Energia electrică este produsă la diferite scări ale centralelor electrice, folosind în principal generatoare electromecanice cu inducție.

Generarea de energie electrică

Există două tipuri principale de centrale electrice:

1. Termic.

2. Hidraulice.

Această împărțire este cauzată de tipul de motor care rotește rotorul generatorului. ÎN termic Centralele electrice folosesc combustibil ca sursă de energie: cărbune, gaz, petrol, șisturi bituminoase, păcură. Rotorul este antrenat de turbine cu gaz cu abur.

Cele mai economice sunt centralele termice cu turbine cu abur (TES). Eficiența lor maximă ajunge la 70%. Acest lucru ia în considerare faptul că aburul rezidual este utilizat în întreprinderile industriale.

Pe centrale hidroelectrice Energia potențială a apei este utilizată pentru a roti rotorul. Rotorul este antrenat de turbine hidraulice. Puterea stației va depinde de presiunea și masa apei care trece prin turbină.

Consumul de energie electrică

Energia electrică este folosită aproape peste tot. Cu siguranță, majoritatea de electricitate produsă provine din industrie. În plus, transportul va fi un consumator major.

Multe linii de cale ferată au trecut de mult timp la tracțiunea electrică. Iluminarea caselor, străzilor orașului, nevoilor industriale și casnice ale satelor și satelor - toate acestea sunt, de asemenea, un mare consumator de energie electrică.

O mare parte din energia electrică generată este transformată în energie mecanică. Toate mecanismele utilizate în industrie sunt acționate de motoare electrice. Există o mulțime de consumatori de energie electrică și se găsesc peste tot.

Iar electricitatea este produsă doar în câteva locuri. Se pune întrebarea despre transportul de energie electrică și pe distanțe lungi. La transmiterea pe distanțe lungi, există o mare pierdere de putere. În principal, acestea sunt pierderi datorate încălzirii firelor electrice.

Conform legii Joule-Lenz, energia cheltuită pentru încălzire se calculează prin formula:

Deoarece este aproape imposibil să reduceți rezistența la un nivel acceptabil, trebuie să reduceți curentul. Pentru a face acest lucru, creșteți tensiunea. De obicei, stațiile au generatoare step-up, iar la capătul liniilor de transmisie există transformatoare step-down. Și de la ei energia este distribuită consumatorilor.

Nevoie în energie electrica este în continuă creștere. Pentru a satisface cererile de consum crescut, există două moduri:

1. Construirea de noi centrale electrice

2. Utilizarea tehnologiilor avansate.

Utilizarea eficientă a energiei electrice

Prima metodă necesită cheltuirea unui număr mare de construcții și resurse financiare. Este nevoie de câțiva ani pentru a construi o centrală electrică. În plus, de exemplu, centralele termice consumă multă energie neregenerabilă resurse naturale, și dăunează mediului.

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 .

1. Transmisia energiei electrice

P
transmiterea energiei electrice de la centralele electrice la orase mari sau centre industriale la 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

Existența undelor electromagnetice a fost prezisă teoretic de marele fizician englez J. Maxwell în 1864. Maxwell a introdus conceptul în fizică câmp electric vortexși 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)

Categoria K: Lucrari de instalare electrica

Producția de energie electrică

Energia electrică (electricitatea) este cel mai avansat tip de energie și este utilizată în toate domeniile și ramurile producției de materiale. Printre avantajele sale se numără posibilitatea transmiterii pe distanțe mari și conversia în alte tipuri de energie (mecanică, termică, chimică, luminoasă etc.).

Energia electrică este generată la întreprinderi speciale - centrale electrice care transformă alte tipuri de energie în energie electrică: chimică, combustibil, apă, eolian, solar, energie nucleară.

Capacitatea de a transmite energie electrică pe distanțe lungi face posibilă construirea de centrale electrice în apropierea locațiilor de combustibil sau pe râuri cu apă mare, ceea ce este mai economic decât transportul de cantități mari de combustibil la centralele situate în apropierea consumatorilor de energie electrică.

În funcție de tipul de energie utilizată, centralele electrice sunt împărțite în termice, hidraulice și nucleare. Centralele electrice care utilizează energia eoliană și căldura solară sunt încă surse de energie electrică cu putere redusă, care nu au nicio semnificație industrială.

Folosit în centrale termice energie termală, obținut prin arderea combustibilului solid (cărbune, turbă, șisturi petroliere), lichid (pacură) și gazos (gaz natural, iar la uzinele metalurgice - furnal și gaz de cocs) în cuptoarele de cazane.

Energia termică este transformată în energie mecanică prin rotația turbinei, care este transformată în energie electrică într-un generator conectat la turbină. Generatorul devine o sursă de energie electrică. Centralele termice se disting prin tipul de motor primar: turbină cu abur, motor cu abur, motor cu ardere internă, locomotivă, turbină cu gaz. În plus, centralele electrice cu turbine cu abur sunt împărțite în centrale de condensare și centrale de încălzire. Statiile de condensare furnizeaza consumatorii numai cu energie electrica. Aburul evacuat trece printr-un ciclu de răcire și, transformându-se în condens, este din nou furnizat cazanului.

Furnizarea de energie termică și electrică către consumatori se realizează prin stații de încălzire numite centrale termice combinate (CHP). La aceste stații, energia termică este doar parțial convertită în energie electrică și este cheltuită în principal pentru furnizarea întreprinderile industrialeși alți consumatori aflați în imediata apropiere a centralelor electrice, aburului și apei calde.

Centralele hidroelectrice (HPP) sunt construite pe râuri, care sunt o sursă inepuizabilă de energie pentru centralele electrice. Ele curg din zonele înalte în zonele joase și, prin urmare, sunt capabile munca mecanica. Centralele hidroelectrice sunt construite pe râurile de munte folosind presiunea naturală a apei. Pe râurile de câmpie, presiunea este creată artificial prin construirea de baraje, datorită diferenței de nivel al apei de pe ambele părți ale barajului. Motoarele primare din centralele hidroelectrice sunt turbinele hidraulice, în care energia fluxului de apă este transformată în energie mecanică.

Apa rotește rotorul turbinei hidraulice și al generatorului, în timp ce energia mecanică a turbinei hidraulice este transformată în energie electrică generată de generator. Construcția unei centrale hidroelectrice rezolvă, pe lângă problema producerii de energie electrică, și un complex de alte probleme de importanță economică națională - îmbunătățirea navigației râurilor, irigarea și udarea terenurilor aride, îmbunătățirea alimentării cu apă a orașelor și a întreprinderilor industriale. .

Centralele nucleare (CNP) sunt clasificate ca stații de turbine termice cu abur care nu funcționează cu combustibil organic, dar folosesc ca sursă de energie căldura obținută în timpul fisiunii nucleelor ​​atomice. combustibil nuclear(combustibil), - uraniu sau plutoniu. La centralele nucleare, rolul unităților de cazane este îndeplinit de reactoarele nucleare și generatoarele de abur.

Furnizarea de energie electrică a consumatorilor se realizează în principal din rețelele electrice care conectează o serie de centrale electrice. Funcționarea în paralel a centralelor electrice pe o rețea electrică comună asigură distribuția rațională a sarcinii între centrale, cea mai economică generare de energie electrică, o mai bună utilizare a capacității instalate a stațiilor, o fiabilitate crescută a alimentării cu energie electrică a consumatorilor și furnizarea de energie electrică către consumatori. acestea cu indicatori normali de calitate în frecvență și tensiune.

Nevoia de unificare este cauzată de sarcina inegală a centralelor electrice. Cererea de energie electrică a consumatorilor se schimbă dramatic nu numai în timpul zilei, ci și în diferite perioade ale anului. Iarna, consumul de energie electrică pentru iluminat crește. ÎN agricultură Energia electrică în cantități mari este necesară vara pentru munca câmpului și irigații.

Diferența de grad de încărcare a stațiilor este vizibilă mai ales atunci când zonele de consum de energie electrică sunt semnificativ îndepărtate unele de altele pe direcția de la est la vest, ceea ce se explică prin sincronizarea diferită a orelor de sarcină maximă dimineața și seara. Pentru a asigura o sursă de energie fiabilă consumatorilor și pentru a utiliza mai mult puterea centralelor electrice care funcționează în moduri diferite, acestea sunt combinate în sisteme energetice sau electrice folosind rețele electrice de înaltă tensiune.

Ansamblul centralelor electrice, liniilor de transport a energiei electrice și rețelelor de încălzire, precum și receptoarelor de energie electrică și termică, conectați într-una singură prin comunitatea regimului și continuitatea procesului de producere și consum de energie electrică și termică, se numește un sistem energetic (sistem energetic). Un sistem electric format din substații și linii electrice de diferite tensiuni face parte din rețeaua electrică.

Sistemele energetice ale regiunilor individuale, la rândul lor, sunt interconectate pentru funcționare în paralel și formează sisteme mari, de exemplu, Sistemul Energetic Unificat (UES) din partea europeană a URSS, sistemele integrate din Siberia, Kazahstan, Asia Centrală etc. .

Centralele combinate de energie termică și electrică și centralele electrice din fabrică sunt de obicei conectate la rețeaua electrică a celui mai apropiat sistem electric prin linii de tensiune a generatorului de 6 și 10 kV sau linii de tensiune mai mare (35 kV și mai sus) prin substații de transformare. Energia generată de centralele regionale puternice este transferată în rețeaua electrică pentru a alimenta consumatorii prin linii de înaltă tensiune (110 kV și mai sus).

- Producerea energiei electrice

ELECTRODINAMICĂ

Fenomenul inducției electromagnetice constă în apariţia curentului electric într-un circuit închis când orice modificare a fluxului magnetic prin suprafata delimitata de acest contur.

Curent alternativ- Acest electricitate, a cărui putere se schimbă într-un fel în timp.

Transformator- Acesta este un dispozitiv pentru creșterea sau scăderea tensiunii alternative.

1. Productie:

Centrală termică (TPP), o centrală electrică care generează energie electrică ca urmare a conversiei energiei termice eliberate în timpul arderii combustibililor fosili.

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.

2. Transfer:

Un transformator este un dispozitiv care vă permite atât creșterea, cât și scăderea tensiunii. Conversia curentului alternativ se realizează cu ajutorul transformatoarelor. Transformatorul constă dintr-un miez de fier închis, pe care sunt așezate două (uneori mai multe) bobine cu înfășurări de sârmă. 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.

3.Consum:

Electronicizarea și automatizarea producției sunt cele mai importante consecințe ale celei de-a doua revoluții industriale sau „microelectronice” în economiile țărilor dezvoltate. Dezvoltarea microelectronicii este direct legată de automatizare complexă, 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. 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 oraș.

Probleme de economisire a energiei. Rusia are perspective enorme de economisire a energiei și, în același timp, este una dintre cele mai risipitoare țări din lume. Economisirea energiei depinde direct de utilizare rațională resursele energetice existente. Pierderile uriașe de energie sunt tipice pentru locuințe și serviciile comunale. Potrivit experților, aproximativ 70% din pierderile de căldură se produc din cauza neglijenței consumatorilor. Adesea, apartamentele au baterii instalate fără reglare a puterii, drept urmare acestea funcționează la capacitate maximă, iar rezidenții trebuie să deschidă ferestrele pentru a reduce temperatura din cameră. Pentru a realiza potențialul de economisire a energiei în locuințe și servicii comunale, este planificată introducerea pe scară largă a dispozitivelor de contorizare, trecerea la standarde obligatorii eficiență energetică pentru clădirile noi și reconstruite, modernizarea sistemelor de alimentare cu căldură pentru clădiri și structuri, introducerea sistemelor de iluminat cu economie de energie, introducerea dispozitivelor și tehnologiilor de economisire a energiei la cazane, stații de epurare a apelor uzate, companii de utilități de apă, furnizează organizatii bugetare dreptul de a dispune de fondurile economisite ca urmare a implementării proiectelor de economisire a energiei pe o perioadă de până la 5 ani și mai mult.

Măsuri de siguranță la manipularea curentului electric. Un curent de 25 V sau mai mult este considerat periculos pentru oameni.În această situație, este necesar să se facă distincția clară între tensiune și curent. Este ultimul care ucide. De exemplu: scânteile albastre ale descărcărilor statice au o tensiune de 7000 V, dar au o putere neglijabilă, în timp ce o tensiune de priză de 220 V, dar cu un curent de 10-16 A poate provoca moartea. Mai mult, trecerea unui curent cu o forță de 30-50 mA prin mușchiul inimii poate provoca deja fibrilația (fâlfâitul) mușchiului inimii și stop cardiac reflex. Cum se va termina acest lucru este destul de clar. Dacă curentul nu atinge inima (și căile electricității în corpul uman sunt foarte bizare), atunci efectul său poate provoca paralizia mușchilor respiratori, ceea ce, de asemenea, nu este de bun augur.

Câmp electromagnetic și unde electromagnetice.Câmp electromagnetic- o formă specială de materie prin care are loc interacțiunea dintre particulele încărcate electric.

Undă electromagnetică- procesul de propagare a unui câmp electromagnetic în spaţiu.

Viteza undelor electromagnetice. Lungimea de undă este coeficientul de viteză împărțit la frecvență.

Principiile comunicațiilor radio. Principiile comunicațiilor radio sunt următoarele. Curentul electric alternativ de înaltă frecvență creat în antena de transmisie provoacă un câmp electromagnetic în schimbare rapidă în spațiul înconjurător, care se propagă sub forma unei unde electromagnetice. Ajungând la antena de recepție, unda electromagnetică induce în ea un curent alternativ la aceeași frecvență la care funcționează emițătorul.