Producția și utilizarea energiei electrice
În epoca noastră, nivelul producției și consumului de energie este unul dintre cei mai importanți indicatori ai dezvoltării forțelor de producție ale societății. Rolul de lider în acest sens îl joacă electricitatea - cea mai convenabilă și mai convenabilă formă de energie pentru utilizare. Dacă consumul de energie în lume crește de 2 ori în aproximativ 25 de ani, atunci o creștere a consumului de energie electrică de 2 ori are loc în medie pe parcursul a 10 ani. Aceasta înseamnă că tot mai multe procese legate de consumul de resurse energetice sunt transferate la electricitate.
Producția de energie electrică. Electricitatea este produsă la centrale electrice mari și mici, în principal prin generatoare de inducție electromecanică. Există două tipuri principale de centrale electrice: termice și hidroelectrice. Aceste centrale electrice diferă de motoarele care rotesc rotoarele generatoarelor.
La centralele termice, sursa de energie este combustibilul: cărbune, gaz, petrol, păcură, șisturi de petrol. Rotoarele generatoarelor electrice sunt conduse în rotație de turbine cu aburi și gaze sau cu motoare cu combustie internă. Cele mai economice sunt centralele termice cu turbine cu abur termic (abreviat: TPP). Cele mai multe dintre CTE din țara noastră folosesc praful de cărbune drept combustibil. Pentru a produce 1 kWh de energie electrică, se consumă câteva sute de grame de cărbune. În cazanul cu abur, mai mult de 90% din energia eliberată de combustibil este transferată în abur. În turbină, energia cinetică a jeturilor de abur este transferată pe rotor. Arborele turbinei este racordat rigid la arborele generatorului. Turbogeneratoarele cu abur sunt foarte rapide: viteza rotorului este de câteva mii pe minut.
Este cunoscut din cursul fizicii clasa a 10-a că eficiența motoarelor termice crește odată cu creșterea temperaturii încălzitorului și, în consecință, cu temperatura inițială a fluidului de lucru (abur, gaz). Prin urmare, aburul care intră în turbină este adus la parametrii mari: temperatura este aproape până la 550 ° C, iar presiunea este de până la 25 MPa. Coeficientul de eficiență al centralelor termice atinge 40%. Majoritatea energiei se pierde împreună cu aburul uzat.
Instalațiile termice - așa-numitele combinate de căldură și energie (CHP) - permit o parte semnificativă din energia aburului uzat să fie utilizată în instalațiile industriale și pentru nevoile interne (pentru încălzire și alimentare cu apă caldă). Ca rezultat, eficiența CHP atinge 60-70%. În prezent, în Rusia CHP da aproximativ 40% din totalul de energie electrică și de furnizare de energie electrică și termică pentru sute de orașe.
La stațiile hidroelectrice (HPP), energia potențială a apei este utilizată pentru a roti rotoarele generatoarelor. Rotoarele generatoarelor electrice sunt antrenate de turbine hidraulice. Puterea unei astfel de stații depinde de diferența dintre nivelele de apă (capul) create de baraj și de masa apei care trece prin turbină în fiecare secundă (debitul de apă).
Un rol semnificativ în sectorul energetic îl joacă centralele nucleare (centrale nucleare). În prezent, centralele nucleare din Rusia produc aproximativ 10% din energie electrică.
Principalele tipuri de centrale electrice
Centralele termice sunt construite rapid, ieftin, dar multe emisii nocive în mediu și resursele naturale ale resurselor energetice sunt limitate.
Centralele hidroelectrice sunt construite mai mult, mai scumpe; Costul energiei electrice este minim, dar există o inundație de teren fertil și construcția este posibilă numai în anumite locuri.
Centralele nucleare sunt construite pentru o lungă perioadă de timp, este scump, dar electricitatea este mai ieftină decât centralele termice, efecte nocive asupra mediului nu sunt semnificative (condiții normale de utilizare), dar necesită eliminarea deșeurilor radioactive.
Utilizarea energiei electrice
Principalul consumator de energie electrică este industria, care reprezintă aproximativ 70% din energia electrică produsă. Un consumator major este și transportul. Un număr tot mai mare de linii de cale ferată sunt transformate în tracțiune electrică. Aproape toate satele și satele primesc energie electrică din centrale electrice pentru nevoi industriale și interne. Toată lumea știe despre utilizarea energiei electrice pentru casele de iluminat și aparatele de uz casnic.
Cea mai mare parte a curentului electric este transformată în energie mecanică. Aproape toate mecanismele din industrie sunt conduse de motoarele electrice. Acestea sunt convenabile, compacte, permit posibilitatea automatizării producției.
Aproximativ o treime din energia electrică consumată de către industrie este utilizată în scopuri tehnologice (sudură electrică, încălzire electrică și de topire a metalului și electroliza m. P.).
Civilizația modernă este de neconceput fără utilizarea pe scară largă a energiei electrice. Încălcarea furnizării de energie electrică în oraș și chiar și în satele mici într-un accident le paralizează viața.
Transmiterea energiei electrice
Consumatorii de energie electrică sunt peste tot. Este produsă în locuri relativ puține, aproape de sursele de combustibil și de resursele de apă. Electricitatea nu poate fi conservată la scară largă. Ar trebui să fie consumat imediat după primire. Prin urmare, este necesar să se transmită energia electrică pe distanțe lungi.
Transmiterea electricității este asociată cu o pierdere vizibilă, deoarece curentul electric încălzește firele de linii electrice. Conform legii lui Joule - energia Lenz cheltuită în încălzirea conductoarelor de linie este dată de Q = I2Rt unde R - linie de rezistență.
Cu o lungime foarte lungă, transferul de energie poate deveni neprofitabil din punct de vedere economic. Este foarte dificil să reduceți semnificativ rezistența liniei R. Este necesară reducerea curentului.
Prin urmare, centralele electrice mari instalează transformatoare de step-up. Transformatorul mărește tensiunea în linie cu aceeași valoare, de câte ori curentul scade.
Cu cât este mai lungă linia de transmisie, cu atât este mai bine să folosiți o tensiune mai mare. Astfel, în linia de transmisie de înaltă tensiune a centralei electrice Volzhskaya - Moscova și alții, se utilizează o tensiune de 500 kV. Între timp, alternatoarele sunt reglate la tensiuni care nu depășesc 16-20 kV. O tensiune mai mare ar necesita adoptarea de măsuri speciale complexe pentru izolarea înfășurărilor și a altor părți ale generatoarelor.
Pentru utilizarea directă a energiei electrice în motoarele acționării electrice a mașinilor, în rețeaua de iluminat și în alte scopuri, tensiunea la capetele liniei trebuie să fie redusă. Acest lucru este realizat cu ajutorul transformatoarelor pas cu pas. Schema generală a transferului de energie și distribuția sa este prezentată în figură.
De obicei, căderea de tensiune și, respectiv, creșterea intensității curente se realizează în mai multe etape. În fiecare etapă, tensiunea devine mai mică, iar zona acoperită de rețeaua electrică se lărgește.
Cu o tensiune foarte mare între fire, poate rezulta o descărcare, ceea ce duce la pierderi de energie. Amplitudinea admisă a tensiunii alternante trebuie să fie astfel încât, pentru o anumită zonă a secțiunii transversale a firului, pierderile de energie datorate descărcării să fie nesemnificative.
Stațiile electrice din mai multe regiuni ale țării sunt unite de linii de transport de înaltă tensiune, formând o rețea electrică comună la care sunt conectați consumatorii. O astfel de combinație, numită sistem de alimentare, face posibilă netezirea încărcărilor de vârf ale consumului de energie în dimineața și în seara orelor. Sistemul de alimentare asigură alimentarea neîntreruptă a consumatorilor indiferent de locația lor. Acum, aproape întregul teritoriu al țării noastre este dotat cu energie electrică de către sistemele energetice integrate. Sistemul energetic unificat al părții europene a țării activează.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: