Rezumatul lecției „producția și utilizarea energiei electrice”. Producția, transportul și consumul de energie electrică. Transformator

Transportul energiei electrice este un proces care presupune furnizarea de energie electrică a consumatorilor. Electricitatea este produsă din surse de generare la distanță (centrale electrice) de către generatoare uriașe care folosesc cărbune, gaz natural, apă, dezintegrare atomică sau vânt.

Curentul este transmis prin transformatoare, care îi cresc tensiunea. Este o tensiune înaltă care este benefică din punct de vedere economic atunci când se transmite energie pe distanțe lungi. Linii de înaltă tensiune liniile de transport electric se extind în toată țara. Dupa parerea lor electricitate ajunge la substațiile din apropierea orașelor mari, unde tensiunea acestuia este redusă și trimisă la liniile electrice mici (de distribuție). Curentul electric circulă prin liniile de distribuție în fiecare zonă a orașului și ajunge în cutii de transformatoare. Transformatoarele reduc tensiunea la o anumită valoare standard care este sigură și necesară pentru funcționarea dispozitivelor de uz casnic. Curentul intră în casă prin fire și trece printr-un contor care arată cantitatea de energie consumată.

Transformatorul este un dispozitiv static care transformă curentul electric alternativ de o tensiune în curent alternativ tensiune diferită fără a-i modifica frecvența. Poate funcționa numai pe curent alternativ.

Principalele părți structurale ale transformatorului

Dispozitivul este format din trei părți principale:

1. Înfășurarea primară a transformatorului. Numărul de spire N 1.
2. Un miez în formă închisă dintr-un material magnetic moale (de exemplu, oțel).
3. Înfășurare secundară. Numărul de spire N 2.

În diagrame, transformatorul este reprezentat după cum urmează:

Principiul de funcționare

Funcționarea unui transformator de putere se bazează pe lege inductie electromagnetica Faraday.

Între două înfășurări separate (primar și secundar), care sunt conectate printr-un flux magnetic comun, are loc inducția reciprocă. Inducția reciprocă este procesul prin care o înfășurare primară induce o tensiune într-o înfășurare secundară situată în imediata apropiere a acesteia.

Înfășurarea primară primește curent alternativ, care produce flux magnetic atunci când este conectat la o sursă de alimentare. Flux magnetic trece prin miez și deoarece se modifică în timp, excită o fem indusă în înfășurarea secundară. Tensiunea curentă de pe a doua înfășurare poate fi mai mică decât pe prima, apoi transformatorul se numește transformator coborâtor. Transformatorul de creștere are o tensiune de curent mai mare pe înfășurarea secundară. Frecvența actuală rămâne neschimbată. Scăderea sau creșterea efectivă a tensiunii nu poate crește puterea electrică, astfel încât curentul la ieșirea transformatorului este mărit sau micșorat proporțional în mod corespunzător.

Pentru valorile de amplitudine ale tensiunii de pe înfășurări, se poate scrie următoarea expresie:

k - coeficientul de transformare.

Pentru un transformator step-up k>1, iar pentru un transformator descendente - k<1.

În timpul funcționării unui dispozitiv real, există întotdeauna pierderi de energie:

• înfășurările se încălzesc;
• se cheltuiește munca pentru magnetizarea miezului;
• Curenții Foucault apar în miez (au un efect termic asupra miezului masiv).

Pentru a reduce pierderile de încălzire, miezurile transformatorului sunt realizate nu dintr-o singură bucată de metal, ci din plăci subțiri, între care se află un dielectric.

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.

Centralele termice folosesc energia termică obținută 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 aprovizionarea cu abur și apă caldă a întreprinderilor industriale și a altor consumatori aflați în imediata apropiere a centralelor electrice.

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 să efectueze lucrări mecanice. 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, ci folosesc ca sursă de energie căldura obținută în timpul fisiunii nucleelor ​​atomilor de combustibil (combustibil) nuclear - 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 de calitate normali 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 este nevoie de energie electrică în cantități mari 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 alimentare fiabilă a consumatorilor și pentru a folosi mai deplin puterea centralelor care funcționează în diferite moduri, 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).

UTILIZAREA ENERGIEI ELECTRICE ÎN DIVERSE DOMENIILE ȘTIINȚEI
ȘI INFLUENȚA ȘTIINȚEI ASUPRA UTILIZĂRII ELECTRICITĂȚII ÎN VIAȚĂ

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. Electronicizarea 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 folosiți astăzi aparțin așa-numitei prime generații și sunt folosiți la sudare, tăiere, presare, acoperire etc. A doua generație de roboți care îi înlocuiesc sunt echipați cu dispozitive pentru recunoașterea mediului. Iar roboții „inteligenti” 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 de cercetare științifică sunt diverse - numeroase instrumente de măsură, acceleratoare, microscoape electronice, scanere de imagistică prin rezonanță magnetică etc. Cea mai mare parte a acestor instrumente ale științei experimentale sunt alimentate de energie electrică.

Dar știința nu folosește doar electricitatea în domeniile sale teoretice și experimentale, idei științifice apar în mod constant în domeniul tradițional al fizicii asociate cu primirea și transmiterea energiei electrice. Oamenii de știință, de exemplu, încearcă să creeze generatoare electrice fără piese rotative. În motoarele electrice convenționale, curent continuu trebuie să fie furnizat rotorului pentru a apărea o „forță magnetică”. Curentul electric trebuie furnizat electromagnetului, „funcționând ca un rotor” (viteza de rotație a acestuia atinge trei mii de rotații pe minut), prin perii și inele de cărbune conductoare, care se freacă unele de altele și se uzează ușor. Fizicienii au venit cu ideea de a înlocui rotorul cu un jet de gaze fierbinți, un jet de plasmă, în care sunt mulți electroni și ioni liberi. Dacă treceți un astfel de jet între polii unui magnet puternic, atunci, conform legii inducției electromagnetice, în el va apărea un curent electric - la urma urmei, jetul se mișcă. Electrozii, cu ajutorul cărora trebuie îndepărtat curentul din jetul fierbinte, pot fi staționari, spre deosebire de periile de cărbune ale instalațiilor electrice convenționale. Un nou tip de mașină electrică se numește generator magnetohidrodinamic.

La mijlocul secolului al XX-lea, oamenii de știință au creat un generator electrochimic original, numit pilă de combustibil. Două gaze sunt furnizate pe plăcile electrozilor celulei de combustie - hidrogen și oxigen. Pe electrozii de platină, gazele cedează electroni unui circuit electric extern, devin ioni și, atunci când sunt combinate, se transformă în apă. Atât energia electrică, cât și apa sunt obținute din combustibil gazos. O sursă de energie convenabilă, silențioasă și curată pentru călătorii pe distanțe lungi, cum ar fi spațiul, unde ambele produse cu celule de combustie sunt deosebit de necesare.

Un alt mod original de generare a energiei electrice, care s-a răspândit recent, este transformarea energiei solare în energie electrică „direct” - folosind instalații fotovoltaice (baterii solare). Apariția „caselor solare”, „sere solare”, „ferme solare” este asociată cu acestea. Astfel de panouri solare sunt, de asemenea, folosite în spațiu pentru a furniza energie electrică navelor și stațiilor spațiale.

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 fibre, pot reduce semnificativ pierderile de energie în procesul de transmitere a 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 cred 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 circulație a informațiilor 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.

Acest lucru ridică problema utilizării eficiente a acestei energii. La transmiterea energiei electrice pe distanțe mari, de la producător la consumator, pierderile de căldură de-a lungul liniei de transport cresc proporțional cu pătratul curentului, adică. dacă curentul se dublează, atunci pierderile de căldură cresc de 4 ori. Prin urmare, este de dorit ca curentul în linii să fie mic. Pentru a face acest lucru, tensiunea pe linia de transmisie este crescută. Electricitatea este transmisă prin linii unde tensiunea ajunge la sute de mii de volți. În apropierea orașelor care primesc energie de la liniile de transport, această tensiune este ridicată la câteva mii de volți cu ajutorul unui transformator coborâtor. În oraș în sine, la substații tensiunea scade la 220 de volți.

Țara noastră ocupă un teritoriu mare, aproape 12 fusuri orare. Aceasta înseamnă că, în timp ce în unele regiuni consumul de energie electrică este la maxim, în altele ziua de lucru s-a încheiat deja și consumul este în scădere. Pentru utilizarea rațională a energiei electrice generate de centralele electrice, acestea sunt unite în sisteme de energie electrică ale regiunilor individuale: partea europeană, Siberia, Urali, Orientul Îndepărtat etc. Această unificare permite o utilizare mai eficientă a energiei electrice prin coordonarea operațiunii. a centralelor electrice individuale. Acum diferite sisteme energetice sunt unite într-un singur sistem energetic al Rusiei.

Următoarea oportunitate de utilizare eficientă este reducerea consumului de energie folosind tehnologii de economisire a energiei și echipamente moderne care consumă o cantitate minimă de energie electrică. Un exemplu în acest sens ar fi producția de oțel. Dacă în anii 60 metoda principală de topire a oțelului era metoda cu vatră deschisă (72% din totalul topirii), atunci în anii 90 această tehnologie de topire a fost înlocuită cu metode mai eficiente: convertorul de oxigen și fabricarea oțelului în cuptor electric.

LITERATURĂ:

1. Koltun M. Lumea Fizicii: Literatură științifică și artistică. - M.: Det. lit., 1984.- 271 p.

2. Maksakovski V.P. Imagine geografică a lumii. Partea 1. Caracteristicile generale ale lumii. - Iaroslavl: Verkh.-Volzh. carte editura, 1995.- 320 p.

3. Ellion L., Wilkons U. Fizica. - M.: Nauka, 1967.- 808 p.

4. Dicţionar enciclopedic al unui tânăr fizician / Comp. V.A. Ciuanov. - M.: Pedagogie, 1984.- 352 p.

Toate procesele tehnologice ale oricărei producții sunt asociate cu consumul de energie. Marea majoritate a resurselor energetice sunt cheltuite pentru implementarea lor.

Cel mai important rol într-o întreprindere industrială îl joacă energia electrică - cel mai universal tip de energie, care este principala sursă de energie mecanică.

Conversia diferitelor tipuri de energie în energie electrică are loc la centrale electrice .

Centralele electrice sunt întreprinderi sau instalații destinate producerii de energie electrică. Combustibilul pentru centralele electrice este resursele naturale - cărbune, turbă, apă, vânt, soare, energie nucleară etc.

În funcție de tipul de energie care se transformă, centralele electrice pot fi împărțite în următoarele tipuri principale: centrale termice, nucleare, hidroelectrice, centrale cu pompare, turbine cu gaz, precum și centrale electrice locale de mică putere - eoliene, solare, geotermale, maree, diesel etc.

Cea mai mare parte a energiei electrice (până la 80%) este generată de centrale termice (TPP). Procesul de obținere a energiei electrice la o centrală termică constă în conversia secvențială a energiei combustibilului ars în energia termică a aburului de apă, care antrenează rotația unei unități de turbină (turbină cu abur conectată la un generator). Energia mecanică de rotație este transformată de generator în energie electrică. Combustibilul pentru centralele electrice este cărbune, turbă, șisturi bituminoase, gaze naturale, petrol, păcură și deșeuri de lemn.

Cu funcționarea economică a centralelor termice, de ex. atunci când consumatorul furnizează simultan cantități optime de energie electrică și căldură, randamentul acestora ajunge la peste 70%. În perioada în care consumul de căldură se oprește complet (de exemplu, în sezonul fără încălzire), eficiența stației scade.

Centralele nucleare (CNP) diferă de o stație convențională cu turbină cu abur prin aceea că o centrală nucleară folosește ca sursă de energie procesul de fisiune a nucleelor ​​de uraniu, plutoniu, toriu etc dispozitive - reactoare, se eliberează o cantitate imensă de energie termică.

În comparație cu centralele termice, centralele nucleare consumă o cantitate mică de combustibil. Astfel de stații pot fi construite oriunde, pentru că nu au legătură cu amplasarea rezervelor de combustibil natural. În plus, mediul înconjurător nu este poluat de fum, cenușă, praf și dioxid de sulf.

În centralele hidroelectrice (HPP), energia apei este transformată în energie electrică folosind turbine hidraulice și generatoare conectate la acestea.

Există tipuri de baraje și de deviere ale centralelor hidroelectrice. Hidrocentralele de baraj sunt utilizate pe râurile de câmpie cu presiuni scăzute, hidrocentralele de deviere (cu canale de ocolire) sunt utilizate pe râurile de munte cu pante mari și debit redus de apă. De menționat că funcționarea hidrocentralelor depinde de nivelul apei determinat de condițiile naturale.

Avantajele centralelor hidroelectrice sunt randamentul lor ridicat și costul scăzut al energiei electrice generate. Cu toate acestea, trebuie luat în considerare costul ridicat al costurilor de capital în construcția hidrocentralelor și timpul semnificativ necesar pentru construcția acestora, care determină perioada lungă de amortizare a acestora.

O particularitate a funcționării centralelor electrice este că acestea trebuie să genereze atâta energie cât este necesară în prezent pentru a acoperi sarcina consumatorilor, nevoile proprii ale stațiilor și pierderile din rețele. Prin urmare, echipamentele stației trebuie să fie întotdeauna pregătite pentru modificări periodice ale sarcinii consumatorilor pe parcursul zilei sau anului.

Majoritatea centralelor electrice sunt integrate în sisteme energetice , fiecare dintre ele are următoarele cerințe:

• Corespondența puterii generatoarelor și transformatoarelor cu puterea maximă a consumatorilor de energie electrică.
• Capacitate suficientă a liniilor electrice (PTL).
• Asigurarea alimentării neîntrerupte cu energie de înaltă calitate.
• Cost-eficient, sigur și ușor de utilizat.

Pentru a îndeplini aceste cerințe, sistemele de energie electrică sunt echipate cu centre de control speciale echipate cu monitorizare, control, mijloace de comunicare și amenajări speciale ale centralelor electrice, liniilor de transport și substațiilor descendente. Centrul de control primește datele și informațiile necesare despre starea procesului tehnologic la centralele electrice (consum de apă și combustibil, parametri de abur, viteza de rotație a turbinei etc.); despre funcționarea sistemului - ce elemente ale sistemului (linii, transformatoare, generatoare, sarcini, cazane, conducte de abur) sunt în prezent deconectate, care sunt în funcțiune, în rezervă etc.; despre parametrii electrici ai modului (tensiuni, curenți, puteri active și reactive, frecvență etc.).

Funcționarea centralelor electrice în sistem face posibilă, datorită unui număr mare de generatoare care funcționează în paralel, creșterea fiabilității alimentării cu energie electrică a consumatorilor, încărcarea completă a celor mai economice unități de centrale electrice și reducerea costului energiei electrice. generaţie. În plus, capacitatea instalată a echipamentelor de rezervă în sistemul de alimentare este redusă; asigură o calitate superioară a energiei electrice furnizate consumatorilor; puterea unitară a unităților care pot fi instalate în sistem crește.

În Rusia, ca și în multe alte țări, curent alternativ trifazat cu o frecvență de 50 Hz este utilizat pentru producerea și distribuția de energie electrică (în SUA și în alte țări, 60 Hz). Rețelele și instalațiile de curent trifazat sunt mai economice în comparație cu instalațiile de curent alternativ monofazat și, de asemenea, fac posibilă utilizarea pe scară largă a celor mai fiabile, simple și ieftine motoare electrice asincrone ca motor electric.

Alături de curentul trifazat, unele industrii folosesc curentul continuu, care se obține prin redresarea curentului alternativ (electroliza în industria chimică și metalurgia neferoasă, transportul electrificat etc.).

Energia electrică generată la centralele electrice trebuie transferată către locurile de consum, în primul rând către marile centre industriale ale țării, care se află la multe sute și uneori la mii de kilometri distanță de centralele puternice. Dar transmiterea energiei electrice nu este suficientă. Trebuie distribuit între mulți consumatori diferiți - întreprinderi industriale, transport, clădiri rezidențiale etc. Transmisia energiei electrice pe distanțe lungi se realizează la tensiune înaltă (până la 500 kW sau mai mult), ceea ce asigură pierderi electrice minime în liniile electrice și are ca rezultat economii mari de materiale datorită reducerii secțiunilor transversale a firelor. Prin urmare, în procesul de transmitere și distribuire a energiei electrice, este necesară creșterea și scăderea tensiunii. Acest proces se realizează prin intermediul unor dispozitive electromagnetice numite transformatoare. Un transformator nu este o mașină electrică, pentru că activitatea sa nu este legată de conversia energiei electrice în energie mecanică și invers; transformă doar tensiunea în energie electrică. Tensiunea este crescută cu ajutorul transformatoarelor superioare la centralele electrice, iar tensiunea este scăzută folosind transformatoare descendente la substațiile de consum.

Legătura intermediară pentru transmiterea energiei electrice de la stațiile de transformare la receptoarele de energie electrică sunt Electricitatea rețelei .

O stație de transformare este o instalație electrică concepută pentru conversia și distribuția energiei electrice.

Substațiile pot fi închise sau deschise în funcție de locația echipamentului său principal. Dacă echipamentul este amplasat într-o clădire, atunci substația este considerată închisă; dacă este în aer liber, atunci deschide.

Echipamentele substației pot fi asamblate din elemente de dispozitiv individuale sau din blocuri furnizate asamblate pentru instalare. Substațiile de proiectare bloc sunt numite complete.

Echipamentele substației includ dispozitive care comută și protejează circuitele electrice.

Elementul principal al substațiilor este transformatorul de putere. Din punct de vedere structural, transformatoarele de putere sunt proiectate astfel încât să elimine cât mai multă căldură posibil din înfășurări și miez în mediu. Pentru a face acest lucru, de exemplu, miezul cu înfășurări este scufundat într-un rezervor cu ulei, suprafața rezervorului este realizată cu nervuri, cu radiatoare tubulare.

Stațiile de transformare complete instalate direct în spațiile de producție cu o capacitate de până la 1000 kVA pot fi echipate cu transformatoare de tip uscat.

Pentru a crește factorul de putere al instalațiilor electrice, condensatoare statice sunt instalate la substații pentru a compensa puterea reactivă a sarcinii.

Un sistem automat de monitorizare și control pentru dispozitivele substațiilor monitorizează procesele care au loc în sarcină și în rețelele de alimentare. Îndeplinește funcțiile de protecție a transformatorului și a rețelelor, deconectează zonele protejate cu ajutorul unui comutator în condiții de urgență și realizează repornirea și pornirea automată a rezervei.

Stațiile de transformare ale întreprinderilor industriale sunt conectate la rețeaua de alimentare cu energie în diferite moduri, în funcție de cerințele pentru fiabilitatea alimentării neîntrerupte a consumatorilor.

Schemele tipice care asigură alimentarea neîntreruptă sunt radiale, principale sau inelare.

În schemele radiale, liniile care alimentează receptoare electrice mari pleacă de la tabloul de distribuție al postului de transformare: motoare, puncte de distribuție de grup, la care sunt conectate receptoare mai mici. Circuitele radiale sunt utilizate în stațiile de compresoare și pompare, atelierele industriilor cu pericol de explozie și incendiu, cu praf. Ele oferă o fiabilitate ridicată a alimentării cu energie, permit utilizarea pe scară largă a echipamentelor automate de control și protecție, dar necesită costuri ridicate pentru construcția tablourilor de distribuție, așezarea cablurilor și a firelor.

Circuitele trunchiului sunt utilizate atunci când sarcina este distribuită uniform pe zona atelierului, când nu este nevoie de a construi un tablou de distribuție la substație, ceea ce reduce costul instalației; pot fi folosite bare prefabricate, ceea ce grăbește instalarea. În același timp, mutarea echipamentelor tehnologice nu necesită reluare a rețelei.

Dezavantajul circuitului principal este fiabilitatea scăzută a sursei de alimentare, deoarece dacă linia principală este deteriorată, toate receptoarele electrice conectate la aceasta sunt oprite. Cu toate acestea, instalarea de jumperi între rețea și utilizarea protecției crește semnificativ fiabilitatea sursei de alimentare cu costuri minime pentru redundanță.

Din stații, curentul de joasă tensiune de frecvență industrială este distribuit în toate atelierele folosind cabluri, fire, bare colectoare de la tabloul de distribuție al atelierului până la dispozitivele de acționare electrică a mașinilor individuale.

Întreruperile alimentării cu energie electrică a întreprinderilor, chiar și cele pe termen scurt, duc la întreruperi în procesul tehnologic, deteriorarea produselor, deteriorarea echipamentelor și pierderi ireparabile. În unele cazuri, o întrerupere de curent poate crea un pericol de explozie și incendiu în întreprinderi.

Conform regulilor de instalare electrică, toate receptoarele de energie electrică sunt împărțite în trei categorii în funcție de fiabilitatea alimentării cu energie:

• Receptoare de energie pentru care o întrerupere a alimentării cu energie este inacceptabilă, deoarece poate duce la deteriorarea echipamentului, defecte masive ale produsului, perturbarea unui proces tehnologic complex, perturbarea funcționării unor elemente deosebit de importante ale economiei municipale și, în cele din urmă, amenință viața oamenilor. .
• Receptoare de energie, a căror întrerupere a alimentării cu energie electrică duce la neîndeplinirea planului de producție, timpi de nefuncționare a lucrătorilor, utilajelor și transportului industrial.
• Alte receptoare de energie electrică, de exemplu magazine de producție non-seriale și auxiliare, depozite.

Alimentarea la receptoarele de energie electrică din prima categorie trebuie asigurată în orice caz și, dacă este întreruptă, trebuie restabilită automat. Prin urmare, astfel de receptoare trebuie să aibă două surse de alimentare independente, fiecare dintre acestea putând să le alimenteze complet cu energie electrică.

Receptoarele de energie electrică din a doua categorie pot avea o sursă de alimentare de rezervă, care este conectată de personalul de serviciu după o anumită perioadă de timp după defectarea sursei principale.

Pentru receptoarele din a treia categorie, de regulă, nu este furnizată o sursă de alimentare de rezervă.

Sursa de alimentare a întreprinderilor este împărțită în externă și internă. Alimentarea externă este un sistem de rețele și substații de la sursa de energie (sistemul de energie sau centrala electrică) până la stația de transformare a întreprinderii. Transmisia energiei în acest caz se realizează prin cablu sau linii aeriene cu tensiuni nominale de 6, 10, 20, 35, 110 și 220 kV. Alimentarea internă cu energie electrică include sistemul de distribuție a energiei în atelierele întreprinderii și pe teritoriul acesteia.

La sarcina de putere (motoare electrice, cuptoare electrice) este furnizată o tensiune de 380 sau 660 V și 220 V la sarcina de iluminat. o tensiune de 6 sau 10 kV.

Cea mai comună tensiune în întreprinderile industriale este 380 V. Tensiunea 660 V este introdusă pe scară largă, ceea ce face posibilă reducerea pierderilor de energie și consumul de metale neferoase în rețelele de joasă tensiune, creșterea gamei de stații de atelier și puterea de fiecare transformator la 2500 kVA. În unele cazuri, la o tensiune de 660 V, este justificată din punct de vedere economic utilizarea motoarelor asincrone cu o putere de până la 630 kW.

Distribuția energiei electrice se realizează folosind cablaje electrice - un set de fire și cabluri cu elemente de fixare asociate, structuri de susținere și de protecție.

Cablajul intern este cablul electric instalat în interiorul unei clădiri; exterior - exterior, de-a lungul pereților exteriori ai clădirii, sub copertine, pe suporturi. În funcție de metoda de instalare, cablarea interioară poate fi deschisă dacă este așezată pe suprafața pereților, tavanelor etc. și ascunsă dacă este așezată în elementele structurale ale clădirilor.

Cablajul poate fi așezat cu sârmă izolată sau cablu neblimat cu o secțiune transversală de până la 16 mm pătrați. În locurile cu posibil impact mecanic, cablurile electrice sunt închise în țevi de oțel și sigilate dacă mediul încăperii este exploziv sau agresiv. La mașinile-unelte și mașinile de imprimat, cablarea se realizează în țevi, în manșoane metalice, cu sârmă cu izolație din clorură de polivinil, care nu este distrusă prin expunerea la uleiurile de mașini. Un număr mare de fire ale sistemului de control al cablajului electric al mașinii sunt așezate în tăvi. Canalele de bare colectoare sunt folosite pentru a transmite energie electrică în atelierele cu un număr mare de mașini de producție.

Pentru transportul și distribuția energiei electrice se folosesc pe scară largă cablurile de alimentare din cauciuc și înveliș de plumb; neblindate si blindate. Cablurile pot fi așezate în canale de cabluri, montate pe pereți, în șanțuri de pământ sau încorporate în pereți.

Tipuri de centrale termice (TPP) - 50% Termice (TPP) - 50% Centrale hidroelectrice (CCP) % Centrale hidroelectrice (CTP) % Nucleare (CNE) - 15% Nucleare (CNE) - 15% Surse alternative Energie alternativa surse - 2 – 5% (energie solară, energie de fuziune, energie mareelor, energie eoliană) energie - 2 – 5% (energie solară, energie de fuziune, energie mareelor, energie eoliană)

Generator de curent electric Generatorul transformă energia mecanică în energie electrică Generatorul transformă energia mecanică în energie electrică Acțiunea generatorului se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică Acțiunea generatorului se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică

Cadrul cu curent este elementul principal al generatorului. Partea rotativă se numește ROTOR (magnet). Piesa rotativă se numește ROTOR (magnet). Partea staționară se numește STATOR (cadru) Partea staționară se numește STATOR (cadru) Când cadrul se rotește, fluxul magnetic care pătrunde în cadru se modifică în timp, în urma căruia apare un curent indus în cadru.

Transportul energiei electrice Liniile de transport al energiei electrice (PTL) sunt utilizate pentru a transmite energie electrică către consumatori. La transmiterea energiei electrice la distanță, apar pierderi din cauza încălzirii firelor (legea Joule-Lenz). Modalități de reducere a pierderilor de căldură: 1) Reduceți rezistența firelor, dar creșteți diametrul acestora (grele - greu de agățat și scumpe - cupru). 2) Reducerea curentului prin creșterea tensiunii.

Impactul centralelor termice asupra mediului TPP-urile conduc la poluarea termică a aerului cu produse de ardere a combustibilului. Centralele hidroelectrice duc la inundarea unor teritorii vaste care sunt scoase din utilizarea terenurilor. Centrala nucleara – poate duce la eliberarea de substante radioactive.

Principalele etape ale producției, transportului și consumului de energie electrică 1. Energia mecanică este transformată în energie electrică folosind generatoare la centralele electrice. 1. Energia mecanică este transformată în energie electrică folosind generatoare din centralele electrice. 2. Tensiunea electrică este crescută pentru a transmite energie electrică pe distanțe lungi. 2. Tensiunea electrică este crescută pentru a transmite energie electrică pe distanțe lungi. 3. Electricitatea este transmisă la tensiune înaltă prin liniile electrice de înaltă tensiune. 3. Electricitatea este transmisă la tensiune înaltă prin liniile electrice de înaltă tensiune. 4. La distribuirea energiei electrice către consumatori, tensiunea electrică este redusă. 4. La distribuirea energiei electrice către consumatori, tensiunea electrică este redusă. 5. Când se consumă energie electrică, aceasta este transformată în alte tipuri de energie - mecanică, ușoară sau internă. 5. Când se consumă energie electrică, aceasta este transformată în alte tipuri de energie – mecanică, ușoară sau internă.