gazya.ru страница 1
скачать файл




Производство, передача и использование электроэнергии

Реферат по физике на тему «Производство, передача и использование электроэнергии» ученицы 11 класса А МОУ школы № 85 Екатерины.Учитель: 2003 г. План реферата.Введение.1. Производство электроэнергии. 1. типы электростанций. 2. альтернативные источники энергии.2. Передача электроэнергии. . трансформаторы.3. Использование электроэнергии. Введение.Рождение энергетики произошло несколько миллионов лет тому назад, когдалюди научились использовать огонь. Огонь давал им тепло и свет, былисточником вдохновения и оптимизма, оружием против врагов и диких зверей,лечебным средством, помощником в земледелии, консервантом продуктов,технологическим средством и т.д.Прекрасный миф о Прометее, даровавшем людям огонь, появился в ДревнейГреции значительно позже того, как во многих частях света были освоеныметоды довольно изощренного обращения с огнем, его получением и тушением,сохранением огня и рациональным использованием топлива.На протяжении многих лет огонь поддерживался путем сжигания растительныхэнергоносителей (древесины, кустарников, камыша, травы, сухих водорослей ит.п.), а затем была обнаружена возможность использовать для поддержанияогня ископаемые вещества: каменный уголь, нефть, сланцы, торф.На сегодняшний день энергия остается главной составляющей жизни человека.Она дает возможность создавать различные материалы, является одним изглавных факторов при разработке новых технологий. Попросту говоря, безосвоения различных видов энергии человек не способен полноценносуществовать. Производство электроэнергии. Типы электростанций.Тепловая электростанция (ТЭС), электростанция, вырабатывающая электрическуюэнергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся присжигании органического топлива. Первые ТЭС появились в конце 19 века иполучили преимущественное распространение. В середине 70-х годов 20 векаТЭС — основной вид электрической станций.На тепловых электростанциях химическая энергия топлива преобразуетсясначала в механическую, а затем в электрическую. Топливом для такойэлектростанции могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут.Тепловые электрические станции подразделяют на конденсационные (КЭС),предназначенные для выработки только электрической энергии, итеплоэлектроцентрали (ТЭЦ), производящие кроме электрической тепловуюэнергию в виде горячей воды и пара. Крупные КЭС районного значения получилиназвание государственных районных электростанций (ГРЭС).Простейшая принципиальная схема КЭС, работающей на угле, представлена нарисунке. Уголь подается в топливный бункер 1, а из него — в дробильнуюустановку 2, где превращается в пыль. Угольная пыль поступает в топкупарогенератора (парового котла) 3, имеющего систему трубок, в которыхциркулирует химически очищенная вода, называемая питательной. В котле воданагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар доводится дотемпературы 400—650 °С и под давлением 3—24 МПа поступает по паропроводу впаровую турбину 4. Параметры пара зависят от мощности агрегатов.Тепловые конденсационные электростанции имеют невысокий кпд (30— 40%), таккак большая часть энергии теряется с отходящими топочными газами иохлаждающей водой конденсатора. Сооружать КЭС выгодно в непосредственнойблизости от мест добычи топлива. При этом потребители электроэнергиимогут находиться на значительном расстоянии от станции.Теплоэлектроцентраль отличается от конденсационной станции установленнойна ней специальной теплофикационной турбиной с отбором пара. На ТЭЦ одначасть пара полностью используется в турбине для выработки электроэнергии вгенераторе 5 и затем поступает в конденсатор 6, а другая, имеющая большуютемпературу и давление, отбирается от промежуточной ступени турбины ииспользуется для теплоснабжения. Конденсат насосом 7 через деаэратор 8 идалее питательным насосом 9 подается в парогенератор. Количествоотбираемого пара зависит от потребности предприятий в тепловой энергии.Коэффициент полезного действия ТЭЦ достигает 60—70%. Такие станции строятобычно вблизи потребителей — промышленных предприятий или жилых массивов.Чаще всего они работают на привозном топливе.Значительно меньшее распространение получили тепловые станции сгазотурбинными (ГТЭС), парогазовыми (ПГЭС) и дизельными установками.В камере сгорания ГТЭС сжигают газ или жидкое топливо; продукты сгорания стемпературой 750—900 єС поступают в газовую турбину, вращающуюэлектрогенератор. Кпд таких ТЭС обычно составляет 26—28%, мощность — донескольких сотен МВт. ГТЭС обычно применяются для покрытия пиковэлектрической нагрузки. Кпд ПГЭС может достигать 42 — 43%.Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинныеэлектростанции (сокращенно ТЭС). Большинство ТЭС нашей страны используют вкачестве топлива угольную пыль. Для выработки 1 кВт-ч электроэнергиизатрачивается несколько сот граммов угля. В паровом котле свыше 90%выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кинетическая энергияструй пара передается ротору. Вал турбины жестко соединен с валомгенератора.Современные паровые турбины для ТЭС — весьма совершенные, быстроходные,высокоэкономичные машины с большим ресурсом работы. Их мощность водновальном исполнении достигает 1 млн. 200 тыс. кВт, и это не являетсяпределом. Такие машины всегда бывают многоступенчатыми, т. е. имеют обычнонесколько десятков дисков с рабочими лопатками и такое же количество, передкаждым диском, групп сопел, через которые протекает струя пара. Давление итемпература пара постепенно снижаются.Из курса физики известно, что КПД тепловых двигателей увеличивается сростом начальной температуры рабочего тела. Поэтому поступающий в турбинупар доводят до высоких параметров: температуру — почти до 550 °С и давление— до 25 МПа. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большаячасть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром.Гидроэлектрическая станция (ГЭС), комплекс сооружений и оборудования,посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическуюэнергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений,обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, иэнергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся поднапором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь,преобразуется в электрическую энергию.Напор ГЭС создается концентрацией падения реки на используемом участкеплотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. Основноеэнергетическое оборудование ГЭС размещается в здании ГЭС: в машинном залеэлектростанции — гидроагрегаты, вспомогательное оборудование, устройстваавтоматического управления и контроля; в центральном посту управления —пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающаятрансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и вотдельных зданиях или на открытых площадках. Распределительные устройствазачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может бытьразделено на секции с одним или несколькими агрегатами и вспомогательнымоборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС иливнутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различногооборудования и для вспомогательных операций по обслуживанию ГЭС.По установленной мощности (в МВт) различают ГЭС мощные (св. 250), средние(до 25) и малые (до 5). Мощность ГЭС зависит от напора (разности уровнейверхнего и нижнего бьефа), расхода воды, используемого в гидротурбинах, икпд гидроагрегата. По ряду причин (вследствие, например, сезонных измененийуровня воды в водоёмах, непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонтагидроагрегатов или гидротехнических сооружений и т. п.) напор и расход водынепрерывно меняются, а, кроме того, меняется расход при регулированиимощности ГЭС. Различают годичный, недельный и суточный циклы режима работыГЭС.По максимально используемому напору ГЭС делятся на высоконапорные (более 60м), средненапорные (от 25 до 60 м) и низконапорные (от 3 до 25 м). Наравнинных реках напоры редко превышают 100 м, в горных условияхпосредством плотины можно создавать напоры до 300 м и более, а с помощьюдеривации — до 1500 м. Подразделение ГЭС по используемому напору имеетприблизительный, условный характер.По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычноподразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной ибезнапорной деривацией, смешанные, гидроаккумулирующие и приливные.В русловых и приплотинных ГЭС напор воды создаётся плотиной,перегораживающей реку и поднимающей уровень воды в верхнем бьефе. При этомнеизбежно некоторое затопление долины реки. Русловые и приплотинныс ГЭСстроят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатыхдолинах. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30—40 м.При более высоких напорах оказывается нецелесообразным передавать на зданиеГЭС гидростатичное давление воды. В этом случае применяется тип плотинойГЭС, у которой напорный фронт на всём протяжении перекрывается плотиной, аздание ГЭС располагается за плотиной, примыкает к нижнему бьефу.Другой вид компоновки приплотинная ГЭС соответствует горным условиям присравнительно малых расходах реки.В деривационных ГЭС концентрация падения реки создаётся посредствомдеривации; вода в начале используемого участка реки отводится из речногорусла водоводом, с уклоном, значительно меньшим, чем средний уклон реки наэтом участке и со спрямлением изгибов и поворотов русла. Конец деривацииподводят к месту расположения здания ГЭС. Отработанная вода либовозвращается в реку, либо подводится к следующей деривационной ГЭС.Деривация выгодна тогда, когда уклон реки велик.Особое место среди ГЭС занимают гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) иприливные электростанции (ПЭС). Сооружение ГАЭС обусловлено ростомпотребности в пиковой мощности в крупных энергетических системах, что иопределяет генераторную мощность, требующуюся для покрытия пиковыхнагрузок. Способность ГАЭС аккумулировать энергию основана на том, чтосвободная в энергосистеме в некоторый период времени электрическаяэнергия используется агрегатами ГАЭС, которые, работая в режиме насоса,нагнетают воду из водохранилища в верхний аккумулирующий бассейн. В периодпиков нагрузки аккумулированная энергия возвращается в энергосистему (водаиз верхнего бассейна поступает в напорный трубопровод и вращаетгидроагрегаты, работающие в режиме генератора тока).ПЭС преобразуют энергию морских приливов в электрическую. Электроэнергияприливных ГЭС в силу некоторых особенностей, связанных с периодичнымхарактером приливов и отливов, может быть использована в энергосистемахлишь совместно с энергией регулирующих электростанций, которые восполняютпровалы мощности приливных электростанций в течение суток или месяцев.Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами — их непрерывная возобновляемость. Отсутствиепотребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимостьвырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Поэтому сооружению ГЭС, несмотря назначительные, удельные капиталовложения на 1 кВт установленной мощности ипродолжительные сроки строительства, придавалось и придаётся большоезначение, особенно когда это связано с размещением электроёмкихпроизводств.Атомная электростанция (АЭС), электростанция, в которой атомная (ядерная)энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС являетсяатомный реактор. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепнойреакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и наобычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. Вотличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерномгорючем (в основе 233U, 235U, 239Pu). Установлено, что мировыеэнергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.)существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического,топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). Это открывает широкиеперспективы для удовлетворения быстро растущих потребностей в топливе.Кроме того, необходимо учитывать всё увеличивающийся объём потребления угляи нефти для технологических целей мировой химической промышленности,которая становится серьёзным конкурентом тепловых электростанций. Несмотряна открытие новых месторождений органического топлива и совершенствованиеспособов его добычи, в мире наблюдается тенденция к относительному,увеличению его стоимости. Это создаёт наиболее тяжёлые условия для стран,имеющих ограниченные запасы топлива органического происхождения. Очевиднанеобходимость быстрейшего развития атомной энергетики, которая уже занимаетзаметное место в энергетическом балансе ряда промышленных стран мира.Принципиальная схема АЭС с ядерным реактором, имеющим водяное охлаждение,приведена на рис. 2. Тепло, выделяемое в активной зоне реакторатеплоносителем, вбирается водой 1-го контура, которая прокачиваетсячерез реактор циркуляционным насосом. Нагретая вода из реактора поступает втеплообменник (парогенератор) 3, где передаёт тепло, полученное в реактореводе 2-го контура. Вода 2-го контура испаряется в парогенераторе, иобразуется пар, который затем поступает в турбину 4.Наиболее часто на АЭС применяют 4 типа реакторов на тепловых нейтронах:1) водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя;2) графитоводные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем;3) тяжеловодные с водяным теплоносителем и тяжёлой водой в качествезамедлителя;4) граффито - газовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем.Выбор преимущественно применяемого типа реактора определяется главнымобразом накопленным опытом в реактороносителе, а также наличиемнеобходимого промышленного оборудования, сырьевых запасов и т. д.К реактору и обслуживающим его системам относятся: собственно реактор сбиологической защитой, теплообменники, насосы или газодувные установки,осуществляющие циркуляцию теплоносителя, трубопроводы и арматура циркуляцииконтура, устройства для перезагрузки ядерного горючего, системы специальнойвентиляции, аварийного расхолаживания и др.Для предохранения персонала АЭС от радиационного облучения реактор окружаютбиологической защитой, основным материалом для которой служат бетон, вода,серпантиновый песок. Оборудование реакторного контура должно быть полностьюгерметичным. Предусматривается система контроля мест возможной утечкитеплоносителя, принимают меры, чтобы появление не плотностей и разрывовконтура не приводило к радиоактивным выбросам и загрязнению помещений АЭС иокружающей местности. Радиоактивный воздух и небольшое количество паровтеплоносителя, обусловленное наличием протечек из контура, удаляют изнеобслуживаемых помещений АЭС специальной системой вентиляции, в которойдля исключения возможности загрязнения атмосферы предусмотрены очистныефильтры и газгольдеры выдержки. За выполнением правил радиационнойбезопасности персоналом АЭС следит служба дозиметрического контроля.Наличие биологической защиты, систем специальной вентиляции и аварийногорасхолаживания и службы дозиметрического контроля позволяет полностьюобезопасить обслуживающий персонал АЭС от вредных воздействийрадиоактивного облучения.АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют рядсущественных преимуществ перед другими видами электростанций: принормальных условиях функционирования они абсолютно не загрязняют окружающуюсреду, не требуют привязки к источнику сырья и соответственно могут бытьразмещены практически везде. Новые энергоблоки имеют мощность практическиравную мощности средней ГЭС, однако коэффициент использования установленноймощности на АЭС (80%) значительно превышает этот показатель у ГЭС или ТЭС.Значительных недостатков АЭС при нормальных условиях функционированияпрактически не имеют. Однако нельзя не заметить опасность АЭС при возможныхфорс-мажорных обстоятельствах: землетрясениях, ураганах, и т. п. - здесьстарые модели энергоблоков представляют потенциальную опасностьрадиационного заражения территорий из-за неконтролируемого перегревареактора. Альтернативные источники энергии.Энергия солнца.В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резковозрос, ведь потенциальные возможности энергетики, основанной наиспользование непосредственного солнечного излучения, чрезвычайно велики.Простейший коллектор солнечного излучения представляет собой зачерненныйметаллический (как правило, алюминиевый) лист, внутри которогорасполагаются трубы с циркулирующей в ней жидкостью. Нагретая за счетсолнечной энергии, поглощенной коллектором, жидкость поступает длянепосредственного использования.Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемким видампроизводства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергиивлечет за собой гигантское увеличение потребности в материалах, а,следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения,получения материалов, изготовления гелиостатов, коллекторов, другойаппаратуры, их перевозки.Пока еще электрическая энергия, рожденная солнечными лучами, обходитсянамного дороже, чем получаемая традиционными способами. Ученые надеются,что эксперименты, которые они проведут на опытных установках и станциях,помогут решить не только технические, но и экономические проблемы.Ветровая энергия.Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чемв сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Постоянно иповсюду на земле дуют ветры. Климатические условия позволяют развиватьветроэнергетику на огромной территории.Но в наши дни двигатели, использующие ветер, покрывают всего одну тысячнуюмировых потребностей в энергии. Потому к созданию конструкций ветроколеса-сердца любой ветроэнергетической установки привлекаются специалисты-самолетостроители, умеющие выбрать наиболее целесообразный профильлопасти, исследовать его в аэродинамической трубе. Усилиями ученых иинженеров созданы самые разнообразные конструкции современных ветровыхустановок.Энергия Земли.Издавна люди знают о стихийных проявлениях гигантской энергии,таящейся в недрах земного шара. Память человечества хранит предания окатастрофических извержениях вулканов, унесших миллионы человеческихжизней, неузнаваемо изменивших облик многих мест на Земле. Мощностьизвержения даже сравнительно небольшого вулкана колоссальна, онамногократно превышает мощность самых крупных энергетических установок,созданных руками человека. Правда, о непосредственном использованииэнергии вулканических извержений говорить не приходится, нет пока у людейвозможностей обуздать эту непокорную стихию.Энергия Земли пригодна не только для отопления помещений, как этопроисходит в Исландии, но и для получения электроэнергии. Уже давноработают электростанции, использующие горячие подземные источники. Перваятакая электростанция, совсем еще маломощная, была построена в 1904 году внебольшом итальянском городке Лардерелло. Постепенно мощностьэлектростанции росла, в строй вступали все новые агрегаты, использовалисьновые источники горячей воды, и в наши дни мощность станции достигла ужевнушительной величины-360 тысяч киловатт. Передача электроэнергии. Трансформаторы.Вы приобрели холодильник ЗИЛ. Продавец вас предупредил, что холодильникрассчитан на напряжение в сети 220 В. А у вас в доме сетевое напряжение 127В. Безвыходное положение? Ничуть. Просто придется сделать дополнительнуюзатрату и приобрести трансформатор.Трансформатор — очень простое устройство, которое позволяет, как повышать,так и понижать напряжение. Преобразование переменного тока осуществляется спомощью трансформаторов. Впервые трансформаторы были использованы в 1878 г.русским ученым П. Н. Яблочковым для питания изобретенных им «электрическихсвечей» — нового в то время источника света. Идея П. Н. Яблочкова быларазвита сотрудником Московского университета И. Ф. Усагиным,сконструировавшим усовершенствованные трансформаторы.Трансформатор состоит из замкнутого железного сердечника, на который надетыдве (иногда и более) катушки с проволочными обмотками (рис. 1). Одна изобмоток, называемая первичной, подключается к источнику переменногонапряжения. Вторая обмотка, к которой присоединяют «нагрузку», т. е.приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Рис.1Рис.2Схема устройства трансформатора с двумя обмотками приведена на рисунке 2, апринятое для него условное обозначение — на рис. 3. Рис. 3.Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Припрохождении переменного тока по первичной обмотке в железном сердечникепоявляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции вкаждой обмотке. Причем мгновенное значение ЭДС индукции е в любом виткепервичной или вторичной обмотки согласно закону Фарадея определяетсяформулой: е = - ? Ф/ ? tЕсли Ф = Ф0 соs?t, то е = ? Ф0 sin?t, или е = E0 sin?t ,где E0= ? Ф0 - амплитуда ЭДС в одном витке.В первичной обмотке, имеющей п1 витков, полная ЭДС индукции e1 равна п1е.Во вторичной обмотке полная ЭДС. е2 равна п2е, где п2 - число витков этойобмотки.Отсюда следует, что e1 е2 = п1 п2. (1)Сумма напряжения u1, приложенного к первичной обмотке, и ЭДС e1 должнаравняться падению напряжения в первичной обмотке:u1 + e1 = i1 R1, где R1 - активное сопротивление обмотки, а i1 - сила токав ней. Данное уравнение непосредственно вытекает из общего уравнения.Обычно активное сопротивление обмотки мало и членом i1 R1 можно пренебречь.Поэтому u1 ? - e1. (2)При разомкнутой вторичной обмотке трансформатора ток в ней не течет, иимеет место соотношение: u2 ? - e2. (3)Так как мгновенные значения ЭДС e1 и e2 изменяются синфазно, то ихотношение в формуле (1) можно заменить отношением действующих значений E1 иE2 этих ЭДС или, учитывая равенства (2) и (3), отношением действующихзначений напряжений U1 и U2. U1/U2 = E1/E2 = n1/ n2= k. (4)Величина k называется коэффициентом трансформации. Если k>1, тотрансформатор является понижающим, при k<1 - повышающим.При замыкании цепи вторичной обмотки в ней течет ток. Тогда соотношение u2? - e2 уже не выполняется точно, и соответственно связь между U1 и U2становится более сложной, чем в уравнении (4).Согласно закону сохранения энергии, мощность в первичной цепи должнаравняться мощности во вторичной цепи: U1I1 = U2I2, (5)где I1 и I2 — действующие значения силы в первичной и вторичнойобмотках.Отсюда следует, что U1/U2 = I1/I2 . (6)Это означает, что, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколькораз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).Вследствие неизбежных потерь энергии на выделение тепла в обмотках ижелезном сердечнике уравнения (5) и (6) выполняются приближенно. Однако всовременных мощных трансформаторах суммарные потери не превышают 2—3%.В житейской практике часто приходится иметь дело с трансформаторами. Крометех трансформаторов, которыми мы пользуемся волей-неволей из-за того, чтопромышленные приборы рассчитаны на одно напряжение, а в городской сетииспользуется другое, — кроме них приходится иметь дело с бобинамиавтомобиля. Бобина — это повышающий трансформатор. Для создания искры,поджигающей рабочую смесь, требуется высокое напряжение, которое мы иполучаем от аккумулятора автомобиля, предварительно превратив постоянныйток аккумулятора в переменный с помощью прерывателя. Нетрудно сообразить,что с точностью до потерь энергии, идущей на нагревание трансформатора, приповышении напряжения уменьшается сила тока, и наоборот.Для сварочных аппаратов требуются понижающие трансформаторы. Для сваркинужны очень сильные токи, и трансформатор сварочного аппарата имеет всеголишь один выходной виток.Вы, наверное, обращали внимание, что сердечник трансформатора изготовляютиз тонких листиков стали. Это сделано для того, чтобы не терять энергии припреобразовании напряжения. В листовом материале вихревые токи будут игратьменьшую роль, чем в сплошном.Дома вы имеете дело с маленькими трансформаторами. Что же касается мощныхтрансформаторов, то они представляют собой огромные сооружения. В этихслучаях сердечник с обмотками помещен в бак, заполненный охлаждающиммаслом. Передача электроэнергииПотребители электроэнергии имеются повсюду. Производится же она всравнительно немногих местах, близких к источникам топливных игидроресурсов. Поэтому возникает необходимость передачи электроэнергии нарасстояния, достигающие иногда сотен километров.Но передача электроэнергии на большие расстояния связана с заметнымипотерями. Дело в том, что, протекая по линиям электропередачи, токнагревает их. В соответствии с законом Джоуля — Ленца, энергия, расходуемаяна нагрев проводов линии, определяется формулой Q=I2Rtгде R — сопротивление линии. При большой длине линии передача энергии можетстать вообще экономически невыгодной. Для уменьшения потерь можно, конечно,идти по пути уменьшения сопротивления R линии посредством увеличенияплощади поперечного сечения проводов. Но для уменьшения R, к примеру, в 100раз нужно увеличить массу провода также в 100 раз. Ясно, что нельзядопустить такого большого расходования дорогостоящего цветного металла, неговоря уже о трудностях закрепления тяжелых проводов на высоких мачтах и т.п. Поэтому потери энергии в линии снижают другим путем: уменьшением тока влинии. Например, уменьшение тока в 10 раз уменьшает количествовыделившегося в проводниках тепла в 100 раз, т. е. достигается тот жеэффект, что и от стократного утяжеления провода.Так как мощность тока пропорциональна произведению силы тока на напряжение,то для сохранения передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линиипередачи. Причем, чем длиннее линия передачи, тем выгоднее использоватьболее высокое напряжение. Так, например, в высоковольтной линии передачиВолжская ГЭС — Москва используют напряжение в 500 кв. Между тем генераторыпеременного тока строят на напряжения, не превышающие 16—20 кв., так какболее высокое напряжение потребовало бы принятия более сложных специальныхмер для изоляции обмоток и других частей генераторов.Поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы.Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз, во сколькоуменьшает силу тока. Потери мощности при этом невелики.Для непосредственного использования электроэнергии в двигателяхэлектропривода станков, в осветительной сети и для других целей напряжениена концах линии нужно понизить. Это достигается с помощью понижающихтрансформаторов. Причем обычно понижение напряжения и соответственноувеличение силы тока происходит в несколько этапов. На каждом этапенапряжение становится все меньше, а территория, охватываемая электрическойсетью, - все шире. Схема передачи и распределения электроэнергии приведенана рисунке.Электрические станции ряда областей страны соединены высоковольтнымилиниями передач, образуя общую электросеть, к которой присоединеныпотребители. Такое объединение называется энергосистемой. Энергосистемаобеспечивает бесперебойность подачи энергии потребителям не зависимо от ихместорасположения. Использование электроэнергии. Использование электроэнергетики в различных областях науки.ХХ век стал веком, когда наука вторгается во все сферы жизни общества:экономику, политику, культуру, образование и т.д. Естественно, что науканепосредственно влияет на развитие энергетики и сферу примененияэлектроэнергии. С одной стороны наука способствует расширению сферыприменения электрической энергии и тем самым увеличивает ее потребление, нос другой стороны в эпоху, когда неограниченное использованиеневозобновляемых энергетических ресурсов несет опасность для будущихпоколений, актуальными задачами науки становятся задачи разработкиэнергосберегающих технологий и внедрение их в жизнь.Рассмотрим эти вопросы на конкретных примерах. Около 80% прироста ВВП(внутреннего валового продукта) развитых стран достигается за счеттехнических инноваций, основная часть которых связана с использованиемэлектроэнергии. Все новое в промышленность, сельское хозяйство и бытприходит к нам благодаря новым разработкам в различных отраслях науки.Большая часть научных разработок начинается с теоретических расчетов. Ноесли в ХIХ веке эти расчеты производились с помощью пера и бумаги, то в векНТР (научно-технической революции) все теоретические расчеты, отбор ианализ научных данных и даже лингвистический разбор литературныхпроизведений делаются с помощью ЭВМ (электронно-вычислительных машин),которые работают на электрической энергии, наиболее удобной для передачи еена расстояние и использования. Но если первоначально ЭВМ использовались длянаучных расчетов, то теперь из науки компьютеры пришли в жизнь.Сейчас они используются во всех сферах деятельности человека: для записи ихранения информации, создания архивов, подготовки и редактирования текстов,выполнения чертежных и графических работ, автоматизации производства исельского хозяйства. Электронизация и автоматизация производства -важнейшие последствия "второй промышленной" или "микроэлектронной"революции в экономике развитых стран. С микроэлектроникой непосредственносвязано и развитие комплексной автоматизации, качественно новый этапкоторой начался после изобретения в 1971 году микропроцессора -микроэлектронного логического устройства, встраиваемого в различныеустройства для управления их работой.Микропроцессоры ускорили рост робототехники. Большинство применяемых нынероботов относится к так называемому первому поколению, и применяются присварке, резании, прессовке, нанесении покрытий и т.д. Приходящие им насмену роботы второго поколения оборудованы устройствами для распознаванияокружающей среды. А роботы-"интеллектуалы" третьего поколения будут"видеть", "чувствовать", "слышать". Ученые и инженеры среди наиболееприоритетных сфер применения роботов называют атомную энергетику, освоениекосмического пространства, транспорта, торговлю, складское хозяйство,медицинское обслуживание, переработку отходов, освоение богатствокеанического дна. Основная часть роботов работают на электрическойэнергии, но увеличение потребления электроэнергии роботами компенсируетсяснижением энергозатрат во многих энергоемких производственных процессах засчет внедрения более рациональных методов и новых энергосберегающихтехнологических процессов.Но вернемся к науке. Все новые теоретические разработки после расчетов наЭВМ проверяются экспериментально. И, как правило, на этом этапеисследования проводятся с помощью физических измерений, химических анализови т.д. Здесь инструменты научных исследований многообразны - многочисленныеизмерительные приборы, ускорители, электронные микроскопы,магниторезонансные томографы и т.д. Основная часть этих инструментовэкспериментальной науки работают на электрической энергии.Очень бурно развивается наука в области средств связи и коммуникаций.Спутниковая связь используется уже не только как средство международнойсвязи, но и в быту - спутниковые антенны не редкость и в нашем городе.Новые средства связи, например волоконная техника, позволяют значительноснизить потери электроэнергии в процессе передачи сигналов на большиерасстояния.Не обошла наука и сферу управления. По мере развития НТР, расширенияпроизводственной и непроизводственной сфер деятельности человека, все болееважную роль в повышении их эффективности начинает играть управление. Изсвоего рода искусства, еще недавно основывавшегося на опыте и интуиции,управление в наши дни превратилось в науку. Наука об управлении, об общихзаконах получения, хранения, передачи и переработки информации называетсякибернетикой. Этот термин происходит от греческих слов "рулевой","кормчий". Он встречается в трудах древнегреческих философов. Однако новоерождение его произошло фактически в 1948 году, после выхода книгиамериканского ученого Норберта Винера "Кибернетика".До начала "кибернетической" революции существовала только бумажнаяИнформатика, основным средством восприятия которой оставался человеческиймозг, и которая не использовала электроэнергию. "Кибернетическая" революцияпородила принципиально иную - машинную информатику, соответствующуюгигантски возросшим потокам информации, источником энергии для которойслужит электроэнергия. Созданы совершенно новые средства полученияинформации, ее накопления, обработки и передачи, в совокупности образующиесложную информационную структуру. Она включает АСУ (автоматизированныесистемы управления), информационные банки данных, автоматизированныеинформационные базы, вычислительные центры, видеотерминалы, копировальные ифототелеграфные аппараты, общегосударственные информационные системы,системы спутниковой и скоростной волокнисто-оптической связи - все этонеограниченно расширило сферу использования электроэнергии.Многие ученые считают, что в данном случае речь идет о новой"информационной" цивилизации, приходящей на смену традиционной организацииобщества индустриального типа. Такая специализация характеризуетсяследующими важными признаками:широким распространением информационной технологии в материальном инематериальном производстве, в области науки, образования, здравоохраненияи т.д.;наличием широкой сети различных банков данных, в том числе общественногопользования;превращение информации в один из важнейших факторов экономического,национального и личного развития;свободной циркуляцией информации в обществе.Такой переход от индустриального общества к "информационной цивилизации"стал возможен во многом благодаря развитию энергетики и обеспечению удобнымв передаче и применении видом энергии - электрической энергией. Электроэнергия в производстве.Современное общество невозможно представить без электрификациипроизводственной деятельности. Уже в конце 80-х годов более 1/3 всегопотребления энергии в мире осуществлялось в виде электрической энергии. Кначалу следующего века эта доля может увеличиться до 1/2. Такой ростпотребления электроэнергии прежде всего связан с ростом ее потребления впромышленности. Основная часть промышленных предприятий работает наэлектрической энергии. Высокое потребление электроэнергии характерно длятаких энергоемких отраслей, как металлургия, алюминиевая имашиностроительная промышленность. Электроэнергия в быту.Электроэнергия в быту неотъемлемый помощник. Каждый день мы имеем с нейдело, и, наверное, уже не представляем свою жизнь без нее. Вспомните, когдапоследний раз вам отключали свет, то есть в ваш дом не поступалаэлектроэнергия, вспомните, как вы ругались, что ничего не успеваете и вамнужен свет, вам нужен телевизор, чайник и куча других электроприборов. Ведьесли нас обесточить навсегда, то мы просто вернемся в те давние времена,когда еду готовили на костре и жили в холодных вигвамах.Значимости электроэнергии в нашей жизни можно посветить целую поэму,настолько она важна в нашей жизни и настолько мы привыкли к ней. Хотя мыуже и не замечаем, что она поступает к нам в дома, но когда ее отключают,становится очень не комфортно.Цените электроэнергию! Список используемой литературы. 1. Учебник С.В.Громова «Физика, 10 класс». Москва: Просвещение. 2. Энциклопедический словарь юного физика. Состав. В.А. Чуянов, Москва: Педагогика. 3. Эллион Л., Уилконс У.. Физика. Москва: Наука. 4. Колтун М. Мир физики. Москва. 5. Источники энергии. Факты, проблемы, решения. Москва: Наука и техника. 6. Нетрадиционные источники энергии. Москва: Знание. 7. Юдасин Л.С.. Энергетика: проблемы и надежды. Москва: Просвещение. 8. Подгорный А.Н. Водородная энергетика. Москва: Наука.
скачать файл



Смотрите также:
«Производство, передача и использование электроэнергии» ученицы 11 класса а моу школы №85 Екатерины. Учитель: 2003 г. План реферата. Введение Производство электроэнергии типы электростанций альтернативные источники эне
219.81kb.
4 4 в сборнике представлены данные о наличии и мощности электростанций, выработке электроэнергии
33.3kb.
Реферат по математике Ученицы 10 «А» класса Пирской Любы. Учитель Кравченко А. Н. Пятигорск 2007 г. План
180.96kb.
Практическая работа по английскому языку Тема: The Olympic Games- sochi 2014. The Olympic Mascots
161.55kb.
Анти-кафе как пространство городского социального творчества
1262.5kb.
Химическое производство. Индекс химического производства
73.53kb.
Вопросы для подготовки к экзаменационному зачету по уголовно-процессуальному праву (Досудебное производство) на 2003/2004 учебный год
46.64kb.
А. А. Калюжный, В. И. Кочкин, Л. Б
51.81kb.
Ученицы 5 б класса моу сош №10 имени летчика- космонавта А. Г. Николаева г
25.56kb.
Районная научно-практическая конференция обучающихся "excelsior"
209.56kb.
Производство и потребление товаров и услуг
100.53kb.
Атомная энергетика европы
96.52kb.