Tensiunea alternativă poate fi convertită - crescută sau scăzută.
Dispozitive care pot fi folosite pentru a converti tensiunease numesc transformatoare. Funcționarea transformatoarelor se bazează pe fenomenul inducției electromagnetice.
Dispozitiv transformator
Transformatorul este format din miez feromagnetic pe care sunt așezate două bobine.
Înfășurarea primară se numește bobina conectată la o sursă de tensiune alternativă U 1 .
Înfășurarea secundară se numește o bobină care poate fi conectată la dispozitive care consumă energie electrică.
Dispozitive care consumă energie electrică acționează ca o sarcină și se creează o tensiune alternativă U peste ele 2 .
Dacă U 1 >U 2 , Acea transformatorul se numește transformator descendente și dacă U 2 >U 1 - apoi crescând.
Principiul de funcționare
În înfășurarea primară este creat un curent alternativ, prin urmare, în ea se creează un flux magnetic alternativ. Acest flux este închis în miezul feromagnetic și pătrunde în fiecare tură a ambelor înfășurări. În fiecare dintre spirele ambelor înfășurări apare aceeași fem indusăe i 0
Dacă n 1 și n 2 sunt numărul de spire în înfășurările primare și, respectiv, secundare, atunci
EMF de inducție în înfășurarea primară e i 1 = n 1 * e i 0 EMF de inducție în înfășurarea secundară e i 2 = n 1 * e i 0
Undee i 0 - FEM de inducție care apare într-o tură a bobinei secundare și primare .
Transmisia energiei electrice
P 
transmitere energie electrica de la centrale electrice la marile orașe sau centre industriale pe distanțe de mii de kilometri este o problemă științifică și tehnică complexă. Pierderile de energie (putere) pentru firele de încălzire pot fi calculate folosind formula
Pentru a reduce pierderile datorate încălzirii firelor, este necesară creșterea tensiunii. De obicei, liniile electrice sunt construite pentru o tensiune de 400-500 kV, în timp ce în linii se foloseşte curent alternativ cu o frecvenţă de 50 Hz Figura prezintă o diagramă a liniei de transport a energiei electrice de la centrală la consumator. Diagrama oferă o idee despre utilizarea transformatoarelor în transmisia de putere
41. Câmp electromagnetic și unde electromagnetice. Viteza undelor electromagnetice. Proprietățile undelor electromagnetice. Idei despre teoria lui Maxwell
Existenţă undele electromagnetice a fost prezis teoretic de marele fizician englez J. Maxwell în 1864. Maxwell a introdus conceptul în fizică vârtej câmp electric și a propus o nouă interpretare a legii inductie electromagnetica, descoperit de Faraday în 1831:
Orice modificare a câmpului magnetic generează un câmp electric vortex în spațiul înconjurător .
Maxwell a emis ipoteza existenței procesului invers:
Un câmp electric care variază în timp generează un câmp magnetic în spațiul înconjurător.
Odată început, procesul de generare reciprocă a câmpurilor magnetice și electrice trebuie apoi să continue continuu și să capteze din ce în ce mai multe zone noi ale spațiului.
Concluzie:
Există o formă specială de materie – câmp electromagnetic – care constă din câmpuri electrice și magnetice vortex care se generează reciproc.
Se caracterizează câmpul electromagnetic două mărimi vectoriale - tensiuneE câmp electric vortex și inducțieÎN camp magnetic.
Procesul de propagare a câmpurilor electrice și magnetice vortex în schimbare în spațiu se numeșteunde electromagnetice.
Ipoteza lui Maxwell a fost doar o presupunere teoretică care nu avea confirmare experimentală, dar pe baza ei Maxwell a reușit să scrie un sistem consistent de ecuații care descrie transformările reciproce ale câmpurilor electrice și magnetice, adică un sistem de ecuații. câmp electromagnetic(ecuațiile lui Maxwell)
Tutorial video 2: Probleme cu AC
Lectura: Curent alternativ. Producția, transportul și consumul de energie electrică
Curent alternativCurent alternativ- acestea sunt oscilații care pot apărea într-un circuit ca urmare a conectării acestuia la o sursă Tensiune AC.
Este curentul alternativ care ne înconjoară pe toți - este prezent în toate circuitele din apartamente, iar transmisia prin fire are loc tocmai a curentului de tensiune alternativă. Cu toate acestea, aproape toate aparatele electrice funcționează cu energie electrică constantă. De aceea, la ieșirea din priză, curentul este redresat și trece în aparatele electrocasnice sub formă de curent constant.
Este curentul alternativ cel mai ușor de primit și transmis la orice distanță.
Când studiezi curent alternativ vom folosi un circuit in care vom conecta un rezistor, o bobina si un condensator. În acest circuit, tensiunea este determinată în lege:
După cum știm, sinusul poate fi negativ și pozitiv. De aceea, valoarea tensiunii poate lua direcții diferite. Când fluxul de curent este pozitiv (în sens invers acelor de ceasornic), tensiunea este mai mare decât zero când curentul este negativ, este mai mică decât zero;
Rezistorul într-un circuit
Deci, să luăm în considerare cazul în care doar un rezistor este conectat la un circuit de curent alternativ. Rezistența unui rezistor se numește activă. Vom lua în considerare curentul care circulă în sens invers acelor de ceasornic prin circuit. În acest caz, atât curentul, cât și tensiunea vor avea o valoare pozitivă.
Pentru a determina curentul dintr-un circuit, utilizați următoarea formulă din legea lui Ohm:
În aceste formule eu 0 Și U 0 - valori maxime de curent si tensiune. De aici putem concluziona că valoare maximă curentul este egal cu raportul dintre tensiunea maximă și rezistența activă:
Aceste două mărimi se modifică în aceeași fază, deci graficele mărimilor au același aspect, dar amplitudini diferite.
Condensator într-un circuit
Tine minte! Nu se poate primi DC.în circuitul în care există un condensator. Este un loc pentru întreruperea fluxului de curent și modificarea amplitudinii acestuia. În acest caz, curentul alternativ curge perfect printr-un astfel de circuit, schimbând polaritatea condensatorului.
Când luăm în considerare un astfel de circuit, vom presupune că acesta conține doar un condensator. Curentul circulă în sens invers acelor de ceasornic, adică este pozitiv.
După cum știm deja, tensiunea de pe un condensator este legată de capacitatea sa de a acumula sarcină, adică de dimensiunea și capacitatea sa.
Deoarece curentul este prima derivată a sarcinii, se poate determina prin ce formulă se poate calcula găsind derivata ultimei formule:
După cum puteți vedea, în acest caz, puterea curentului este descrisă de legea cosinusului, în timp ce valoarea tensiunii și a sarcinii poate fi descrisă de legea sinusului. Aceasta înseamnă că funcțiile sunt în faza opusă și au un aspect similar pe grafic.
Știm cu toții că funcțiile cosinus și sinus ale aceluiași argument diferă cu 90 de grade una de cealaltă, așa că putem obține următoarele expresii:
De aici, valoarea maximă a curentului poate fi determinată prin formula:
Valoarea din numitor este rezistența peste condensator. Această rezistență se numește capacitivă. Este amplasată și desemnată după cum urmează:
Pe măsură ce capacitatea crește, valoarea amplitudinii curentului scade.
Vă rugăm să rețineți că, în acest circuit, utilizarea legii lui Ohm este adecvată numai în cazul în care este necesar să se determine valoarea maximă a curentului, este imposibil să se determine curentul în orice moment folosind această lege din cauza diferenței; fazele tensiunii și intensității curentului.
Bobina într-un lanț
Luați în considerare un circuit care are o bobină. Să ne imaginăm că nu are rezistență activă. În acest caz, s-ar părea că nimic nu ar trebui să interfereze cu fluxul de curent. Cu toate acestea, nu este. Chestia este că atunci când curentul trece prin bobină, începe să apară un câmp de vortex, care împiedică trecerea curentului ca urmare a formării unui curent de auto-inducție.
Puterea curentului ia următoarea valoare:
Din nou, puteți vedea că curentul se modifică conform legii cosinusului, deci pentru acest circuit există o schimbare de fază, care poate fi văzută pe grafic:
De aici valoarea maximă a curentului:
În numitor putem vedea formula care determină reactanța inductivă a circuitului.
Cu cât reactanța inductivă este mai mare, cu atât amplitudinea curentului este mai mică.
Bobina, rezistența și condensatorul într-un circuit.
Dacă toate tipurile de rezistență sunt prezente simultan în circuit, atunci valoarea curentului poate fi determinată după cum urmează prin transformarea Legea lui Ohm:
Numitorul se numește rezistență totală. Constă din suma pătratelor active (R) și reactanței, constând din capacitiv și inductiv. Rezistența totală se numește „Impedanță”.
Electricitate
Este imposibil să ne imaginăm viața modernă fără a folosi electrocasnice, care funcționează datorită energiei generate de curentul electric. Tot progresul tehnologic se bazează pe electricitate.
Obține energie de la curent electric are un număr mare de avantaje:
1. Curentul electric este destul de ușor de produs, deoarece există miliarde de centrale electrice, generatoare și alte dispozitive pentru generarea de energie electrică în întreaga lume.
2. Electricitatea poate fi transmisă pe distanțe mari într-un timp scurt și fără pierderi semnificative.
3. Este posibilă transformarea energiei electrice în mecanică, ușoară, internă și alte tipuri.
| | |
BOU al Republicii Ciuvaș SPO „ASHT” Ministerul Educației din Chuvash
METODOLOGIC
DEZVOLTARE
lecție deschisă la disciplina „Fizică”
Tema: Producția, transportul și consumul de energie electrică
cea mai înaltă categorie de calificare
Alatyr, 2012
REVIZUT
la o şedinţă a comisiei metodologice
umaniste si stiinte ale naturii
discipline
Protocol nr. __ din data „___” ______ 2012
Preşedinte_____________________
Referent: Ermakova N.E., profesor la Instituția de învățământ de stat cecenă de învățământ profesional secundar „ASHT”, președinte al PCC pentru științe umaniste și naturale
Astăzi, energia rămâne componenta principală a vieții umane. Face posibilă crearea diverse materiale, este unul dintre principalii factori în dezvoltarea noilor tehnologii. Pur și simplu, fără stăpânire tipuri variate energie, o persoană nu este capabilă să existe pe deplin. Este greu de imaginat existența civilizației moderne fără electricitate. Dacă lumina din apartamentul nostru se stinge chiar și pentru câteva minute, atunci experimentăm deja numeroase inconveniente. Ce se întâmplă dacă există o întrerupere a curentului de câteva ore? Curentul electric este principala sursă de energie electrică. Acesta este motivul pentru care este atât de important să înțelegem fizica recepției, transmiterii și utilizării curentului electric alternativ.
Notă explicativă
Conținutul părții principale
Bibliografie
Aplicații.
Notă explicativă
Obiective:
- introducerea elevilor în bazele fizice ale producţiei, transmisiei şi
utilizarea energiei electrice
Să contribuie la formarea abilităților de informare și comunicare la elevi
competențe
Aprofundarea cunoștințelor despre dezvoltarea industriei energiei electrice și problemele de mediu conexe
probleme, încurajând simțul responsabilității pentru conservarea mediului
Justificarea temei alese:
Este imposibil să ne imaginăm viața fără energie electrică astăzi. Energia electrică a invadat toate sferele activității umane: industrie și agricultură, știință și spațiu. Viața noastră este de neconceput fără electricitate. Electricitatea a fost și rămâne componenta principală a vieții umane. Cum va fi sectorul energetic al secolului 21? Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să cunoașteți principalele metode de generare a energiei electrice, să studiați problemele și perspectivele producție modernă electricitate nu numai în Rusia, ci și pe teritoriul Chuvashia și Alatyr Această lecție permite elevilor să dezvolte capacitatea de a procesa informații și de a aplica cunoștințele teoretice în practică, pentru a dezvolta abilitățile de lucru independent cu diverse surse de informații. Această lecție dezvăluie posibilitățile de dezvoltare a competențelor de informare și comunicare
Planul lecției
la disciplina "Fizica"
Data: 16.04.2012
Grupa: 11 TV
Obiective:
- educational: - introducerea elevilor în bazele fizice ale producției,
transmiterea și utilizarea energiei electrice
Pentru a contribui la formarea informaţiei şi
competenta comunicativa
Aprofundați-vă cunoștințele despre dezvoltarea industriei energiei electrice și conexe
aceste probleme de mediu, încurajând simțul responsabilității
pentru conservarea mediului
- în curs de dezvoltare:: - dezvoltarea abilităților de procesare a informațiilor și de aplicare
cunoștințe de teorie în practică;
Dezvoltați abilitățile de lucru independent cu diverse
surse de informare
Dezvoltați interesul cognitiv pentru subiect.
- educational:
- să încurajeze activitatea cognitivă a elevilor;
Dezvoltați capacitatea de a asculta și de a fi auzit;
Pentru a stimula independența elevilor în dobândirea de noi
cunoştinţe
- dezvolta abilitati de comunicare atunci cand lucreaza in grup
Sarcină: formare competente cheie când studiază producția, transportul și utilizarea energiei electrice
Tip de activitate- lecție
Tip de activitate- lecție combinată
Mijloace de educatie: manuale, cărți de referință, Înmânează, proiector multimedia,
ecran, prezentare electronică
Progresul lecției:
Moment organizatoric (verificarea absenților, pregătirea grupului pentru lecție)
Organizarea spațiului țintă
Testarea cunoștințelor elevilor, comunicarea temei și planului sondajului, stabilirea unui obiectiv
|
Acțiunile profesorului |
Acțiunile elevilor |
Metode |
2) Ce dispozitiv este folosit pentru a schimba curentul alternativ și tensiunea? 3) Care este scopul ei? 4) Care este structura transformatorului? 6) Care este raportul de transformare? Cum este numeric? 7) Care transformator se numește step-up și care step-down? 8) Cum se numește puterea unui transformator?
|
|
Conversație frontală Rezolvarea problemelor Testare |
Însumarea rezultatelor verificării principalelor prevederi ale secțiunii studiate
Raportarea unui subiect, stabilirea unui obiectiv, un plan de învățare a unui material nou
Tema: „Producerea, transportul și consumul de energie electrică”
Plan: 1) Producția de energie electrică:
a) Energie industrială (centrală hidroelectrică, centrală termică, centrală nucleară)
b) Energie alternativă (centrală geotermală, centrală solară, centrală eoliană, centrală termică)
2) Transmisia energiei electrice
3) Utilizarea eficientă a energiei electrice
4) Energia Republicii Chuvash
Motivația pentru activitățile de învățare ale elevilor
|
Acțiunile profesorului |
Acțiunile elevilor |
Metoda de studiu |
|
|
Muncă independentă avansată Studiu Rapoartele elevilor |
Consolidarea materialului nou
Generalizarea și sistematizarea materialului.
Realizarea unui rezumat al lecției.
Misiunea pentru munca independentă a elevilor în timpul extracurricular.
Manual § 39-41, terminați de completat tabelul
Este imposibil să ne imaginăm viața fără energie electrică astăzi. Energia electrică a invadat toate sferele activității umane: industrie și agricultură, știință și spațiu. Viața noastră este de neconceput fără electricitate. O astfel de utilizare pe scară largă a energiei electrice se explică prin avantajele acesteia față de alte tipuri de energie. Electricitatea a fost și rămâne principala componentă a vieții umane. Principalele întrebări sunt: de câtă energie are nevoie umanitatea? Cum va fi sectorul energetic al secolului 21? Pentru a răspunde la aceste întrebări, este necesar să cunoaștem principalele metode de generare a energiei electrice, să studiem problemele și perspectivele producției moderne de energie electrică nu numai în Rusia, ci și pe teritoriul Chuvashia și Alatyr.
Conversia diferitelor tipuri de energie în energie electrică are loc la centralele electrice. Să luăm în considerare baza fizică a producției de energie electrică la centralele electrice.
Date statistice privind producția de energie electrică în Rusia, miliarde kWh
În funcție de tipul de energie convertită, centralele electrice pot fi împărțite în următoarele tipuri principale:
Centrale industriale: centrale hidroelectrice, centrale termice, centrale nucleare
Centrale de energie alternativă: centrală termică, centrală solară, centrală eoliană, centrală geotermală
Centrale hidroelectrice
O centrală hidroelectrică este un complex de structuri și echipamente prin care energia curgerii apei este convertită în energie electrică La o centrală hidroelectrică, electricitatea este produsă folosind energia apei care curge nivel superior La nivel inferiorși rotirea turbinei. Barajul este cel mai important și mai scump element al unei centrale hidroelectrice. Apa curge din amonte spre aval prin conducte speciale sau prin canale realizate in corpul barajului si capata viteza mai mare. Un curent de apă curge pe paletele unei turbine hidraulice. Rotorul unei turbine hidraulice este antrenat în rotație sub acțiunea forței centrifuge a unui curent de apă. Arborele turbinei este conectat la arborele generatorului electric, iar atunci când rotorul generatorului se rotește, energia mecanică a rotorului este convertită în energie electrică.
Cea mai importantă caracteristică a resurselor hidroenergetice în comparație cu resursele de combustibil și energie este reînnoirea continuă a acestora. Absența necesarului de combustibil pentru centralele hidroelectrice determină costul scăzut al energiei electrice generate de centralele hidroelectrice. Cu toate acestea, hidroenergia nu este prietenoasă cu mediul. Când se construiește un baraj, se formează un rezervor. Apa care a inundat zone vaste se schimbă ireversibil mediu inconjurator. Ridicarea nivelului râului de către un baraj poate cauza aglomerarea apei, salinitatea și modificări ale vegetației riverane și ale microclimatului. De aceea este atât de importantă crearea și utilizarea structurilor hidraulice ecologice.
Centrale termice
Centrala termică (TPP) este o centrală electrică care generează energie electrică ca urmare a conversiei energiei termice eliberate în timpul arderii combustibililor fosili. Principalele tipuri de combustibil pentru centralele termice sunt resursele naturale - gaze, cărbune, turbă, șisturi bituminoase, păcură. Centralele termice se împart în două grupe: centrale în condensare și încălzire sau centrale termice combinate (CHP). Statiile de condensare furnizeaza consumatorii numai cu energie electrica. Sunt construite în apropierea depozitelor de combustibil local pentru a nu-l transporta pe distanțe lungi. Centralele termice furnizează consumatorilor nu numai energie electrică, ci și căldură - vapori de apă sau apa fierbinte, așadar, centralele termice sunt construite în apropierea receptoarelor de căldură, în centrele zonelor industriale și ale marilor orașe pentru a reduce lungimea rețelelor de încălzire. Combustibilul este transportat către centralele termice de la locurile sale de producție. Un cazan cu apă este instalat în camera turbinelor centralei termice. Datorită căldurii generate ca urmare a arderii combustibilului, apa din cazanul de abur se încălzește, se evaporă și rezultatul abur saturat este adus la o temperatură de 550°C și, sub o presiune de 25 MPa, intră într-o turbină cu abur printr-o conductă de abur, al cărei scop este transformarea energie termală abur în energie mecanică. Energia de mișcare a unei turbine cu abur este convertită în energie electrică de un generator, al cărui arbore este conectat direct la arborele turbinei. După turbina cu abur, vaporii de apă, deja la presiune scăzută și la o temperatură de aproximativ 25°C, intră în condensator. Aici aburul este transformat în apă cu ajutorul apei de răcire, care este din nou furnizată cazanului cu ajutorul unei pompe. Ciclul începe din nou. Centralele termice funcționează pe combustibili fosili, dar, din păcate, acestea sunt resurse naturale de neînlocuit. In plus, functionarea centralelor termice este insotita de probleme de mediu: Când arde combustibilul, are loc o poluare termică și chimică a mediului, care are un efect dăunător asupra lumii vii a corpurilor de apă și asupra calității apei potabile.
Centrale nucleare
Centrala nucleară (CNP) este o centrală electrică în care energia atomică (nucleară) este convertită în energie electrică. Centralele nucleare funcționează pe același principiu ca și centrale termice, dar pentru vaporizare folosesc energia obținută din fisiunea grelelor nuclee atomice(uraniu, plutoniu). Reacțiile nucleare apar în miezul reactorului, însoțite de eliberarea de energie enormă. Apa care vine în contact cu elementele combustibile din miezul reactorului preia căldură de la acestea și transferă această căldură în schimbătorul de căldură în apă, dar nemaiprezentând pericol de radiații radioactive. Deoarece apa din schimbătorul de căldură se transformă în abur, se numește generator de abur. Aburul fierbinte intră într-o turbină, care transformă energia termică a aburului în energie mecanică. Energia de mișcare a unei turbine cu abur este convertită în energie electrică de un generator, al cărui arbore este conectat direct la arborele turbinei. Centralele nucleare, care sunt cele mai multe aspect modern centralele electrice au o serie de avantaje semnificative față de alte tipuri de centrale electrice: nu necesită conectare la o sursă de materii prime și, de fapt, pot fi amplasate oriunde în condiții normale de funcționare sunt considerate ecologice; Dar în cazul accidentelor la centralele nucleare, există un potențial pericol de contaminare a mediului prin radiații. În plus, eliminarea deșeurilor radioactive și dezmembrarea vechilor centrale nucleare rămân o problemă semnificativă.
Energia alternativă reprezintă un ansamblu de metode promițătoare de obținere a energiei care nu sunt la fel de răspândite ca cele tradiționale, dar prezintă interes datorită rentabilității utilizării lor cu risc scăzut de a dăuna ecologiei zonei. O sursă de energie alternativă este o metodă, dispozitiv sau structură care face posibilă obținerea de energie electrică (sau alt tip de energie necesar) și înlocuiește sursele tradiționale de energie care funcționează cu petrol, gaze naturale extrase și cărbune. Scopul căutării surselor alternative de energie este necesitatea obținerii acesteia din energie regenerabilă sau practic inepuizabilă resurse naturaleși fenomene.
Centrale mareomotrice
Utilizarea energiei mareelor a început în secolul al XI-lea, când morile și gaterele au apărut pe țărmurile Mării Albe și ale Mării Nordului. De două ori pe zi, nivelul oceanului se ridică sub influența forțelor gravitaționale ale Lunii și ale Soarelui, atrăgând mase de apă. Departe de mal, fluctuatiile nivelului apei nu depasesc 1 m, dar in apropierea tarmului pot ajunge la 13-18 metri. Pentru a înființa o centrală mareeomotrică simplă (TPP), aveți nevoie de o piscină - un golf baraj sau o gura de râu. Barajul are canale si instalate turbine hidraulice care rotesc generatorul. Se consideră fezabilă din punct de vedere economic construirea de centrale mareomotrice în zonele cu fluctuații ale nivelului mării de cel puțin 4 metri. În centralele mareomotrice cu dublă acțiune, turbinele funcționează prin deplasarea apei de la mare în bazin și înapoi. Centralele mareomotrice cu dublă acțiune sunt capabile să genereze electricitate în mod continuu timp de 4-5 ore cu pauze de 1-2 ore de patru ori pe zi. Pentru a crește timpul de funcționare al turbinelor, există mai multe circuite complexe– cu două, trei sau mai multe piscine, dar costul unor astfel de proiecte este foarte mare. Dezavantajul centralelor mareomotrice este că sunt construite doar pe țărmurile mărilor și oceanelor, în plus, nu dezvoltă foarte multă putere, iar mareele apar doar de două ori pe zi. Și chiar și ei nu sunt prietenoși cu mediul. Ele perturbă schimbul normal de sare și apa dulceși, prin urmare, condițiile de viață ale florei și faunei marine. Ele influențează, de asemenea, clima, deoarece modifică potențialul energetic al apelor mării, viteza lor și aria de mișcare.
Centrale eoliene
Energia eoliană este o formă indirectă de energie solară, rezultată din diferențele de temperatură și presiune din atmosfera Pământului. Aproximativ 2% din energia solară care ajunge pe Pământ este transformată în energie eoliană. Vântul este o sursă de energie regenerabilă. Energia sa poate fi folosită în aproape toate zonele Pământului. Generarea de energie electrică din centralele eoliene este extrem de atractivă, dar în același timp provocatoare din punct de vedere tehnic. Dificultatea constă în disiparea foarte mare a energiei eoliene și inconstanța acesteia. Principiul de funcționare al centralelor eoliene este simplu: vântul rotește paletele instalației, antrenând arborele generatorului electric. Generatorul produce energie electrică și astfel energia eoliană este transformată în curent electric. Parcurile eoliene sunt foarte ieftine de produs, dar puterea lor este scăzută și funcționarea lor depinde de vreme. În plus, sunt foarte zgomotoase, așa că instalațiile mari trebuie chiar să fie oprite noaptea. In afara de asta, centrale eoliene interferează cu traficul aerian și chiar cu undele radio. Utilizarea centralelor eoliene determină o slăbire locală a rezistenței fluxurilor de aer, care interferează cu ventilația zonelor industriale și chiar afectează clima. În fine, pentru a folosi centralele eoliene sunt necesare suprafețe uriașe, mult mai mari decât pentru alte tipuri de generatoare electrice. Și totuși, parcurile eoliene izolate cu motoare termice ca rezervă și parcurile eoliene care funcționează în paralel cu centralele termice și hidroelectrice ar trebui să ocupe un loc proeminent în aprovizionarea cu energie a acelor zone în care viteza vântului depășește 5 m/s.
Centrale geotermale
Energia geotermală este energie regiuni interne Pământ. Erupțiile vulcanice demonstrează în mod clar căldura enormă din interiorul planetei. Oamenii de știință estimează că temperatura nucleului Pământului este de mii de grade Celsius. Căldură geotermală– aceasta este căldura conținută în apa fierbinte subterană și vaporii de apă și căldura rocilor uscate încălzite. Centralele termoelectrice geotermale (GEP) transforma căldură internă Pământ (energie din surse fierbinți de abur-apă) în energie electrică. Surse energie geotermală pot exista bazine subterane cu lichid de răcire naturali – apa fierbinte sau un cuplu. În esență, acestea sunt „cazane subterane” gata de utilizare din care se poate extrage apa sau aburul folosind foraje convenționale. Aburul natural astfel obținut, după epurarea prealabilă a gazelor care provoacă distrugerea conductelor, este trimis la turbinele conectate la generatoare electrice. Utilizarea energiei geotermale nu necesită costuri mari, deoarece în acest caz vorbim de surse de energie „gata de utilizare” create chiar de natură. Dezavantajele centralelor geotermale includ posibilitatea de tasare locală a solului și trezirea activității seismice. Iar gazele care ies din pământ creează zgomot considerabil în zona înconjurătoare și pot, în plus, să conțină substanțe toxice. În plus, centralele geotermale nu pot fi construite peste tot, deoarece sunt necesare condiții geologice pentru construcția acesteia.
Centrale solare
Energia solară este cea mai ambițioasă, mai ieftină, dar și, poate, cea mai puțin folosită sursă de energie de către oameni. Conversia energiei radiației solare în energie electrică se realizează folosind centrale solare. Există centrale solare termodinamice, în care energia solară este mai întâi transformată în căldură și apoi în electricitate; și centrale fotovoltaice care transformă direct energia solară în energie electrică. Stațiile fotovoltaice furnizează continuu energie electrică geamanduri de râu, lumini de semnalizare, sisteme de comunicații de urgență, lămpi de far și multe alte obiecte situate în locuri greu accesibile. Pe măsură ce ne îmbunătățim panouri solare vor găsi aplicație în Cladiri rezidentiale pentru alimentarea autonomă cu energie (încălzire, alimentare cu apă caldă, iluminat și alimentare cu energie electrică a aparatelor electrocasnice). Centralele solare au un avantaj notabil față de alte tipuri de stații: absența emisiilor nocive și respectarea mediului, funcționarea silențioasă și păstrarea integrității interiorului pământului.
Transmiterea energiei electrice la distanță
Electricitatea este produsă în apropierea surselor de combustibil sau a resurselor de apă, în timp ce consumatorii ei sunt localizați peste tot. Prin urmare, este necesar să se transmită energie electrică pe distanțe lungi. Să luăm în considerare o diagramă schematică a transmiterii energiei electrice de la un generator la un consumator. În mod obișnuit, generatoarele de curent alternativ de la centralele electrice produc o tensiune care nu depășește 20 kV, deoarece la tensiuni mai mari, posibilitatea de defectare electrică a izolației în înfășurare și în alte părți ale generatorului crește brusc. Pentru a menține puterea transmisă, tensiunea în liniile electrice trebuie să fie maximă, motiv pentru care la centralele mari se instalează transformatoare de creștere. Cu toate acestea, tensiunea în linia de alimentare este limitată: și când tensiune înaltăÎntre fire apar descărcări, ducând la pierderi de energie. Pentru a folosi energie electrică întreprinderile industriale este necesară o reducere semnificativă a tensiunii, realizată folosind transformatoare descendente. O reducere suplimentară a tensiunii la o valoare de aproximativ 4 kV este necesară pentru distribuția puterii rețele locale, adică de-a lungul acelor fire pe care le vedem la periferia orașelor noastre. Transformatoarele mai puțin puternice reduc tensiunea la 220 V (tensiunea folosită de majoritatea consumatorilor individuali).
Utilizarea eficientă a energiei electrice
Electricitatea ocupă un loc semnificativ în cheltuielile fiecărei familii. A ei utilizare eficientă va reduce semnificativ costurile. Din ce în ce mai mult, computerele sunt instalate în apartamentele noastre, mașini de spălat vase, Robote de bucatarie. Prin urmare, plata pentru energie electrică este foarte semnificativă. Consumul crescut de energie duce la un consum suplimentar de resurse naturale neregenerabile: cărbune, petrol, gaze. Când combustibilul este ars, acesta este eliberat în atmosferă dioxid de carbon, ceea ce duce la schimbări climatice dăunătoare. Economisirea energiei electrice vă permite să reduceți consumul de resurse naturale și, prin urmare, să reduceți emisiile Substanțe dăunătoareîn atmosferă.
Patru etape de economisire a energiei
Nu uitați să stingeți luminile.
Utilizați becuri cu economie de energie și aparate electrocasnice de clasa A.
Este bine să izolați ferestrele și ușile.
Instalați regulatoare de alimentare cu căldură (radiatoare cu supapă).
Sectorul energetic al Chuvashia este una dintre cele mai dezvoltate industrii ale republicii, de a cărei activitate depinde în mod direct bunăstarea socială, economică și politică. Energia este baza funcționării economiei și susținerea vieții republicii. Munca complexului energetic din Chuvashia este atât de strâns legată de viața de zi cu zi a fiecărei întreprinderi, instituții, firmă, casă, fiecare apartament și, în cele din urmă, fiecare rezident al republicii noastre.
La începutul secolului al XX-lea, când industria energiei electrice tocmai făcea primii pași practici.
Până în 1917 Nu exista o singură centrală publică pe teritoriul Chuvashiei moderne. Casele țărănești erau luminate de o torță.
Au existat doar 16 factori principali în industrie. În raionul Alatyr se producea și se folosea energie electrică la fabricile de cherestea și morile de făină. Era o mică centrală electrică la o distilerie lângă Marposad. Negustorii Talantsev aveau propria lor centrală electrică la moara de ulei din Yadrino. În Ceboksary, comerciantul Efremov deținea o mică centrală electrică. Ea a servit gaterul si cele doua case ale ei.
Aproape că nu era lumină atât în case, cât și pe străzile orașelor din Chuvahia.
Dezvoltarea energiei în Chuvahia începe după 1917. Din 1918 începe, se desfășoară construcția centralelor publice mare treabă pentru crearea de energie electrică în Alatyr. Atunci au decis să construiască prima centrală electrică la fosta uzină Popov.
În Ceboksary, problemele de electrificare au fost tratate de departamentul de utilități publice. Prin eforturile sale din 1918 Centrala electrică de la gater, deținută de comerciantul Efremov, și-a reluat funcționarea. Electricitatea a fost furnizată prin două linii către birourile guvernamentale și iluminatul stradal.
Formarea Regiunii Autonome Chuvash (24 iunie 1920) a creat condiții favorabile pentru dezvoltarea energiei. Era în 1920. Din cauza necesității urgente, departamentul regional de utilități publice a echipat prima centrală mică din Cheboksary, cu o capacitate de 12 kW.
Centrala electrică Mariinsko-Posad a fost echipată în 1919. Centrala electrică a orașului Marposad a început să furnizeze energie electrică. Centrala electrică Tsivilskaya a fost construită în 1919, dar din cauza lipsei liniilor electrice, alimentarea cu energie electrică a început abia în 1923.
Astfel, primele baze ale sectorului energetic din Chuvahia au fost puse în anii de intervenție și război civil. Au fost create primele centrale electrice comunale urbane mici de uz public cu o capacitate totală de circa 20 kW.
Înainte de revoluția din 1917, nu exista o singură centrală publică pe teritoriul Chuvashiei, casele erau conduse de torță. Ei chiar lucrau în ateliere mici folosind o lanternă sau o lampă cu kerosen. Aici artizanii foloseau echipamente actionate mecanic. La întreprinderile mai înființate, unde se prelucrează produse agricole și forestiere, se fierbea hârtie, se amesteca untul și se măcina făina,
erau 16 motoare de putere redusă.
Sub bolșevici, orașul Alatyr a devenit un pionier în industria energetică din Chuvashia. În acest orășel, datorită eforturilor consiliului economic local, a apărut prima centrală publică.
În Ceboksary, toată electrificarea din 1918 s-a rezumat la restaurarea centralei electrice de la gaterul confiscat de la comerciantul Efremov, care a devenit cunoscut sub numele de „Numit pe 25 octombrie”. Cu toate acestea, electricitatea sa a fost suficientă doar pentru a ilumina unele străzi și instituții guvernamentale (conform statisticilor, în 1920, oficialii orașului aveau aproximativ 100 de becuri cu o putere de 20 de lumânări).
În 1924, au fost construite încă trei centrale electrice mici și, pentru a gestiona baza energetică în creștere, Asociația Chuvash a Centralelor de Utilitate - CHOKES - a fost creată la 1 octombrie 1924. În 1925, Comitetul de Stat de Planificare al Republicii a adoptat un plan de electrificare, care prevedea construirea a 8 noi centrale electrice pe o perioadă de 5 ani - 5 urbane (în Cheboksary, Kanash, Marposad, Tsivilsk și Yadrin) și 3 rurale (în Ibresy, Vurnary și Urmary). Implementarea acestui proiect a făcut posibilă electrificarea a 100 de sate - în principal în districtele Ceboksary și Tsivilsky și de-a lungul autostrăzii Ceboksary - Kanash, a 700 de gospodării țărănești și a unor ateliere de artizanat.
În perioada 1929-1932, capacitatea centralelor municipale și industriale ale republicii a crescut de aproape 10 ori; Producția de energie electrică din aceste centrale electrice a crescut de aproape 30 de ori.
În timpul Marelui Războiul Patriotic Au fost luate măsuri mari pentru consolidarea și dezvoltarea bazei energetice a industriei republicii. Creșterea capacității s-a produs în principal datorită creșterii capacității centralelor electrice regionale, municipale și rurale. Lucrătorii energetici din Chuvahia au trecut cu onoare testul dificil și și-au îndeplinit datoria patriotică. Au înțeles că energia electrică produsă este nevoie, în primul rând, de întreprinderile care îndeplinesc comenzile din front.
În anii planului cincinal de după război, în Republica Socialistă Sovietică Autonomă Ciuvaș au fost construite și puse în funcțiune 102 centrale electrice rurale, inclusiv. 69 hidrocentrale si 33 termocentrale. Furnizarea de energie electrică a agriculturii a crescut de 3 ori față de 1945.
În 1953, la Alatyr, prin ordin semnat de Stalin, a început construcția termocentralei Alatyr. Primul turbogenerator cu o capacitate de 4 MW a fost pus în funcțiune în 1957, al doilea - în 1959. Conform previziunilor, puterea termocentralei ar fi trebuit să fie suficientă până în 1985 atât pentru oraș, cât și pentru regiune și ar fi furnizat energie electrică Fabricii de lumini Turghenievski din Mordovia.
Bibliografie
Manual de S.V Gromov „Fizica, clasa a X-a”. Moscova: Iluminismul.
Dicționar enciclopedic al unui tânăr fizician. Compus. V.A. Chuyanov, Moscova: Pedagogie.
Ellion L., Wilcons W.. Fizica. Moscova: Știință.
Koltun M. Lumea Fizicii. Moscova.
Surse de energie. Fapte, probleme, soluții. Moscova: Știință și tehnologie.
Surse de energie netradiționale. Moscova: Cunoaștere.
Yudasin L.S.. Energie: probleme și speranțe. Moscova: Iluminismul.
Podgorny A.N. Energia hidrogenului. Moscova: Știință.
Aplicație
|
Centrală electrică |
Sursa primara de energie |
Circuit de conversie energie |
Avantaje |
Defecte |
|
|
| |||||
|
| |||||
|
|
|||||
|
| |||||
|
GeoTES |
|
. |
|
Completa propozitia: Sistemul energetic este
|
Rețea electrică - Sistemul electric al regiunilor țării, conectat prin linii electrice de înaltă tensiune |
|
Care este sursa de energie în centralele hidroelectrice?
| |
|
Ce surse de energie - regenerabile sau neregenerabile - sunt folosite în Republica Chuvahia? |
Neregenerabil |
|
Așezați în ordine cronologica surse de energie care au devenit disponibile pentru omenire, începând din cele mai vechi: A. Tracțiune electrică; B. Energie nucleară; B. Energia musculară a animalelor domestice; D. Energia aburului. |
|
|
Numiți sursele de energie cunoscute de dvs., a căror utilizare va duce la o scădere consecințe asupra mediului industria energiei electrice. |
PES GeoTES |
|
Verificați-vă răspunsurile de pe ecran și acordați o evaluare: 5 răspunsuri corecte - 5 4 răspunsuri corecte – 4 3 răspunsuri corecte - 3 |
în fizică
pe tema „Producerea, transportul și utilizarea energiei electrice”
Elevii de clasa a XI-a A
Instituția de învățământ municipal Nr.85
Catherine.
Plan abstract.
Introducere.
1. Producția de energie electrică.
1. tipuri de centrale electrice.
2. surse alternative de energie.
2. Transportul energiei electrice.
- transformatoare.
3. Utilizarea energiei electrice.
Introducere.
Nașterea energiei a avut loc în urmă cu câteva milioane de ani, când oamenii au învățat să folosească focul. Focul le dădea căldură și lumină, era o sursă de inspirație și optimism, o armă împotriva dușmanilor și a animalelor sălbatice, un agent de vindecare, un asistent în agricultură, un conservant alimentar, un instrument tehnologic etc.
A apărut minunatul mit despre Prometeu, care a dat foc oamenilor Grecia antică mult mai târziu decât în multe părți ale lumii metode destul de sofisticate de tratare a incendiului, producerea și stingerea acestuia, conservarea focului și utilizare rațională combustibil.
Timp de mulți ani, focul a fost întreținut prin arderea surselor de energie vegetală (lemn, arbuști, stuf, iarbă, alge uscate etc.), iar apoi s-a descoperit posibilitatea folosirii unor substanțe fosile pentru întreținerea focului: cărbune, ulei, șist, turbă.
Astăzi, energia rămâne componenta principală a vieții umane. Face posibilă crearea diferitelor materiale și este unul dintre principalii factori în dezvoltarea noilor tehnologii. Pur și simplu, fără a stăpâni diferite tipuri de energie, o persoană nu este capabilă să existe pe deplin.
Generarea de energie electrică.
Tipuri de centrale electrice.
Centrala termica (TPP), o centrală electrică care generează energie electrică ca urmare a conversiei energiei termice eliberate în timpul arderii combustibililor fosili. Primele centrale termice au apărut la sfârșitul secolului al XIX-lea și s-au răspândit. La mijlocul anilor '70 ai secolului XX, centralele termice erau principalul tip de centrale electrice.
În centralele termice, energia chimică a combustibilului este transformată mai întâi în energie mecanică și apoi în energie electrică. Combustibilul pentru o astfel de centrală poate fi cărbune, turbă, gaz, șist petrolier și păcură.
Centralele termice se împart în condensare(IES), conceput pentru a genera numai energie electrică și centrale termice combinate(CHP), producând, pe lângă energia electrică, energie termică sub formă de apă caldă și abur. CPP-urile mari de importanță regională sunt numite centrale electrice districtuale de stat (SDPP).
Cel mai simplu schema circuitului Un IES pe cărbune este prezentat în figură. Cărbunele este alimentat în buncărul de combustibil 1 și din acesta în unitatea de zdrobire 2, unde se transformă în praf. Praful de cărbune pătrunde în cuptorul unui generator de abur (cazan de abur) 3, care are un sistem de tuburi în care circulă apa purificată chimic, numită apă de alimentare. În cazan, apa este încălzită, evaporată, iar aburul saturat rezultat este adus la o temperatură de 400-650 °C și, la o presiune de 3-24 MPa, intră în turbina de abur 4 printr-o linie de abur asupra puterii unităților.
Centralele termocondensante au randament scazut (30-40%), deoarece cea mai mare parte a energiei se pierde cu gazele de ardere si apa de racire a condensatorului. Este avantajos să construiți CPP-uri în imediata apropiere a locurilor de producție a combustibilului. În acest caz, consumatorii de energie electrică pot fi amplasați la o distanță considerabilă de stație.
Centrală combinată termică și electrică diferă de o stație de condensare prin faptul că are instalată pe ea o turbină specială de încălzire cu extracție a aburului. La o centrală termică, o parte a aburului este utilizată complet în turbină pentru a genera energie electrică în generatorul 5 și apoi intră în condensatorul 6, iar cealaltă, având o temperatură și o presiune mai ridicate, este preluată din treapta intermediară a turbină și este folosită pentru alimentarea cu căldură. Condensul este furnizat de pompa 7 prin dezaeratorul 8 și apoi de pompa de alimentare 9 către generatorul de abur. Cantitatea de abur luată depinde de nevoile de energie termică ale întreprinderilor.
Eficiența centralelor termice ajunge la 60-70%. Astfel de stații sunt de obicei construite în apropierea consumatorilor - întreprinderi industriale sau zone rezidențiale. Cel mai adesea funcționează cu combustibil importat.
Statii termice cu turbina de gaz(GTPP), abur-gaz(PHPP) și fabrici de motorină.
Combustibilul gazos sau lichid este ars în camera de ardere a unei centrale electrice cu turbină cu gaz; produsele de ardere cu o temperatură de 750-900 ºС intră într-o turbină cu gaz care rotește un generator electric. Eficiența unor astfel de centrale termice este de obicei de 26-28%, puterea - până la câteva sute de MW . GTES sunt de obicei folosite pentru a acoperi vârfurile sarcina electrica. Eficiența PGES poate ajunge la 42 - 43%.
Cele mai economice sunt centralele mari cu turbine termice cu abur (abreviat TPP). Majoritatea termocentralelor din țara noastră folosesc drept combustibil praful de cărbune. Pentru a genera 1 kWh de energie electrică, se consumă câteva sute de grame de cărbune. Într-un cazan cu abur, peste 90% din energia eliberată de combustibil este transferată în abur. În turbină, energia cinetică a jeturilor de abur este transferată rotorului. Arborele turbinei este conectat rigid la arborele generatorului.
Modern turbine cu abur pentru centrale termice - mașini foarte avansate, de mare viteză, foarte economice, cu o durată lungă de viață. Puterea lor într-o versiune cu un singur arbore ajunge la 1 milion 200 mii kW, iar aceasta nu este limita. Astfel de mașini sunt întotdeauna în mai multe etape, adică au de obicei câteva zeci de discuri cu lame de lucru și același număr, în fața fiecărui disc, de grupuri de duze prin care curge un flux de abur. Presiunea și temperatura aburului scad treptat.
Se știe dintr-un curs de fizică că eficiența motoarelor termice crește odată cu creșterea temperaturii inițiale a fluidului de lucru. Prin urmare, aburul care intră în turbină este adus la parametri înalți: temperatură - aproape 550 ° C și presiune - până la 25 MPa. Randamentul centralelor termice ajunge la 40%. Cea mai mare parte a energiei se pierde odată cu aburul fierbinte de evacuare.
Centrala hidroelectrica (centrala hidroelectrica), un complex de structuri si echipamente prin care energia curgerii apei este transformata in energie electrica. O centrală hidroelectrică este formată dintr-un circuit în serie structuri hidraulice, asigură concentrația necesară a fluxului de apă și creează presiune și echipamente de putere care transformă energia apei care se mișcă sub presiune în energie mecanică de rotație, care, la rândul său, este transformată în energie electrică.
Presiunea unei centrale hidroelectrice este creată de concentrarea căderii râului în zona folosită de baraj, sau derivare, sau un baraj și diversiune împreună. Echipamentul principal de putere al centralei hidroelectrice este situat în clădirea centralei hidroelectrice: în camera turbinelor centralei - unitati hidraulice, echipamente auxiliare, dispozitive automate de control și monitorizare; în postul central de comandă - consola operator-dispecer sau operator auto al unei centrale hidroelectrice. Crescând statie de transformare Este situat atât în interiorul clădirii centralei hidroelectrice, cât și în clădiri separate sau în spații deschise. Comutatoare adesea situat într-o zonă deschisă. O clădire a unei centrale hidroelectrice poate fi împărțită în secțiuni cu una sau mai multe unități și echipamente auxiliare, separate de părțile adiacente ale clădirii. La sau în interiorul clădirii hidrocentralei se creează un loc de instalare pentru asamblarea și repararea diverselor echipamente și pentru operațiuni auxiliare pentru întreținerea hidrocentralei.
În funcție de capacitatea instalată (în MW) distinge între centralele hidroelectrice puternic(peste 250), in medie(până la 25) și mic(până la 5). Puterea unei centrale hidroelectrice depinde de presiune (diferența dintre nivelurile din amonte și din aval ), debitul de apă utilizat în turbinele hidraulice și randamentul unității hidraulice. Din mai multe motive (din cauza, de exemplu, modificări sezoniere ale nivelului apei din rezervoare, fluctuații ale sarcinii sistemului de alimentare, reparații ale unităților hidraulice sau structurilor hidraulice etc.), presiunea și debitul apei se modifică continuu. , și, în plus, debitul se modifică la reglarea puterii unei centrale hidroelectrice. Există cicluri anuale, săptămânale și zilnice de funcționare a centralei hidroelectrice.
Pe baza presiunii maxime utilizate, centralele hidroelectrice sunt împărțite în presiune ridicata(mai mult de 60 m), presiune medie(de la 25 la 60 m)Și presiune scăzută(de la 3 la 25 m). Pe râurile de câmpie, presiunea depășește rar 100 m,în condiții de munte, un baraj poate crea presiuni de până la 300 mși mai mult, și cu ajutorul derivației - până la 1500 m.Împărțirea hidrocentralelor în funcție de presiunea utilizată este de natură aproximativă, condiționată.
În conformitate cu modelul de utilizare a resurselor de apă și concentrarea presiunii, centralele hidroelectrice sunt de obicei împărțite în canal , baraj , deviatie cu deviere sub presiune si fara presiune, mixt, stocare pompataȘi maree .
În hidrocentralele cu curgere și baraj, presiunea apei este creată de un baraj care blochează râul și ridică nivelul apei în bazinul superior. În același timp, unele inundații ale văii râului sunt inevitabile. Hidrocentralele la curgere și la baraj sunt construite atât pe râuri de ses, cât și pe râuri de munte, în văile înguste comprimate. Centralele hidroelectrice la curgere se caracterizează prin presiuni de până la 30-40 m.
La presiuni mai mari, se dovedește a fi nepotrivit să se transfere presiunea hidrostatică a apei către clădirea centralei hidroelectrice. În acest caz se folosește tipul baraj O centrală hidroelectrică, în care frontul de presiune este blocat pe toată lungimea de un baraj, iar clădirea hidrocentralei este situată în spatele barajului, este adiacentă apei de evacuare.
Un alt tip de layout îndiguită Centrala hidroelectrică corespunde condițiilor montane cu debite relativ scăzute ale râului.
ÎN derivativ Concentrarea centralei hidroelectrice a căderii râului este creată prin deviere; apa de la începutul tronsonului uzat al râului este deviată din albia râului printr-o conductă cu o pantă semnificativ mai mică decât panta medie a râului în acest tronson și cu redresarea coturilor și virajelor canalului. Sfârșitul devierii este adus la locația clădirii centralei hidroelectrice. Apa uzată este fie returnată la râu, fie furnizată la următoarea hidrocentrală de deviere. Diversiunea este benefică atunci când panta râului este mare.
Un loc aparte în rândul centralelor hidroelectrice îl ocupă centrale cu acumulare prin pompare(PSPP) și centralele mareomotrice(PES). Construcția centralelor cu acumulare prin pompare este determinată de cererea în creștere pentru puterea de vârf în sistemele mari de energie, ceea ce determină capacitatea de generare necesară pentru acoperirea sarcinilor de vârf. Capacitatea centralelor de acumulare prin pompare de a acumula energie se bazează pe faptul că energia electrică gratuită din sistemul de alimentare pentru o anumită perioadă de timp este utilizată de unitățile centrale de acumulare prin pompare, care, funcționând în modul de pompare, pompează apa din rezervor. în bazinul de stocare superior. În perioadele de sarcină de vârf, energia acumulată este returnată în sistemul de alimentare (apa din bazinul superior intră conducta de presiuneși rotește unitățile hidraulice care funcționează ca generator de curent).
PES transformă energia mareelor în electricitate. Electricitatea hidrocentralelor mareeoelectrice, datorită unor caracteristici asociate cu caracterul periodic al fluxului și refluxului mareelor, poate fi utilizată în sistemele energetice numai împreună cu energia centralelor de reglare, care compensează întreruperile de curent ale centralele mareomotrice în câteva zile sau luni.
Cea mai importantă caracteristică a resurselor hidroenergetice în comparație cu resursele de combustibil și energie este reînnoirea continuă a acestora. Absența necesarului de combustibil pentru centralele hidroelectrice determină costul scăzut al energiei electrice generate de centralele hidroelectrice. Prin urmare, construcția de hidrocentrale, în ciuda investițiilor de capital specifice semnificative de 1 kW Capacitatea instalată și perioadele lungi de construcție au primit și li se acordă o mare importanță, mai ales atunci când aceasta este asociată cu amplasarea industriilor intensive în energie electrică.
Centrală nucleară (NPP), o centrală electrică în care energia atomică (nucleară) este convertită în energie electrică. Generatorul de energie de la o centrală nucleară este un reactor nuclear. Căldura care este eliberată în reactor ca urmare a unei reacții în lanț de fisiune a nucleelor unor elemente grele este apoi transformată în energie electrică în același mod ca în centralele termice convenționale (TPP). Spre deosebire de centralele termice care funcționează cu combustibili fosili, centralele nucleare funcționează mai departe combustibil nuclear(bazat pe 233 U, 235 U, 239 Pu). S-a stabilit că resursele energetice mondiale de combustibil nuclear (uraniu, plutoniu etc.) depășesc semnificativ resursele energetice ale rezervelor naturale de combustibil organic (petrol, cărbune, gaz natural si etc.). Acest lucru deschide perspective largi pentru satisfacerea cererii de combustibil în creștere rapidă. În plus, este necesar să se țină cont de volumul din ce în ce mai mare al consumului de cărbune și petrol în scopuri tehnologice în lume. industria chimica, care devine un concurent serios al centralelor termice. În ciuda descoperirii de noi zăcăminte de combustibil organic și a îmbunătățirii metodelor de producere a acestuia, există o tendință în lume către o creștere relativă a costului acestuia. Acest lucru creează cele mai dificile condiții pentru țările cu rezerve limitate de combustibili fosili. Există o nevoie evidentă de dezvoltare rapidă a energiei nucleare, care ocupă deja un loc proeminent în balanța energetică a unui număr de ţările industriale pace.
Schema schematică a unei centrale nucleare cu un reactor nuclear având racirea apei, prezentată în fig. 2. Căldura degajată în miez reactor lichid de răcire, este preluată de apa din primul circuit, care este pompată prin reactor de o pompă de circulație. Apa încălzită din reactor intră în schimbătorul de căldură (generatorul de abur). 3, unde transferă căldura primită în reactor în apa circuitului al 2-lea. Apa celui de-al doilea circuit se evaporă în generatorul de abur și se formează abur, care apoi intră în turbină 4.
Cel mai adesea, la centralele nucleare sunt utilizate 4 tipuri de reactoare cu neutroni termici:
1) apă-apă cu apă obișnuită ca moderator și lichid de răcire;
2) grafit-apă cu lichid de răcire cu apă și moderator din grafit;
3) apă grea cu lichid de răcire cu apă și apă grea ca moderator;
4) graffito - gaz cu lichid de răcire pe gaz și moderator din grafit.
Alegerea tipului de reactor utilizat predominant este determinată în principal de experiența acumulată în reactorul purtător, precum și de disponibilitatea echipamentelor industriale necesare, a rezervelor de materii prime etc.
Reactorul și sistemele sale de întreținere includ: reactorul însuși cu protecție biologică , schimbătoare de căldură, pompe sau unități de suflare a gazului care circulă lichidul de răcire, conducte și fitinguri pentru circuitul de circulație, dispozitive de reîncărcare a combustibilului nuclear, sisteme speciale de ventilație, sisteme de răcire de urgență etc.
Pentru a proteja personalul NPP de expunerea la radiații Reactorul este înconjurat de protecție biologică, principalele materiale pentru care sunt betonul, apa și nisipul serpentin. Echipamentul circuitului reactorului trebuie să fie complet etanșat. Este prevăzut un sistem de monitorizare a locurilor de posibile scurgeri de lichid de răcire se iau măsuri pentru a se asigura că scurgerile și întreruperile din circuit nu conduc la emisii radioactive și contaminarea spațiilor centralei nucleare și a zonei înconjurătoare. Aerul radioactiv și o cantitate mică de vapori de lichid de răcire, din cauza prezenței scurgerilor din circuit, sunt îndepărtate din încăperile nesupravegheate ale centralei nucleare. sistem special ventilație, în care sunt prevăzute filtre de curățare și rezervoare de gaz pentru a elimina posibilitatea de poluare a aerului. Respectarea regulilor de radioprotecție de către personalul CNE este monitorizată de serviciul de control dozimetric.
Prezența protecției biologice, a sistemelor speciale de ventilație și răcire de urgență și a unui serviciu de monitorizare dozimetrică face posibilă protejarea completă a personalului care operează CNE de efectele nocive ale radiațiilor radioactive.
Centralele nucleare, care sunt cel mai modern tip de centrale, au o serie de avantaje semnificative față de alte tipuri de centrale: în condiții normale de funcționare, nu poluează deloc mediul înconjurător, nu necesită conectarea la o sursă de materii prime. materiale și, în consecință, poate fi amplasat aproape oriunde. Noile unități de putere au o capacitate de aproape putere egală central hidroelectrică medie, însă, factorul de utilizare a capacității instalate la centralele nucleare (80%) depășește semnificativ această cifră pentru hidrocentrale sau termocentrale.
CNE-urile nu prezintă practic dezavantaje semnificative în condiții normale de funcționare. Cu toate acestea, nu se poate să nu sesizeze pericolul centralelor nucleare în eventuale circumstanțe de forță majoră: cutremure, uragane etc. - aici modelele vechi de unități de putere prezintă un potențial pericol de contaminare prin radiații a teritoriilor din cauza supraîncălzirii necontrolate a reactorului.
Surse alternative de energie.
Energia soarelui.
Recent, interesul pentru problema folosirii energiei solare a crescut brusc, deoarece posibilitățile potențiale de energie bazată pe utilizarea radiației solare directe sunt extrem de mari.
Cel mai simplu colector de radiație solară este o foaie de metal înnegrită (de obicei aluminiu), în interiorul căreia există țevi în care circulă un lichid. Încălzit cu energia solară absorbită de colector, lichidul este furnizat pentru utilizare directă.
Energia solară este unul dintre tipurile de producție de energie cu cea mai mare intensitate de materiale. Utilizarea pe scară largă a energiei solare implică o creștere gigantică a necesarului de materiale și, în consecință, în resurse de muncă pentru extracția materiilor prime, îmbogățirea acestora, obținerea materialelor, fabricarea heliostatelor, colectoarelor, a altor echipamente și transportul acestora.
Energia electrică generată de razele solare este încă mult mai scumpă decât cea obținută moduri traditionale. Oamenii de știință speră că experimentele pe care le vor desfășura la instalațiile și stațiile pilot vor ajuta la rezolvarea problemelor nu numai tehnice, ci și economice.
Energie eoliana.
Energia maselor de aer în mișcare este enormă. Rezervele de energie eoliană sunt de peste o sută de ori mai mari decât rezervele de hidroenergie ale tuturor râurilor de pe planetă. Vânturile bat în mod constant și peste tot pe pământ. Condiții climatice permit dezvoltarea energiei eoliene pe un teritoriu vast.
Dar astăzi, motoarele eoliene furnizează doar o miime din necesarul de energie al lumii. Prin urmare, specialiștii aeronavelor care știu să selecteze cel mai potrivit profil al paletei și să îl studieze într-un tunel eolian sunt implicați în crearea designurilor roții eoliene, inima oricărei centrale eoliene. Prin eforturile oamenilor de știință și inginerilor, cel mai mult diverse modele turbine eoliene moderne.
Energia Pământului.
Oamenii știu de mult despre manifestările spontane ale energiei gigantice ascunse în adâncurile globului. Memoria omenirii păstrează legende despre erupții vulcanice catastrofale care au ucis milioane de oameni vieți umane, care au schimbat aspectul multor locuri de pe Pământ dincolo de recunoaștere. Puterea erupției chiar și a unui vulcan relativ mic este colosală, este de multe ori mai mare decât puterea celor mai mari centrale electrice create de mâinile omului. Adevărat, nu este nevoie să vorbim despre utilizarea directă a energiei erupțiilor vulcanice, oamenii nu au încă capacitatea de a înfrâna acest element rebel.
Energia Pământului este potrivită nu numai pentru încălzirea spațiilor, cum este cazul Islandei, ci și pentru generarea de energie electrică. Centralele electrice care folosesc izvoare subterane calde funcționează de mult timp. Prima astfel de centrală, încă de o putere foarte mică, a fost construită în 1904 în micul oraș italian Larderello. Treptat, puterea centralei a crescut, au fost puse în funcțiune tot mai multe unități noi, s-au folosit noi surse de apă caldă, iar astăzi puterea stației a atins deja o valoare impresionantă de 360 de mii de kilowați.
Transmisia energiei electrice.
Transformatoare.
Ați achiziționat un frigider ZIL. Vânzătorul v-a avertizat că frigiderul este proiectat pentru o tensiune de rețea de 220 V. Și în casa dvs. tensiunea de rețea este de 127 V. O situație fără speranță? Deloc. Trebuie doar să faceți o cheltuială suplimentară și să cumpărați un transformator.
Transformator- un dispozitiv foarte simplu care iti permite atat cresterea cat si scaderea tensiunii. Conversia curentului alternativ se realizează cu ajutorul transformatoarelor. Transformatoarele au fost folosite pentru prima dată în 1878 de omul de știință rus P. N. Yablochkov pentru a alimenta „lumânările electrice” pe care le-a inventat, o nouă sursă de lumină la acea vreme. Ideea lui P. N. Yablochkov a fost dezvoltată de angajatul Universității din Moscova I. F. Usagin, care a proiectat transformatoare îmbunătățite.
Transformatorul constă dintr-un miez de fier închis, pe care sunt așezate două (uneori mai multe) bobine cu înfășurări de sârmă (Fig. 1). Una dintre înfășurări, numită înfășurare primară, este conectată la o sursă de tensiune alternativă. A doua înfășurare, la care este conectată „sarcina”, adică instrumentele și dispozitivele care consumă energie electrică, se numește secundar.
Funcționarea unui transformator se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică. Când curentul alternativ trece prin înfășurarea primară, în miezul de fier apare un flux magnetic alternativ, care excită o fem indusă în fiecare înfășurare. Mai mult, valoarea instantanee a fem indus e V orice rotire a înfășurării primare sau secundare conform legii lui Faraday este determinată de formula:
e = - Δ F/ Δ t
Dacă F= Ф 0 сosωt, atunci
e = ω Ф 0 păcat ω t , sau
e = E 0 păcat ω t ,
Unde E 0 = ω Ф 0 - amplitudinea EMF într-o tură.
În înfăşurarea primară, care are n 1 spire, fem total indus e 1 egal cu p 1 e.
În înfășurarea secundară există o fem totală. e 2 egal cu p 2 e, Unde n 2- numărul de spire ale acestei înfășurări.
Rezultă că
e 1 e 2 = n 1 n 2 . (1)
Suma tensiunii u 1 , aplicat înfășurării primare și EMF e 1 ar trebui să fie egală cu căderea de tensiune în înfășurarea primară:
u 1 + e 1 = i 1 R 1 , Unde R 1 - rezistența activă a înfășurării și i 1 - puterea curentă în ea. Această ecuație decurge direct din ecuația generală. De obicei, rezistența activă a înfășurării este mică și i 1 R 1 poate fi neglijat. De aceea
u 1 ≈ -e 1 . (2)
Când înfășurarea secundară a transformatorului este deschisă, nu curge curent în el și este valabilă următoarea relație:
u 2 ≈ - e 2 . (3)
Deoarece valorile instantanee ale fem e 1 Și e 2 schimbare de fază, atunci raportul lor din formula (1) poate fi înlocuit cu raportul valorilor efective E 1 Și E 2 dintre aceste EMF sau, ținând cont de egalitățile (2) și (3), raportul valorilor tensiunii efective U 1 si tu 2 .
U 1 /U 2 = E 1 / E 2 = n 1 / n 2 = k . (4)
Magnitudinea k numit raport de transformare. Dacă k>1, atunci transformatorul este coborât, când k <1 - crescând
Când circuitul de înfășurare secundar este închis, curentul curge în el. Apoi raportul u 2 ≈ - e 2 nu mai este îndeplinită întocmai și, în consecință, legătura dintre U 1 si tu 2 devine mai complex decât în ecuația (4).
Conform legii conservării energiei, puterea din circuitul primar trebuie să fie egală cu puterea din circuitul secundar:
U 1 eu 1 = U 2 eu 2, (5)
Unde eu 1 Și eu 2 - valori efective ale forței în înfășurările primare și secundare.
Rezultă că
U 1 /U 2 = eu 1 / eu 2 . (6)
Aceasta înseamnă că prin creșterea tensiunii de mai multe ori folosind un transformator, reducem curentul cu aceeași cantitate (și invers).
Datorită pierderilor de energie inevitabile datorate degajării de căldură în înfășurări și miez de fier, ecuațiile (5) și (6) sunt satisfăcute aproximativ. Cu toate acestea, la transformatoarele moderne puternice, pierderile totale nu depășesc 2-3%.
În practica de zi cu zi avem de multe ori de-a face cu transformatoare. Pe lângă acele transformatoare pe care le folosim vrând-nevrând din cauza faptului că dispozitivele industriale sunt proiectate pentru o tensiune, iar rețeaua orașului folosește alta, mai avem de-a face cu bobinele auto. Bobina este un transformator step-up. Pentru a crea o scânteie care aprinde amestecul de lucru, este necesară o tensiune înaltă, pe care o obținem din bateria mașinii, după ce mai întâi convertim curentul continuu al bateriei în curent alternativ cu ajutorul unui întrerupător. Nu este greu de înțeles că, până la pierderea de energie folosită pentru încălzirea transformatorului, pe măsură ce tensiunea crește, curentul scade și invers.
Mașinile de sudură necesită transformatoare coborâtoare. Sudarea necesită curenți foarte mari, iar transformatorul aparatului de sudură are o singură tură de ieșire.
Probabil ați observat că miezul transformatorului este realizat din foi subțiri de oțel. Acest lucru se face pentru a nu pierde energie în timpul conversiei tensiunii. În materialul din tablă, curenții turbionari vor juca un rol mai mic decât în materialul solid.
Acasă ai de-a face cu transformatoare mici. În ceea ce privește transformatoarele puternice, acestea sunt structuri uriașe. În aceste cazuri, miezul cu înfășurări este plasat într-un rezervor umplut cu ulei de răcire.
Transmisia energiei electrice
Consumatorii de energie electrică sunt peste tot. Este produs în relativ puține locuri în apropierea surselor de combustibil și a resurselor hidro. Prin urmare, este nevoie de a transmite energie electrică pe distanțe care ajung uneori la sute de kilometri.
Dar transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi este asociată cu pierderi vizibile. Faptul este că, pe măsură ce curentul trece prin liniile electrice, le încălzește. În conformitate cu legea Joule-Lenz, energia cheltuită pentru încălzirea firelor liniei este determinată de formula
unde R este rezistența liniei. Cu o lungime mare a liniei, transmisia de energie poate deveni, în general, neprofitabilă. Pentru a reduce pierderile, puteți, desigur, să urmați calea de reducere a rezistenței R a liniei prin creșterea ariei secțiunii transversale a firelor. Dar pentru a reduce R, de exemplu, de 100 de ori, trebuie să măriți și masa firului de 100 de ori. Este clar că o cheltuială atât de mare cu metale neferoase scumpe nu poate fi permisă, ca să nu mai vorbim de dificultățile de fixare a firelor grele pe catarge înalte etc. Prin urmare, pierderile de energie în linie sunt reduse în alt mod: prin reducerea curentului. in linie. De exemplu, reducerea curentului de 10 ori reduce cantitatea de căldură eliberată în conductori de 100 de ori, adică se obține același efect ca și atunci când faceți firul de o sută de ori mai greu.
Deoarece puterea curentă este proporțională cu produsul dintre curent și tensiune, pentru a menține puterea transmisă, este necesară creșterea tensiunii în linia de transmisie. Mai mult, cu cât linia de transport este mai lungă, cu atât este mai profitabilă utilizarea unei tensiuni mai mari. De exemplu, în linia de transport de înaltă tensiune Volzhskaya HPP - Moscova, se utilizează o tensiune de 500 kV. Între timp, generatoarele de curent alternativ sunt construite pentru tensiuni care nu depășesc 16-20 kV, deoarece o tensiune mai mare ar necesita luarea unor măsuri speciale mai complexe pentru a izola înfășurările și alte părți ale generatoarelor.
De aceea, la centralele mari electrice sunt instalate transformatoare superioare. Transformatorul crește tensiunea în linie cu aceeași valoare pe care reduce curentul. Pierderile de putere sunt mici.
Pentru a utiliza direct electricitatea în motoarele electrice de antrenare ale mașinilor-unelte, în rețeaua de iluminat și în alte scopuri, tensiunea la capetele liniei trebuie redusă. Acest lucru se realizează folosind transformatoare descendente. Mai mult, de obicei, o scădere a tensiunii și, în consecință, o creștere a curentului are loc în mai multe etape. La fiecare etapă, tensiunea devine din ce în ce mai mică, iar teritoriul acoperit de rețeaua electrică devine mai larg. Schema de transport și distribuție a energiei electrice este prezentată în figură.
 |
Centralele electrice din mai multe regiuni ale țării sunt conectate prin linii de transport de înaltă tensiune, formând o rețea electrică comună la care sunt conectați consumatorii. O astfel de asociere se numește sistem de putere. Sistemul de alimentare asigură alimentarea neîntreruptă cu energie consumatorilor, indiferent de locația acestora.
Utilizarea energiei electrice.
Utilizarea energiei electrice în diverse domenii ale științei.
Secolul XX a devenit secolul în care știința invadează toate sferele vieții sociale: economie, politică, cultură, educație etc. Desigur, știința influențează direct dezvoltarea energiei și domeniul de aplicare a energiei electrice. Pe de o parte, știința contribuie la extinderea domeniului de aplicare a energiei electrice și, prin urmare, crește consumul acesteia, dar, pe de altă parte, într-o epocă în care utilizarea nelimitată a resurselor energetice neregenerabile reprezintă un pericol pentru generațiile viitoare, urgența Sarcinile științei sunt dezvoltarea tehnologiilor de economisire a energiei și implementarea lor în viață.
Să ne uităm la aceste întrebări folosind exemple specifice. Aproximativ 80% din creșterea PIB-ului (produsul intern brut) al țărilor dezvoltate se realizează prin inovare tehnică, cea mai mare parte a acesteia fiind legată de utilizarea energiei electrice. Tot ce este nou în industrie, agricultură și viața de zi cu zi vine la noi datorită noilor dezvoltări din diferite ramuri ale științei.
Majoritatea dezvoltărilor științifice încep cu calcule teoretice. Dar dacă în secolul al XIX-lea aceste calcule se făceau cu pix și hârtie, atunci în epoca STR (revoluției științifice și tehnologice) toate calculele teoretice, selecția și analiza datelor științifice și chiar analiza lingvistică a operelor literare se fac cu ajutorul computerelor. (calculatoare electronice), care funcționează cu energie electrică, ceea ce este cel mai convenabil pentru transmiterea acesteia la distanță și utilizarea acesteia. Dar dacă inițial computerele erau folosite pentru calcule științifice, acum computerele au trecut de la știință la viață.
Acum sunt folosite în toate domeniile activității umane: pentru înregistrarea și stocarea informațiilor, crearea de arhive, pregătirea și editarea textelor, efectuarea lucrărilor de desen și grafică, automatizarea producției și agriculturii. Electronizarea și automatizarea producției sunt cele mai importante consecințe ale celei de-a doua revoluții industriale sau „microelectronice” în economiile țărilor dezvoltate. Dezvoltarea automatizării complexe este direct legată de microelectronica, a cărei etapă calitativ nouă a început după invenția în 1971 a microprocesorului - un dispozitiv logic microelectronic încorporat în diferite dispozitive pentru a controla funcționarea acestora.
Microprocesoarele au accelerat dezvoltarea roboticii. Majoritatea roboților utilizați în prezent aparțin așa-numitei prime generații și sunt folosiți pentru sudare, tăiere, presare, acoperire etc. A doua generație de roboți care îi înlocuiesc sunt echipați cu dispozitive pentru recunoașterea mediului. Iar roboții „intelectuali” din a treia generație vor „vedea”, „simți” și „auzi”. Oamenii de știință și inginerii numesc energia nucleară, explorarea spațiului, transportul, comerțul, depozitarea, îngrijirea medicală, procesarea deșeurilor și dezvoltarea bogățiilor fundului oceanului printre domeniile cu cea mai mare prioritate pentru utilizarea roboților. Majoritatea roboților funcționează cu energie electrică, dar creșterea consumului de energie electrică de către roboți este compensată de o scădere a costurilor energiei în multe procese de producție consumatoare de energie, datorită introducerii unor metode mai raționale și a unor noi procese tehnologice de economisire a energiei.
Dar să revenim la știință. Toate noile dezvoltări teoretice după calculele computerizate sunt testate experimental. Și, de regulă, în această etapă, cercetarea este efectuată folosind măsurători fizice, analize chimice etc. Aici, instrumentele cercetării științifice sunt diverse - numeroase instrumente de măsură, acceleratoare, microscoape electronice, imagistică prin rezonanță magnetică etc. Cea mai mare parte a acestor instrumente ale științei experimentale sunt alimentate de energie electrică.
Știința în domeniul comunicațiilor și comunicațiilor se dezvoltă foarte rapid. Comunicațiile prin satelit nu mai sunt folosite doar ca mijloc de comunicare internațională, ci și în viața de zi cu zi - antene satelit nu sunt neobișnuite în orașul nostru. Noile mijloace de comunicare, cum ar fi tehnologia cu fibră, pot reduce semnificativ pierderile de energie în timpul transmiterii semnalelor pe distanțe lungi.
Știința nu a ocolit sfera managementului. Pe măsură ce progresul științific și tehnologic se dezvoltă și sferele de producție și non-producție ale activității umane se extind, managementul începe să joace un rol din ce în ce mai important în creșterea eficienței acestora. Dintr-un fel de artă, care până de curând se baza pe experiență și intuiție, managementul de astăzi s-a transformat într-o știință. Știința managementului, legile generale de primire, stocare, transmitere și procesare a informațiilor se numește cibernetică. Acest termen provine din cuvintele grecești „timonier”, „cârmaci”. Se găsește în lucrările filosofilor greci antici. Cu toate acestea, renașterea sa a avut loc de fapt în 1948, după publicarea cărții „Cybernetics” de către omul de știință american Norbert Wiener.
Înainte de începerea revoluției „cibernetice”, a existat doar informatica pe hârtie, principalul mijloc de percepție al căruia era creierul uman și care nu folosea electricitate. Revoluția „cibernetică” a dat naștere uneia fundamental diferită - informatica mașinilor, corespunzătoare fluxurilor de informații marite gigantic, sursa de energie pentru care este electricitatea. Au fost create mijloace complet noi de obținere a informațiilor, acumularea, prelucrarea și transmiterea acesteia, care împreună formează o structură informațională complexă. Include sisteme automate de control (sisteme de control automatizate), bănci de date de informații, baze de date automate de informații, centre de calcul, terminale video, aparate de copiat și fototelegraf, sisteme naționale de informare, sisteme de comunicații prin satelit și de mare viteză prin fibră optică - toate acestea s-au extins nelimitat. domeniul de utilizare a energiei electrice.
Mulți oameni de știință consideră că în acest caz vorbim despre o nouă civilizație „informațională”, care înlocuiește organizarea tradițională a unei societăți de tip industrial. Această specializare se caracterizează prin următoarele caracteristici importante:
· utilizarea pe scară largă a tehnologiei informației în producția materială și nematerială, în domeniul științei, educației, sănătății etc.;
· prezența unei rețele largi de diferite bănci de date, inclusiv publice;
· transformarea informaţiei într-unul dintre cei mai importanţi factori de dezvoltare economică, naţională şi personală;
· libera circulaţie a informaţiei în societate.
O astfel de tranziție de la o societate industrială la o „civilizație informațională” a devenit posibilă în mare parte datorită dezvoltării energiei și furnizării unui tip convenabil de energie pentru transmitere și utilizare - energia electrică.
Electricitate în producție.
Societatea modernă nu poate fi imaginată fără electrificarea activităților de producție. Deja la sfârșitul anilor 80, mai mult de 1/3 din totalul consumului de energie din lume era realizat sub formă de energie electrică. Până la începutul secolului următor, această pondere poate crește la 1/2. Această creștere a consumului de energie electrică este asociată în primul rând cu o creștere a consumului său în industrie. Cea mai mare parte a întreprinderilor industriale operează cu energie electrică. Consumul ridicat de energie electrică este tipic pentru industriile consumatoare de energie, cum ar fi metalurgia, aluminiul și inginerie mecanică.
Electricitate în casă.
Electricitatea este un asistent esențial în viața de zi cu zi. În fiecare zi avem de-a face cu ea și, probabil, nu ne mai putem imagina viața fără ea. Amintește-ți ultima dată când ți-au fost stinse luminile, adică nu a venit curent în casa ta, amintește-ți cum ai jurat că nu ai timp să faci nimic și că ai nevoie de lumină, ai nevoie de un televizor, un ceainic și un o grămadă de alte aparate electrice. La urma urmei, dacă ar fi să pierdem puterea pentru totdeauna, ne-am întoarce pur și simplu la acele vremuri străvechi când mâncarea era gătită pe foc și trăiam în wigwams reci.
O poezie întreagă poate fi dedicată importanței electricității în viața noastră, este atât de importantă în viața noastră și suntem atât de obișnuiți cu ea. Deși nu mai observăm că intră în casele noastre, atunci când este oprit, devine foarte incomod.
Apreciază electricitatea!
Bibliografie.
1. Manual de S.V Gromov „Fizica, clasa a X-a”. Moscova: Iluminismul.
2. Dicționar enciclopedic al unui tânăr fizician. Compus. V.A. Chuyanov, Moscova: Pedagogie.
3. Ellion L., Wilkons U.. Fizică. Moscova: Știință.
4. Koltun M. Lumea Fizicii. Moscova.
5. Surse de energie. Fapte, probleme, soluții. Moscova: Știință și tehnologie.
6. Surse de energie netradiționale. Moscova: Cunoaștere.
7. Yudasin L.S.. Energie: probleme și speranțe. Moscova: Iluminismul.
8. Podgorny A.N. Energia hidrogenului. Moscova: Știință.
>> Productia si utilizarea energiei electrice
§ 39 PRODUCEREA și UTILIZAREA ENERGIEI ELECTRICE
În zilele noastre, nivelul producției și consumului de energie este unul dintre cei mai importanți indicatori ai dezvoltării forțelor de producție industrială. Rolul principal aici îl joacă electricitatea - cea mai universală și convenabilă formă de energie de utilizat. Dacă consumul de energie în lume se dublează în aproximativ 25 de ani, atunci o creștere a consumului de energie electrică de 2 ori are loc în medie în 10 ani. Aceasta înseamnă că tot mai multe procese consumatoare de energie sunt convertite în electricitate.
Generarea de energie electrică. Electricitatea este produsă la centralele mari și mici, în principal folosind generatoare electromecanice cu inducție. Există două tipuri principale de centrale electrice: termice și hidroelectrice. Aceste centrale electrice diferă prin motoarele care rotesc rotoarele generatorului.
La centralele termice, sursa de energie este combustibilul: cărbunele, gazul, petrolul, păcură, șisturile petroliere. Rotoare generatoare electrice acţionat de turbine cu abur şi gaz sau motoare cu ardere internă. Cele mai economice sunt centralele mari cu turbine termice cu abur (abreviate ca TPP). Majoritatea termocentralelor din țara noastră folosesc drept combustibil praful de cărbune. Pentru a genera 1 kWh de energie electrică, se consumă câteva sute de grame de cărbune. Într-un cazan cu abur, peste 90% din energia eliberată de combustibil este transferată în abur. În turbină, energia cinetică a jeturilor de abur este transferată rotorului. Arborele turbinei este conectat rigid la arborele generatorului. Turbogeneratoarele cu abur sunt foarte rapide: viteza rotorului este de câteva mii pe minut.
De la cursul de fizică de clasa a X-a se știe că eficiența motoarelor termice crește odată cu creșterea temperaturii încălzitorului și, în consecință, a temperaturii inițiale a fluidului de lucru (abur, gaz). Prin urmare, aburul care intră în turbină este adus la parametri înalți: temperatură - aproape 550 ° C și presiune - până la 25 MPa. Randamentul centralelor termice ajunge la 40%. Cea mai mare parte a energiei se pierde odată cu aburul fierbinte de evacuare. Transformările de energie sunt prezentate în diagrama prezentată în Figura 5.5.
Centralele termice - așa-numitele centrale combinate de căldură și energie (CHP) - permit ca o parte semnificativă a energiei din aburul rezidual să fie utilizată în întreprinderi industriale și pentru nevoile casnice (pentru încălzire și alimentare cu apă caldă). Ca urmare, randamentul centralei termice ajunge la 60-70%. În prezent, în Rusia, centralele termice furnizează aproximativ 40% din toată energia electrică și furnizează sute de orașe cu electricitate și căldură.
Centralele hidroelectrice (HPP) folosesc energia potențială a apei pentru a roti rotoarele generatoarelor. Rotoarele generatoarelor electrice sunt antrenate de turbine hidraulice. Puterea unei astfel de stații depinde de diferența de niveluri ale apei creată de baraj (presiune) și de masa de apă care trece prin turbină în fiecare secundă (debitul de apă). Transformările de energie sunt prezentate în diagrama prezentată în Figura 5.6.
Centralele hidroelectrice furnizează aproximativ 20% din toată energia electrică produsă în țara noastră.
Joacă un rol important în sectorul energetic centrale nucleare(NPP). În prezent, centralele nucleare din Rusia furnizează aproximativ 10% din energie electrică.
Utilizarea energiei electrice. Principalul consumator de energie electrică este industria, care reprezintă aproximativ 70% din energia electrică produsă. Transportul este, de asemenea, un mare consumator. Un număr tot mai mare de linii de cale ferată sunt transformate la tracțiune electrică. Aproape toate satele și satele primesc energie electrică de la centralele electrice pentru nevoi industriale și casnice. Toată lumea știe despre utilizarea energiei electrice pentru iluminarea locuințelor și în aparatele electrocasnice.
Cea mai mare parte a energiei electrice utilizate este acum convertită în energie mecanică. Aproape toate utilajele din industrie sunt conduse de motoare electrice. Sunt convenabile, compacte și permit automatizarea producției.
Aproximativ o treime din energia electrică consumată de industrie este utilizată în scopuri tehnologice (sudura electrică, încălzirea electrică și topirea metalelor, electroliză etc.).
Civilizația modernă este de neconceput fără utilizarea pe scară largă a electricității. Întreruperea sursei de alimentare oraș mare un accident îi paralizează viața.
1. Dați exemple de mașini și mecanisme care nu ar folosi curent electric deloc!
2. Ați fost lângă un generator de curent electric la o distanță care nu depășește 100 m!
3. Ce ar pierde locuitorii unui oraș mare în cazul unei defecțiuni a rețelei electrice!
Myakishev G. Ya., Fizică. Clasa a XI-a: educațională. pentru învăţământul general instituţii: de bază şi de profil. niveluri / G. Ya Myakishev, B. V. Bukhovtsev, V. M. Charugin; editat de V. I. Nikolaeva, N. A. Parfentieva. - Ed. a XVII-a, revizuită. si suplimentare - M.: Educaţie, 2008. - 399 p.: ill.
Fizica și astronomie pentru clasa a 11-a descărcare gratuită, planuri de lecție, pregătire pentru școală online
Conținutul lecției notele de lecție sprijinirea metodelor de accelerare a prezentării lecției cadru tehnologii interactive Practică sarcini și exerciții ateliere de autotestare, instruiri, cazuri, întrebări teme pentru acasă întrebări de discuție întrebări retorice de la elevi Ilustrații audio, clipuri video și multimedia fotografii, imagini, grafice, tabele, diagrame, umor, anecdote, glume, benzi desenate, pilde, proverbe, cuvinte încrucișate, citate Suplimente rezumate articole trucuri pentru pătuțurile curioși manuale dicționar de bază și suplimentar de termeni altele Îmbunătățirea manualelor și lecțiilorcorectarea erorilor din manual actualizarea unui fragment dintr-un manual, elemente de inovație în lecție, înlocuirea cunoștințelor învechite cu altele noi Doar pentru profesori lecții perfecte planul calendaristic pentru anul instrucțiuni programe de discuții Lecții integrate