Elektros energijos gamyba, perdavimas ir suvartojimas. Elektros energijos gamyba, perdavimas ir naudojimas

2 vaizdo pamoka: AC problemos

Paskaita: Kintamoji srovė. Elektros energijos gamyba, perdavimas ir suvartojimas

Kintamoji srovė

Kintamoji srovė- tai virpesiai, kurie gali atsirasti grandinėje, prijungus ją prie kintamos įtampos šaltinio.

Tai kintamoji srovė, kuri supa mus visus – jos yra visose butų grandinėse, o laidais perduodama būtent kintamos įtampos srovė. Tačiau beveik visi elektros prietaisai veikia nuolatine elektros energija. Štai kodėl lizdo išleidimo angoje srovė ištaisoma ir nuolatinės srovės pavidalu patenka į buitinius prietaisus.

Tai kintamoji srovė, kurią lengviausia priimti ir perduoti bet kokiu atstumu.

Tirdami kintamąją srovę naudosime grandinę, kurioje sujungsime rezistorių, ritę ir kondensatorių. Šioje grandinėje nustatoma įtampa teisėje:

Kaip žinome, sinusas gali būti neigiamas ir teigiamas. Štai kodėl įtampos vertė gali būti skirtingomis kryptimis. Kai srovės srautas yra teigiamas (prieš laikrodžio rodyklę), įtampa yra didesnė už nulį, kai srovė yra neigiama, ji yra mažesnė už nulį.

Rezistorius grandinėje

Taigi, panagrinėkime atvejį, kai prie kintamosios srovės grandinės prijungtas tik rezistorius. Rezistoriaus varža vadinama aktyvia. Mes apsvarstysime srovę, kuri teka prieš laikrodžio rodyklę per grandinę. Šiuo atveju tiek srovė, tiek įtampa turės teigiamą reikšmę.

Norėdami nustatyti srovę grandinėje, naudokite šią formulę iš Omo dėsnio:

Šiose formulėse aš 0 Ir U 0 - didžiausios srovės ir įtampos vertės. Iš to galime daryti išvadą, kad maksimali srovės vertė yra lygi didžiausios įtampos ir aktyviosios varžos santykiui:

Šie du dydžiai kinta toje pačioje fazėje, todėl dydžių grafikai yra vienodos išvaizdos, bet skirtingos amplitudės.

Kondensatorius grandinėje

Prisiminti! Nepavyko gauti D.C. grandinėje, kurioje yra kondensatorius. Tai vieta, skirta nutraukti srovės srautą ir pakeisti jo amplitudę. Tokiu atveju per tokią grandinę puikiai teka kintamoji srovė, keičiant kondensatoriaus poliškumą.

Nagrinėdami tokią grandinę, manysime, kad joje yra tik kondensatorius. Srovė teka prieš laikrodžio rodyklę, tai yra, ji yra teigiama.

Kaip jau žinome, kondensatoriaus įtampa yra susijusi su jo gebėjimu kaupti krūvį, tai yra, jo dydžiu ir talpa.

Kadangi srovė yra pirmoji krūvio išvestinė, galima nustatyti pagal kokią formulę ją galima apskaičiuoti, suradus paskutinės formulės išvestinę:

Kaip matote, į tokiu atveju srovės stiprumas apibūdinamas kosinuso dėsniu, o įtampos ir krūvio reikšmė – sinuso dėsniu. Tai reiškia, kad funkcijos yra priešingoje fazėje ir grafike atrodo panašiai.

Visi žinome, kad to paties argumento kosinuso ir sinuso funkcijos viena nuo kitos skiriasi 90 laipsnių, todėl galime gauti tokias išraiškas:

Iš čia didžiausią srovės vertę galima nustatyti pagal formulę:

Vardiklio reikšmė yra kondensatoriaus varža. Ši varža vadinama talpine. Jis yra ir žymimas taip:

Didėjant talpai, srovės amplitudės reikšmė mažėja.

Atkreipkite dėmesį, kad šioje grandinėje Ohmo dėsnio naudojimas yra tinkamas tik tuo atveju, kai reikia nustatyti maksimalią srovės vertę; bet kuriuo metu neįmanoma nustatyti srovės naudojant šį dėsnį dėl skirtumo. įtampos ir srovės stiprumo fazės.

Ritė grandinėje

Apsvarstykite grandinę, kurioje yra ritė. Įsivaizduokime, kad jis neturi aktyvaus pasipriešinimo. Tokiu atveju atrodytų, kad niekas neturėtų trukdyti srovei. Tačiau taip nėra. Reikalas tas, kad kai srovė praeina per ritę, pradeda atsirasti sūkurinis laukas, kuris neleidžia srovei praeiti dėl savaiminės indukcijos srovės susidarymo.

Srovės stiprumas įgyja tokią reikšmę:

Vėlgi, matote, kad srovė kinta pagal kosinuso dėsnį, todėl šioje grandinėje yra fazės poslinkis, kurį galima pamatyti grafike:

Taigi didžiausia srovės vertė:

Vardiklyje matome formulę, kuri nustato grandinės indukcinę reaktyvumą.

Kuo didesnė indukcinė varža, tuo mažesnė srovės amplitudė.

Ritė, varža ir kondensatorius grandinėje.

Jei grandinėje vienu metu yra visų tipų varžos, srovės vertę galima nustatyti taip, transformuojant Omo dėsnis:

Vardiklis vadinamas visuminiu pasipriešinimu. Jį sudaro aktyviojo (R) ir reaktyvumo kvadratų suma, susidedanti iš talpinės ir indukcinės. Bendra varža vadinama „impedancija“.

Elektra

Neįsivaizduoju šiuolaikinis gyvenimas nenaudojant elektros prietaisų, kurie veikia naudojant elektros srovės generuojamą energiją. Visa technologinė pažanga pagrįsta elektra.

Gaukite energijos iš elektros srovė turi daug privalumų:

1. Elektros srovę pagaminti gana paprasta, nes visame pasaulyje yra milijardai elektrinių, generatorių ir kitų elektros energijos gamybos įrenginių.

2. Elektra gali būti perduodama dideliais atstumais trumpą laiką ir be didelių nuostolių.

3. Galima elektros energiją paversti mechanine, šviesia, vidine ir kitokia.

Siųsti savo gerą darbą žinių bazėje yra paprasta. Naudokite žemiau esančią formą

Geras darbasį svetainę">

Studentai, magistrantai, jaunieji mokslininkai, kurie naudojasi žinių baze savo studijose ir darbe, bus jums labai dėkingi.

Paskelbta http://www.allbest.ru/

fizikoje

tema: "Elektros gamyba, perdavimas ir vartojimas"

Atlikta:

Mokinys 11A

Chodakova Julija

Mokytojas:

Dubinina Marina Nikolaevna

1. Elektros gamyba

Elektra gaminama elektrinėse, dažnai naudojant elektromechaninius indukcinius generatorius. Yra 2 pagrindiniai elektrinių tipai – šiluminės elektrinės (TPP) ir hidroelektrinės (HE) – skiriasi variklių, kurie suka generatorių rotorius, pobūdžiu.

Energijos šaltinis šiluminėse elektrinėse yra kuras: mazutas, skalūnai, nafta, anglies dulkės. Elektros generatorių rotoriai sukami naudojant garo ir dujų turbinas arba vidaus degimo variklius (ICE).

Kaip žinoma, šiluminių variklių efektyvumas didėja didėjant pradinei darbinio skysčio temperatūrai. Todėl garai, patenkantys į turbiną, pakeliami iki maždaug 550 °C, esant maždaug 25 MPa slėgiui. Šiluminių elektrinių naudingumo koeficientas siekia 40%.

Šiluminėse elektrinėse (CHP) sunaudojama didžioji dalis energijos iš atliekų garų pramonės įmonės ir buities reikmėms. Šiluminių elektrinių efektyvumas gali siekti 60-70%.

Hidroelektrinėse potencinė vandens energija naudojama generatorių rotoriams sukti. Rotorius varo hidraulinės turbinos.

Stoties galia priklauso nuo vandens lygių skirtumo, kurį sukuria užtvanka (slėgis), ir nuo vandens masės, kuri praeina per turbiną per 1 sekundę (vandens srautas).

Dalis Rusijoje suvartojamos elektros energijos (apie 10 proc.) pagaminama atominėse elektrinėse (AE).

2. Elektros perdavimas

Iš esmės šį procesą lydi dideli nuostoliai, susiję su elektros linijų laidų šildymu srove. Pagal Džaulio-Lenco dėsnį, energija, kuri sunaudojama laidams šildyti, yra proporcinga srovės stiprio ir linijos varžos kvadratui, todėl jei linija ilga, elektros perdavimas gali tapti ekonomiškai nenaudingas. Todėl būtina sumažinti srovę, kuri, esant tam tikrai perduodamai galiai, lemia poreikį padidinti įtampą. Kuo ilgesnė elektros linija, tuo pelningiau naudoti aukštesnę įtampą (kai kuriose įtampa siekia 500 kV). Kintamosios srovės generatoriai sukuria įtampą, kuri negali viršyti 20 kV (tai yra dėl naudojamų izoliacinių medžiagų savybių).

Todėl elektrinėse įrengiami pakopiniai transformatoriai, kurie padidina įtampą ir sumažina srovę tiek pat. Elektros vartotojams tiekti reikiama (žema) įtampa elektros perdavimo linijos galuose įrengiami žeminamieji transformatoriai. Įtampos mažinimas paprastai atliekamas etapais.

3. Elektros naudojimas

Elektros energija naudojama beveik visur. Žinoma, didžioji dalis pagaminamos elektros gaunama iš pramonės. Be to, transportas bus pagrindinis vartotojas.

Daugelis geležinkelio linijų jau seniai perėjo prie elektrinės traukos. Namų, miesto gatvių apšvietimas, kaimų ir kaimų pramonės ir buities poreikiai – visa tai taip pat yra didelis elektros energijos vartotojas.

Didelė dalis pagamintos elektros paverčiama mechanine energija. Visi pramonėje naudojami mechanizmai yra varomi elektros varikliais. Elektros vartotojų yra daug, ir jie yra visur.

O elektra gaminama tik keliose vietose. Kyla klausimas dėl elektros perdavimo ir dideli atstumai. Perduodant dideliais atstumais, prarandama daug galios. Daugiausia tai nuostoliai dėl elektros laidų šildymo.

Pagal Joule-Lenz dėsnį šildymui sunaudojama energija apskaičiuojama pagal formulę:

elektros energija atominė šiluminė

Kadangi beveik neįmanoma sumažinti pasipriešinimo iki priimtino lygio, turite sumažinti srovę. Norėdami tai padaryti, padidinkite įtampą. Įprastai stotyse yra pakopiniai generatoriai, o perdavimo linijų gale – žeminamieji transformatoriai. Ir iš jų energija paskirstoma vartotojams.

Elektros energijos poreikis nuolat auga. Norint patenkinti didesnio vartojimo poreikius, yra du būdai:

1. Naujų elektrinių statyba

2. Pažangių technologijų naudojimas.

Efektyvus naudojimas elektros

Pirmasis metodas reikalauja išlaidų didelis skaičius statybos ir finansinių išteklių. Vieną elektrinę pastatyti užtrunka kelerius metus. Be to, pavyzdžiui, šiluminės elektrinės sunaudoja daug neatsinaujinančių gamtos išteklių ir kenkia aplinkai.

Pažangių technologijų naudojimas yra labai teisingas sprendimasŠi problema. Be to, būtina vengti energijos švaistymo ir iki minimumo sumažinti neefektyvų naudojimą.

Paskelbta Allbest.ru

...

Panašūs dokumentai

Šiluminių ir atominių elektrinių, hidroelektrinių ypatumai. Elektros energijos perdavimas ir perskirstymas, naudojimas pramonėje, kasdieniame gyvenime ir transporte. Didėjančios ir mažėjančios įtampos įgyvendinimas naudojant transformatorius.

pristatymas, pridėtas 2015-12-01


Energijos gimimo istorija. Elektrinių tipai ir jų charakteristikos: šiluminė ir hidroelektrinė. Alternatyvūs energijos šaltiniai. Elektros energijos perdavimas ir transformatoriai. Elektros energijos panaudojimo gamyboje, moksle ir kasdieniame gyvenime ypatumai.

pristatymas, pridėtas 2011-01-18


Pramoninė ir alternatyvi energija. Hidroelektrinių, šiluminių ir atominių elektrinių privalumai ir trūkumai. Energijos gamyba nenaudojant tradicinio iškastinio kuro. Efektyvus energijos naudojimas, energijos taupymas.

pristatymas, pridėtas 2016-05-15


Elektros energijos gamyba. Pagrindiniai elektrinių tipai. Šiluminių ir atominių elektrinių įtaka aplinką. Šiuolaikinių hidroelektrinių statyba. Potvynių stočių privalumai. Jėgainių tipų procentas.

pristatymas, pridėtas 2015-03-23


Elektros gamybos procesų šiluminėse kondensacinėse elektrinėse, dujų turbininėse ir kogeneracinėse elektrinėse aprašymas. Hidraulinių ir akumuliacinių elektrinių projektavimo studija. Geoterminė ir vėjo energija.

santrauka, pridėta 2013-10-25


Elektros vaidmuo pramonės procesuose moderni scena, jo gamybos būdas. Bendra schema elektros energijos pramonė. Pagrindinių elektrinių tipų ypatumai: branduoliniai, šiluminiai, hidro ir vėjo generatoriai. Elektros energijos pranašumai.

pristatymas, pridėtas 2011-12-22


Elektros gamyba kaip jos gamyba konvertuojant iš kitų energijos rūšių, naudojant specialią techniniai prietaisai. funkcijos, pramoninės ir alternatyviosios energijos technologijas ir efektyvumą. Elektrinių tipai.

pristatymas, pridėtas 2013-11-11


Elektros ir šiluminės energijos gamyba. Hidraulinės elektrinės. Alternatyvių energijos šaltinių naudojimas. Elektros apkrovų paskirstymas tarp elektrinių. Elektros ir šiluminės energijos perdavimas ir suvartojimas.

pamoka, pridėta 2012-04-19


Energijos taupymo, energijos išteklių, gamybos, konversijos, perdavimo ir naudojimo pagrindai įvairių tipų energijos. Tradiciniai metodai gauti šiluminę ir elektros energiją. Elektros energijos gamybos ir vartojimo struktūra.

santrauka, pridėta 2010-09-16


Pasaulio lyderiai branduolinės energijos gamybos srityje. Atominių elektrinių klasifikacija. Jų veikimo principas. Tipai ir cheminė sudėtis branduolinis kuras ir energijos gavimo iš jo esmė. Nutekėjimo mechanizmas grandininė reakcija. Urano radimas gamtoje.

Elektros perdavimas yra procesas, apimantis elektros energijos tiekimą vartotojams. Elektra gaminama nuotoliniuose generavimo šaltiniuose (elektrinėse) didžiuliais generatoriais, naudojant anglį, gamtines dujas, vandenį, branduolių dalijimąsi ar vėją.

Srovė perduodama per transformatorius, kurie padidina jos įtampą. Būtent aukšta įtampa yra ekonomiškai naudinga perduodant energiją dideliais atstumais. Aukštos įtampos elektros linijos driekiasi visoje šalyje. Per juos elektros srovė pasiekia prie didžiųjų miestų esančias pastotes, kuriose jos įtampa sumažinama ir siunčiama į mažas (skirstymo) elektros linijas. Elektros srovė keliauja paskirstymo linijomis visose miesto vietose ir patenka į transformatorių dėžes. Transformatoriai sumažina įtampą iki tam tikros standartinės vertės, kuri yra saugi ir reikalinga buitiniams prietaisams veikti. Srovė į namus patenka per laidus ir praeina per skaitiklį, kuris rodo sunaudotos energijos kiekį.

Transformatorius yra statinis įtaisas, kuris vienos įtampos kintamąją elektros srovę paverčia kitos įtampos kintamąja srove, nekeičiant jos dažnio. Jis gali veikti tik kintamąja srove.

Pagrindinės transformatoriaus konstrukcijos dalys

Įrenginys susideda iš trijų pagrindinių dalių:

1. Pirminė transformatoriaus apvija. Posūkių skaičius N 1.
2. Uždaros formos šerdis, pagaminta iš minkštos magnetinės medžiagos (pavyzdžiui, plieno).
3. Antrinė apvija. Posūkių skaičius N 2.

Diagramose transformatorius pavaizduotas taip:

Veikimo principas

Galios transformatoriaus veikimas pagrįstas įstatymu elektromagnetinė indukcija Faradėjus.

Tarp dviejų atskirų apvijų (pirminės ir antrinės), kurias jungia bendras magnetinis srautas, atsiranda abipusė indukcija. Abipusė indukcija yra procesas, kurio metu pirminė apvija indukuoja įtampą antrinėje apvijoje, esančioje arti jos.

Pirminė apvija gauna kintamąją srovę, kuri, prijungus prie maitinimo šaltinio, sukuria magnetinį srautą. Magnetinis srautas praeina per šerdį ir, kadangi laikui bėgant kinta, antrinėje apvijoje sužadina sukeltą emf. Srovės įtampa antroje apvijoje gali būti mažesnė nei pirmosios, tada transformatorius vadinamas žeminamuoju transformatoriumi. Pakopinio transformatoriaus antrinėje apvijoje yra didesnė srovės įtampa. Dabartinis dažnis išlieka nepakitęs. Efektyviai mažinant ar didinant įtampą elektros galios padidinti negalima, todėl srovė transformatoriaus išėjime atitinkamai didinama arba mažinama.

Apvijų įtampos amplitudės vertėms gali būti parašyta tokia išraiška:

k - transformacijos koeficientas.

Aukštinamajam transformatoriui k>1, o žemesniam transformatoriui - k<1.

Veikiant tikram įrenginiui, visada prarandama energija:

• apvijos įkaista;
• darbas skiriamas šerdies įmagnetinimui;
• Šerdyje kyla Foucault srovės (jos turi šiluminį poveikį masyviam šerdiui).

Siekiant sumažinti šildymo nuostolius, transformatorių šerdys gaminamos ne iš vieno metalo gabalo, o iš plonų plokščių, tarp kurių yra dielektrikas.

>> Elektros energijos gamyba ir naudojimas

§ 39 ELEKTROS ENERGIJOS GAMYBA IR NAUDOJIMAS

Šiais laikais energijos gamybos ir vartojimo lygis yra vienas iš svarbiausių pramonės gamybos jėgų išsivystymo rodiklių. Pagrindinį vaidmenį čia atlieka elektra – universaliausia ir patogiausia naudoti energijos forma. Jei energijos suvartojimas pasaulyje padvigubėja per maždaug 25 metus, tai per 10 metų elektros suvartojimas vidutiniškai padidėja 2 kartus. Tai reiškia, kad į elektros energiją paverčiama vis daugiau energiją einančių procesų.

Energijos gamyba. Elektra gaminama didelėse ir mažose elektrinėse, daugiausia naudojant elektromechaninius indukcinius generatorius. Yra du pagrindiniai elektrinių tipai: šiluminė ir hidroelektrinė. Šios jėgainės skiriasi varikliais, kurie suka generatoriaus rotorius.

Šiluminėse elektrinėse energijos šaltinis yra kuras: anglis, dujos, nafta, mazutas, skalūnai. Elektros generatorių rotoriai varomi garo ir dujų turbinomis arba vidaus degimo varikliais. Ekonomiškiausios yra didelės šiluminės garo turbininės elektrinės (sutrumpintai TPP). Dauguma mūsų šalies šiluminių elektrinių kaip kurą naudoja anglies dulkes. Norint pagaminti 1 kWh elektros energijos, sunaudojama keli šimtai gramų anglies. Garo katile per 90% kuro išskiriamos energijos perduodama garui. Turbinoje garo purkštukų kinetinė energija perduodama rotoriui. Turbinos velenas yra standžiai sujungtas su generatoriaus velenu. Garo turbogeneratoriai yra labai greiti: rotoriaus greitis siekia kelis tūkstančius per minutę.

Iš 10 klasės fizikos kurso žinoma, kad šilumos variklių efektyvumas didėja didėjant šildytuvo temperatūrai ir atitinkamai pradinei darbinio skysčio (garų, dujų) temperatūrai. Todėl į turbiną patenkantys garai yra pakeliami iki aukštų parametrų: temperatūra - beveik 550 ° C ir slėgis - iki 25 MPa. Koeficientas naudingas veiksmas TPP siekia 40 proc. Didžioji dalis energijos prarandama kartu su karštais išmetamųjų dujų garais. Energijos transformacijos parodytos 5.5 pav. parodytoje diagramoje.

Šiluminės elektrinės – vadinamosios kombinuotos šilumos ir elektros jėgainės (CHP) – leidžia nemažą dalį energijos iš atliekų garų panaudoti pramonės įmonėse ir buitinėms reikmėms (šildymui ir karšto vandens tiekimui). Dėl to šiluminės elektrinės efektyvumas siekia 60-70%. Šiuo metu Rusijoje šiluminės elektrinės tiekia apie 40% visos elektros energijos ir aprūpina elektra bei šiluma šimtus miestų.

Hidroelektrinės (HE) naudoja potencialią vandens energiją generatoriaus rotoriams sukti. Elektros generatorių rotoriai varomi hidraulinėmis turbinomis. Tokios stoties galia priklauso nuo užtvankos sukuriamo vandens lygių skirtumo (slėgio) ir nuo kas sekundę per turbiną pratekančio vandens masės (vandens srautas). Energijos transformacijos parodytos 5.6 pav. parodytoje diagramoje.

Hidroelektrinės suteikia apie 20% visos mūsų šalyje pagaminamos elektros energijos.

Branduolinės elektrinės (AE) vaidina svarbų vaidmenį energetikos sektoriuje. Šiuo metu atominės elektrinės Rusijoje pagamina apie 10 proc.

Elektros naudojimas. Pagrindinis elektros energijos vartotojas yra pramonė, kuriai pagaminama apie 70 proc. Transportas taip pat yra pagrindinis vartotojas. Visi didelis kiekis geležinkelio linijos pertvarkomos į elektrinę trauką. Beveik visi kaimai ir kaimai elektros energiją iš elektrinių gauna pramonės ir buities reikmėms. Visi žino apie elektros naudojimą namų apšvietimui ir buitiniams elektros prietaisams.

Didžioji sunaudotos elektros dalis dabar paverčiama mechanine energija. Beveik visos pramonės mašinos yra varomos elektros varikliais. Jie yra patogūs, kompaktiški ir leidžia automatizuoti gamybą.

Apie trečdalį pramonės suvartojamos elektros energijos sunaudojama technologiniams tikslams (elektrinis suvirinimas, metalų šildymas ir lydymas elektra, elektrolizė ir kt.).

Šiuolaikinė civilizacija neįsivaizduojama be plačiai paplitusio elektros energijos naudojimo. Per avariją sutrikęs elektros tiekimas dideliam miestui paralyžiuoja jo gyvenimą.

1. Pateikite mašinų ir mechanizmų, kurie visiškai nenaudotų elektros srovės, pavyzdžius!
2. Ar buvote šalia elektros srovės generatoriaus ne didesniu kaip 100 m atstumu!
3. Ko netektų didmiesčio gyventojai sugedus elektros tinklui!

Myakishev G. Ya., fizika. 11 klasė: mokomoji. bendrajam lavinimui institucijos: pagrindinės ir profilio. lygiai / G. Ya. Myakishev, B. V. Buchovtsev, V. M. Charugin; Redaguota V. I. Nikolajeva, N. A. Parfentieva. - 17 leidimas, pataisytas. ir papildomas - M.: Išsilavinimas, 2008. - 399 p.: iliustr.

Fizika ir astronomija 11 klasei atsisiųsti nemokamai, pamokų planai, pasiruošimas mokyklai internetu

Pamokos turinys pamokų užrašai remiančios kadrinės pamokos pristatymo pagreitinimo metodus interaktyvios technologijos Praktika užduotys ir pratimai savikontrolės seminarai, mokymai, atvejai, užduotys namų darbai diskusija klausimai retoriniai mokinių klausimai Iliustracijos garso, vaizdo klipai ir multimedija nuotraukos, paveikslėliai, grafika, lentelės, diagramos, humoras, anekdotai, anekdotai, komiksai, palyginimai, posakiai, kryžiažodžiai, citatos Priedai tezės straipsniai gudrybės smalsiems lopšiai vadovėliai pagrindinis ir papildomas terminų žodynas kita Vadovėlių ir pamokų tobulinimasklaidų taisymas vadovėlyje vadovėlio fragmento atnaujinimas, naujovių elementai pamokoje, pasenusių žinių keitimas naujomis Tik mokytojams tobulos pamokos kalendorinis planas metams Gairės diskusijų programos Integruotos pamokos