Elektrik enerjisi, çeşitli ölçeklerdeki enerji santrallerinde, esas olarak indüksiyonlu elektromekanik jeneratörler kullanılarak üretilmektedir.

Güç üretimi

İki ana tip enerji santrali vardır:

1. Termal.

2. Hidrolik.

Bu bölünmeye jeneratör rotorunu döndüren motor tipi neden olur. İÇİNDE termal Enerji santralleri yakıtı enerji kaynağı olarak kullanır: kömür, gaz, petrol, bitümlü şist, akaryakıt. Rotor buhar gaz türbinleri tarafından tahrik edilir.

En ekonomik olanı termal buhar türbinli enerji santralleridir (TES). Maksimum verimlilikleri% 70'e ulaşır. Bu, endüstriyel işletmelerde atık buharın kullanıldığı gerçeğini dikkate alır.

Açık hidroelektrik santraller Rotoru döndürmek için suyun potansiyel enerjisi kullanılır. Rotor hidrolik türbinler tarafından tahrik edilir. İstasyonun gücü, türbinden geçen suyun basıncına ve kütlesine bağlı olacaktır.

Elektrik kullanımı

Elektrik enerjisi hemen hemen her yerde kullanılmaktadır. Kesinlikle, çoğuÜretilen elektriğin büyük bir kısmı sanayiden geliyor. Ayrıca ulaşım da önemli bir tüketici olacak.

Birçok demiryolu hattı uzun süredir elektrikli çekişe geçmiş durumda. Evlerin aydınlatılması, şehir sokakları, köylerin ve köylerin endüstriyel ve evsel ihtiyaçları - bunların hepsi aynı zamanda büyük bir elektrik tüketicisidir.

Üretilen elektriğin büyük bir kısmı mekanik enerjiye dönüştürülür. Endüstride kullanılan tüm mekanizmalar elektrik motorları ile tahrik edilmektedir. Çok sayıda elektrik tüketicisi var ve bunlar her yerde bulunuyor.

Ve elektrik sadece birkaç yerde üretiliyor. Elektriğin uzun mesafelerde iletimi ile ilgili soru ortaya çıkıyor. Uzun mesafelerde iletim yaparken çok fazla güç kaybı olur. Bunlar esas olarak elektrik kablolarının ısınmasından kaynaklanan kayıplardır.

Joule-Lenz yasasına göre ısıtma için harcanan enerji şu formülle hesaplanır:

Direnci kabul edilebilir bir seviyeye indirmek neredeyse imkansız olduğundan akımı azaltmanız gerekir. Bunu yapmak için voltajı artırın. Tipik olarak istasyonlarda yükseltici jeneratörler bulunur ve iletim hatlarının sonunda düşürücü transformatörler bulunur. Ve onlardan enerji tüketicilere dağıtılıyor.

İhtiyaç var elektrik enerjisi sürekli artıyor. Artan tüketim taleplerini karşılamak için iki yol vardır:

1. Yeni enerji santrallerinin inşaatı

2. İleri teknolojilerin kullanılması.

Elektriğin verimli kullanımı

İlk yöntem, çok sayıda inşaat ve mali kaynağın harcanmasını gerektirir. Bir enerji santralinin inşası birkaç yıl alır. Ayrıca örneğin termik santraller çok fazla yenilenemeyen enerji tüketiyor. doğal Kaynaklar ve çevreye zarar verirsiniz.

Alternatif voltaj dönüştürülebilir - artırılabilir veya azaltılabilir.

Gerilimi dönüştürmek için kullanılabilecek cihazlartransformatörler denir. Transformatörlerin çalışması aşağıdakilere dayanmaktadır: elektromanyetik indüksiyon olgusu.

Trafo cihazı

Transformatör şunlardan oluşur: üzerine iki bobinin yerleştirildiği ferromanyetik çekirdek.

Birincil sargı denir alternatif bir voltaj kaynağına U bağlı bobin 1 .

İkincil sargı denir elektrik enerjisi tüketen cihazlara bağlanabilen bobin.

Elektrik enerjisi tüketen cihazlar Bir yük görevi görür ve bunların arasında alternatif bir U voltajı oluşturulur. 2 .

Eğer sen 1 >U 2 , O transformatöre düşürücü transformatör denir ve eğer sen 2 >U 1 - sonra artıyor.

Çalışma prensibi

Birincil sargıda alternatif bir akım yaratılır, bu nedenle içinde alternatif bir manyetik akı oluşturulur. Bu akı ferromanyetik çekirdekte kapalıdır ve her iki sargının her dönüşüne nüfuz eder. Her iki sargının her bir sarımında aynı indüklenen emk ortaya çıkare Ben 0 

Eğer n 1 ve n 2 sırasıyla birincil ve ikincil sargılardaki sarım sayısı ise, o zaman

Birincil sargıda indüksiyon EMF'si e Ben 1 = N 1 * e Ben 0  İkincil sargıda indüksiyon EMF'si e Ben 2 = N 1 * e Ben 0 

Neredee Ben 0  - İkincil ve birincil bobinin bir dönüşünde ortaya çıkan indüksiyon emk'si .

1. Elektrik iletimi

P
Elektrik enerjisinin santrallerden santrallere iletilmesi büyük şehirler veya binlerce kilometre uzaklıktaki sanayi merkezleri karmaşık bir bilimsel ve teknik sorundur. Isıtma kablolarının enerji (güç) kayıpları aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir

Tellerin ısınmasından kaynaklanan kayıpları azaltmak için voltajı arttırmak gerekir. Tipik olarak, elektrik hatları 400-500 voltaj için inşa edilir kV, satırlardayken 50 frekansında alternatif akım kullanılıyor Hz. Şekilde elektrik santralinden tüketiciye giden elektrik iletim hattının bir diyagramı gösterilmektedir. Diyagram, transformatörlerin güç aktarımında kullanımı hakkında bir fikir vermektedir.

41. Elektromanyetik alan ve elektromanyetik dalgalar. Elektromanyetik dalgaların hızı. Elektromanyetik dalgaların özellikleri. Maxwell'in teorisinin fikirleri

Elektromanyetik dalgaların varlığı, 1864 yılında büyük İngiliz fizikçi J. Maxwell tarafından teorik olarak tahmin edildi. Maxwell bu kavramı fiziğe tanıttı girdap elektrik alanı ve yasanın yeni bir yorumunu önerdi elektromanyetik indüksiyon, 1831 yılında Faraday tarafından keşfedilmiştir.

Manyetik alandaki herhangi bir değişiklik, çevredeki alanda bir girdap elektrik alanı oluşturur. .

Maxwell ters sürecin varlığını varsaydı:

Zamanla değişen bir elektrik alanı, çevredeki alanda bir manyetik alan oluşturur.

Manyetik ve elektrik alanların karşılıklı olarak üretilmesi süreci bir kez başladıktan sonra sürekli olarak devam etmeli ve uzayda giderek daha fazla yeni alan yakalamalıdır.

Çözüm:

Maddenin özel bir şekli vardır – elektromanyetik alan – birbirini üreten girdaplı elektrik ve manyetik alanlardan oluşur.

Elektromanyetik alan karakterize edilir iki vektör miktarı - gerilime girdap elektrik alanı ve indüksiyonİÇİNDE manyetik alan.

Değişen girdap elektrik ve manyetik alanlarının uzayda yayılma sürecine denir.elektromanyetik dalga.

Maxwell'in hipotezi yalnızca teorik bir varsayımdı ve deneysel doğrulaması yoktu, ancak Maxwell buna dayanarak elektrik ve manyetik alanların karşılıklı dönüşümlerini tanımlayan tutarlı bir denklem sistemi, yani bir denklem sistemi yazmayı başardı. elektromanyetik alan(Maxwell denklemleri)

K kategorisi: Elektrik tesisatı işi

Elektrik enerjisi üretimi

Elektrik enerjisi (elektrik), enerjinin en gelişmiş türü olup, malzeme üretiminin her alanında ve dalında kullanılmaktadır. Avantajları arasında uzun mesafelerde iletim ve diğer enerji türlerine (mekanik, termal, kimyasal, ışık vb.) dönüşüm olasılığı yer alır.

Elektrik enerjisi özel işletmelerde üretilir - diğer enerji türlerini elektrik enerjisine dönüştüren elektrik santralleri: kimyasal, yakıt, su, rüzgar, güneş, nükleer enerji.

Elektriği uzun mesafelere iletme yeteneği, yakıt yerlerinin yakınında veya yüksek su nehirleri üzerinde enerji santralleri kurmayı mümkün kılar; bu, büyük miktarlarda yakıtın elektrik tüketicilerinin yakınında bulunan enerji santrallerine taşınmasından daha ekonomiktir.

Kullanılan enerji türüne bağlı olarak enerji santralleri termik, hidrolik ve nükleer olarak ayrılır. Rüzgar enerjisi ve güneş ısısı kullanan enerji santralleri hâlâ endüstriyel önemi olmayan düşük güçlü elektrik kaynaklarıdır.

Termik santrallerde kullanılır Termal enerji katı yakıtın (kömür, turba, bitümlü şist), sıvı (fuel oil) ve gaz halindeki (doğal gaz ve metalurji tesislerinde - yüksek fırın ve kok fırını gazı) kazan fırınlarında yakılmasıyla elde edilir.

Termal enerji, türbinin dönmesiyle mekanik enerjiye, türbine bağlı bir jeneratörde elektrik enerjisine dönüştürülür. Jeneratör bir elektrik kaynağı haline gelir. Termik santraller birincil motor tipine göre ayırt edilir: buhar türbini, buhar motoru, içten yanmalı motor, lokomotif, gaz türbini. Ayrıca buhar türbinli enerji santralleri yoğuşmalı ve ısıtmalı santraller olarak ikiye ayrılmaktadır. Yoğuşmalı istasyonlar tüketicilere yalnızca elektrik enerjisi sağlar. Egzoz buharı bir soğutma döngüsünden geçer ve yoğuşmaya dönüşerek tekrar kazana verilir.

Tüketicilere ısı ve elektrik sağlanması, kombine ısı ve enerji santralleri (CHP) adı verilen ısıtma istasyonları tarafından gerçekleştirilmektedir. Bu istasyonlarda termal enerjinin yalnızca bir kısmı elektrik enerjisine dönüştürülmekte ve esas olarak enerji temini için harcanmaktadır. endüstriyel Girişimcilik ve enerji santrallerinin, buharın ve sıcak suyun yakınında bulunan diğer tüketiciler.

Hidroelektrik santraller (HES), santraller için tükenmez bir enerji kaynağı olan nehirler üzerine kuruludur. Yaylalardan ovalara doğru akarlar ve bu nedenle mekanik iş. Hidroelektrik santraller dağ nehirleri üzerine doğal su basıncı kullanılarak inşa edilir. Ova nehirlerinde, barajın her iki tarafındaki su seviyesi farkından dolayı baraj inşaatı ile yapay olarak basınç yaratılır. Hidroelektrik santrallerdeki ana motorlar, su akışının enerjisinin mekanik enerjiye dönüştürüldüğü hidrolik türbinlerdir.

Su, hidrolik türbinin pervanesini ve jeneratörü döndürürken, hidrolik türbinin mekanik enerjisi jeneratörün ürettiği elektrik enerjisine dönüştürülür. Bir hidroelektrik santralinin inşası, elektrik üretme sorununun yanı sıra, ulusal ekonomik öneme sahip diğer sorunların bir kompleksini de çözer - nehirlerin navigasyonunun iyileştirilmesi, kurak alanların sulanması ve sulanması, şehirlere ve endüstriyel işletmelere su temininin iyileştirilmesi .

Nükleer enerji santralleri (NPP'ler), organik yakıtla çalışmayan, ancak atom çekirdeğinin bölünmesi sırasında elde edilen ısıyı enerji kaynağı olarak kullanan termal buhar türbini istasyonları olarak sınıflandırılır. nükleer yakıt(yakıt), - uranyum veya plütonyum. Nükleer santrallerde kazan ünitelerinin rolü nükleer reaktörler ve buhar jeneratörleri tarafından gerçekleştirilir.

Tüketicilere elektrik temini, öncelikle bir dizi enerji santralini birbirine bağlayan elektrik ağlarından gerçekleştirilir. Enerji santrallerinin ortak bir elektrik şebekesi üzerinde paralel çalışması, yükün santraller arasında rasyonel dağılımını, elektriğin en ekonomik üretimini, istasyonların kurulu kapasitesinin daha iyi kullanılmasını, tüketicilere elektrik tedarikinin güvenilirliğinin arttırılmasını ve elektrik enerjisinin tüketicilere arzını sağlar. frekans ve voltajda normal kalite göstergelerine sahiptirler.

Birleşme ihtiyacı, santrallerin eşit olmayan yükünden kaynaklanmaktadır. Tüketicinin elektriğe olan talebi yalnızca gün içinde değil, yılın farklı zamanlarında da önemli ölçüde değişmektedir. Kışın aydınlatma için elektrik tüketimi artıyor. İÇİNDE tarım Yaz aylarında tarla çalışmaları ve sulama için büyük miktarlarda elektriğe ihtiyaç duyulmaktadır.

İstasyonların yük derecesindeki fark, özellikle elektrik tüketim alanları doğudan batıya doğru birbirinden önemli ölçüde uzak olduğunda fark edilir, bu da sabah ve akşam maksimum yük saatlerinin farklı zamanlamasıyla açıklanır. Tüketicilere güvenilir güç kaynağı sağlamak ve Türkiye'de faaliyet gösteren enerji santrallerinin gücünden daha fazla yararlanmak farklı modlar yüksek gerilim elektrik şebekeleri kullanılarak enerji veya elektrik sistemleri halinde birleştirilirler.

Rejimin ortaklığı ve elektrik ve termal enerjinin üretim ve tüketim sürecinin sürekliliği ile birbirine bağlanan enerji santralleri, enerji nakil hatları ve ısıtma ağlarının yanı sıra elektrik ve termal enerji alıcıları kümesine denir. bir enerji sistemi (enerji sistemi). Trafo merkezlerinden ve çeşitli voltajlardaki elektrik hatlarından oluşan bir elektrik sistemi, elektrik şebekesinin bir parçasıdır.

Bireysel bölgelerin enerji sistemleri paralel çalışma için birbirine bağlanır ve örneğin SSCB'nin Avrupa kısmının Birleşik Enerji Sistemi (UES), Sibirya, Kazakistan, Orta Asya'nın entegre sistemleri gibi büyük sistemler oluşturur. .

Kombine ısı ve enerji santralleri ve fabrika enerji santralleri genellikle trafo merkezleri aracılığıyla 6 ve 10 kV jeneratör voltaj hatları veya daha yüksek voltaj hatları (35 kV ve üstü) aracılığıyla en yakın güç sisteminin elektrik ağına bağlanır. Güçlü bölgesel enerji santralleri tarafından üretilen enerji, tüketicilere yüksek gerilim hatları (110 kV ve üzeri) aracılığıyla beslenmek üzere elektrik şebekesine aktarılmaktadır.

- Elektrik enerjisi üretimi

ELEKTRODİNAMİK

Elektromanyetik indüksiyon olgusu kapalı bir devrede elektrik akımının oluşmasından oluşur manyetik akıda herhangi bir değişiklik bu konturun sınırladığı yüzey boyunca.

Alternatif akım- Bu elektrik gücü zamanla bir şekilde değişir.

Trafo- Bu, alternatif voltajı artırmak veya azaltmak için kullanılan bir cihazdır.

1. Üretim:

Termik santral (TPP), fosil yakıtların yanması sırasında ortaya çıkan termal enerjinin dönüştürülmesi sonucu elektrik enerjisi üreten bir enerji santralidir.

Termik santrallerde yakıtın kimyasal enerjisi önce mekanik enerjiye, daha sonra da elektrik enerjisine dönüştürülür. Böyle bir enerji santralinin yakıtı kömür, turba, gaz, bitümlü şist ve akaryakıt olabilir.

2. Aktarım:

Transformatör, voltajı hem artırmanıza hem de azaltmanıza olanak tanıyan bir cihazdır. Alternatif akımın dönüşümü transformatörler kullanılarak gerçekleştirilir. Transformatör, üzerine tel sargılı iki (bazen daha fazla) bobinin yerleştirildiği kapalı bir demir çekirdekten oluşur. Birincil sargı adı verilen sargılardan biri, alternatif bir voltaj kaynağına bağlanır. “Yükün” bağlı olduğu ikinci sargıya, yani elektrik tüketen alet ve cihazlara ikincil denir. Bir transformatörün çalışması elektromanyetik indüksiyon olgusuna dayanmaktadır. Alternatif akım birincil sargıdan geçtiğinde, demir çekirdekte her sargıda indüklenen bir emk'yi uyaran alternatif bir manyetik akı belirir.

3. Tüketim:

Üretimin elektronikleşmesi ve otomasyonu, gelişmiş ülke ekonomilerindeki “ikinci sanayi” ya da “mikroelektronik” devriminin en önemli sonuçlarıdır. Mikroelektroniğin gelişimi doğrudan ilişkilidir. karmaşık otomasyon 1971'de mikroişlemcinin - çalışmalarını kontrol etmek için çeşitli cihazlara yerleştirilmiş bir mikroelektronik mantıksal cihaz - icadından sonra niteliksel olarak yeni bir aşaması başladı. İletişim ve iletişim alanındaki bilim çok hızlı gelişiyor. Uydu iletişimi artık yalnızca uluslararası iletişim aracı olarak değil, aynı zamanda günlük yaşamda da kullanılıyor; uydu antenleri şehirde nadir değildir.

Enerji tasarrufu sorunları. Rusya'nın enerji tasarrufu konusunda muazzam beklentileri var ve aynı zamanda dünyadaki en israfçı ülkelerden biri. Enerji tasarrufu doğrudan şunlara bağlıdır: akılcı kullanım Mevcut enerji kaynakları. Büyük enerji kayıpları konut ve toplumsal hizmetler için tipiktir. Uzmanlara göre ısı kayıplarının yaklaşık %70'i tüketicilerin ihmalinden kaynaklanıyor. Çoğu zaman dairelerde güç regülasyonu olmayan piller bulunur, bunun sonucunda tam kapasiteyle çalışırlar ve sakinler odadaki sıcaklığı azaltmak için pencereleri açmak zorunda kalırlar. Konut ve toplumsal hizmetlerde enerji tasarrufu potansiyelini gerçekleştirmek için ölçüm cihazlarının yaygın olarak tanıtılması, zorunlu standartlar yeni ve yeniden inşa edilmiş binalar için enerji verimliliği, binalar ve yapılar için ısı tedarik sistemlerinin modernleştirilmesi, enerji tasarruflu aydınlatma sistemlerinin tanıtılması, kazan dairelerinde, atık su arıtma tesislerinde, su hizmet şirketlerinde enerji tasarrufu sağlayan cihaz ve teknolojilerin tanıtılması, sağlanması bütçe kuruluşları 5 yıla kadar ve daha uzun bir süre için enerji tasarrufu projelerinin uygulanması sonucunda tasarruf edilen fonları elden çıkarma hakları.

Elektrik akımıyla çalışırken güvenlik önlemleri. 25 V'tan itibaren akım insanlar için tehlikeli kabul edilir. Bu durumda voltaj ve akım gücü arasında net bir ayrım yapmak gerekir. Öldüren sonuncudur. Örneğin: statik deşarjların mavi kıvılcımları 7000 V'luk bir gerilime sahiptir, ancak ihmal edilebilir bir güce sahipken, 220 V'luk bir soket voltajı ancak 10-16 A akımla ölüme neden olabilir. Üstelik kalp kasından 30-50 mA kuvvette bir akımın geçmesi zaten kalp kasının fibrilasyonuna (çırpınmasına) ve refleks kalp durmasına neden olabilir. Bunun nasıl sonuçlanacağı oldukça açık. Akım kalbe dokunmazsa (ve insan vücudundaki elektriğin yolları çok tuhafsa), etkisi solunum kaslarının felce uğramasına neden olabilir ve bu da iyiye işaret değildir.

Elektromanyetik alan ve elektromanyetik dalgalar.Elektromanyetik alan- elektrik yüklü parçacıklar arasında etkileşimin meydana geldiği özel bir madde biçimi.

Elektromanyetik dalga- elektromanyetik alanın uzayda yayılma süreci.

Elektromanyetik dalgaların hızı. Dalga boyu, hızın frekansa bölümüdür.

Radyo iletişiminin ilkeleri. Radyo iletişiminin ilkeleri aşağıdaki gibidir. Verici antende oluşturulan yüksek frekanslı alternatif elektrik akımı, çevredeki alanda hızla değişen ve elektromanyetik dalga şeklinde yayılan bir elektromanyetik alana neden olur. Alıcı antene ulaşmak, elektromanyetik dalga vericinin çalıştığı frekansta alternatif akımı indükler.