd., revidirano. i dodatne - M.: Obrazovanje, 2008. - 399 str.: ilustr.
Fizika i astronomija za 11. razred besplatno preuzimanje, planovi časova, priprema za školu online
Sadržaj lekcije beleške sa lekcija podrška okvirnoj prezentaciji lekcija metode ubrzanja interaktivne tehnologije Vježbajte zadaci i vježbe radionice za samotestiranje, obuke, slučajevi, potrage domaća zadaća diskusija pitanja retorička pitanja učenika Ilustracije audio, video i multimedija fotografije, slike, grafike, tabele, dijagrami, humor, anegdote, vicevi, stripovi, parabole, izreke, ukrštene reči, citati Dodaci sažetakačlanci trikovi za radoznale jaslice udžbenici osnovni i dodatni rječnik pojmova ostalo Poboljšanje udžbenika i lekcijaispravljanje grešaka u udžbeniku ažuriranje fragmenta u udžbeniku, elementi inovacije u lekciji, zamjena zastarjelog znanja novim Samo za nastavnike savršene lekcije kalendarski plan za godinu smjernice diskusioni programi Integrisane lekcije