Какими преимуществами обладает электрическая энергия перед другими видами энергии кратко

Обновлено: 15.05.2024

Энергия (от греч. energeie - действие, деятельность) представляет собой общую количественную меру движения и взаимодействия всех видов материи. Это способность к совершению работы, а работа совершается тогда, когда на объект действует физическая сила (давление или гравитация). Работа- это энергия в действии.

Тепловая энергияшироко используется на современных производствах и в быту в виде энергии пара, горячей воды, продуктов сгорания топлива.

Электрическая энергияявляется одним из наиболее совершенных видов энергии в виду ряда достоинств.

Электрическая энергия является наиболее чистой формой энергии и может быть получена из большого многообразия первичных источников (например, уголь, нефть, газ, энергия воды и атомная энергия). Электрическая энергия имеет ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с другими видами производной энергии – возможность получения практически любых количеств энергии как от элемента размером со спичечную головку, так и от турбогенераторов мощностью более 1000 МВт, сравнительная простота ее передачи на расстояние и легкость преобразования в энергию других видов. Основная проблема - это ее хранение.

Она более эффективна с точки зрения использования, чем ископаемое топливо, поскольку имеет широко известные преимущества: обеспечение чистоты, удобство управления, доступность. Электроэнергия может быть использована значительно более эффективно и значительно более целенаправленно, чем энергия сжигаемого топлива. Электрические нагревательные системы характеризуются высокой технической эффективностью, и, несмотря на более высокую стоимость энергии по сравнению с энергией других источников, они более экономичны вследствие более низких эксплуатационных расходов.

Электрическая и тепловая энергия производятся на:

- тепловых электрических станциях на органическом топливе (ТЭС) с использованием в турбинах водяного пара – (паротурбинные установки – ПТУ), продуктов сгорания – (газотурбинные установки – ГТУ), их комбинаций – (парогазовые установки – ПГУ);

- гидравлических электрических станциях (ГЭС), использующих энергию падающего потока воды, течения, прилива;

- атомных электрических станциях (АЭС), использующих энергию ядерного распада.

Тепловые и атомные электростанции. Типовые схемы ТЭС и АЭС. Паротурбинные конденсационные электростанции и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) с комбинированной выработкой тепла и электрической энергии.

По виду вырабатываемой энергии:

· тепловые электростанции, вырабатывающие только электроэнергию,— конденсационные электростанции (КЭС);

· тепловые электростанции, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию,— теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).

По виду теплового двигателя:

· электростанции с паровыми турбинами — паротурбинные ТЭС и АЭС;

· электростанции с газовыми турбинами — газотурбинные ТЭС;

· электростанции с парогазовыми установками — парогазовые ТЭС;

Тепловые электростанции (ТЭС) вырабатывают электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, которая выделяется при сжигании органического топлива (угля, нефти, газа).

В машинном зале тепловой электростанции установлен котел с водой.

При сгорании топлива вода в котле нагревается до нескольких сот градусов и превращается в пар.

Пар под давлением вращает лопасти турбины, турбина в свою очередь вращает генератор.

Генератор вырабатывает электрический ток.

Электрический ток поступает в электрические сети и по ним поступает на заводы, в школы, дома, больницы.

Передача электроэнергии от электростанций по линиям электропередачи осуществляется при напряжениях 110-500 киловольт, то есть значительно превышающих напряжения генераторов.

Повышение напряжения необходимо для передачи электроэнергии на большие расстояния.

Затем необходимо обратное понижение напряжения до уровня, удобного потребителю.

Преобразование напряжения происходит в электрических подстанциях с помощью трансформаторов.

А тепло в виде горячей воды поступает из ТЭЦ по теплотрассам.

Градирня - устройство для охлаждения воды на электростанции атмосферным воздухом.

Котел паровой - закрытый агрегат для получения пара на электростанции посредством нагревания воды. Нагрев воды осуществляется посредством сжигания топлива.

ЛЭП - линия электропередачи. Предназначена для передачи электричества. Различают воздушные ЛЭП (провода, протянутые над землей) и подземные (силовые кабели).

Рис.11 – Принципиальные схемы ТЭС (а) и ТЭЦ (б)

В настоящее время на ТЭС и ТЭЦ наряду с паротурбинными установками (ПТУ) получают распространение парогазовые установки (ПГУ), работающие по комбинированной схеме.

В первой ступени ПГУ с газовой турбиной в качестве первичного источника энергии и рабочего тела используют природный газ, а вторичным рабочим телом являются продукты сгорания. Во второй ступени источником энергии служат выхлопные газы турбины, а рабочим телом – пар, генерируемый в парогенераторе с их помощью.

Атомные электроcтанции.

Такие электростанции действуют по такому же принципу, что и ТЭЦ, но используют для парообразования энергию, получающуюся при радиоактивной распаде. В качестве топлива используется обогащенная руда урана.

Рис. 12. Принципиальная схема АЭС.

По сравнению с тепловыми и гидроэлектростанциями атомные электростанции имеют серьезные преимущества: они требуют малое количество топлива, не нарушают гидрологических режим рек, не выбрасывают в атмосферу загрязняющие ее газы. Основной процесс, идущий на атомной электростанции - управляемое расщепление урана-235, при котором выделяется большое количество тепла. Главная часть атомной электростанции - ядерный реактор, роль которого заключается в поддержании непрерывной реакции расщепления.

Ядерное топливо - руда, содержащая 3% урана 235; ею заполняются длинные стальные трубки - тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы). Если много ТВЭЛов разместить поблизости друг от друга, то начнется реакция расщепления. Чтобы реакцию можно было контролировать, между ТВЭЛами вставляют регулирующие стержни; выдвигая и вдвигая их, можно управлять интенсивностью распада урана-235. Комплекс неподвижных ТВЭЛов и подвижных регуляторов и есть ядерные реактор. Тепло, выделяемое реактором, используется для кипячения воды и получения пара, который приводит в движение турбину атомной электростанции, вырабатывающую электричество.

33. Преобразования солнечной энергии в тепловую и электрическую. Ветроэнегетика и гидроэнергетика.

Основным направлением использования солнечной энергии является теплоснабжение. Для прямого преобразования солнечной энергии в тепловую разработаны и широко используются на практике установки солнечного теплоснабжения (СТО) для различных целей (горячее водоснабжение, отопление и кондиционирование воздуха в жилых, общественных, санаторно-курортных зданиях, подогрев воды в плавательных бассейнах и различных процессах сельскохозяйственного производства).

По данным метеорологов в Республике Беларусь 150 дней в году пасмурно, 185 дней - с переменной облачностью и 30 - ясных, а всего число часов солнечного сияния в Беларуси достигает 1200 часов на севере страны и 1300-на юге.

Солнечная электростанция представляет собой сооружение, состоящее из множества солнечных коллекторов, ориентирующихся на Солнце. Каждый коллектор передает солнечную энергию жидкости-теплоносителю, которая, превратившись в пар, от всех коллекторов собирается в центральной энергостанции и поступает на турбину энергогенератора.

Рисунок 13 - Последовательность приемников солнечного излучения

в порядке возрастания их эффективности и стоимости

Основным элементом солнечной нагревательной системы является приемник, в котором происходит поглощение солнечного излучения и передача энергии жидкости. На рисунке 13 схематически изображены различные варианты приемников солнечной энергии. Опыт эксплуатации этих установок показывает, что в системах солнечного горячего водоснабжения может быть замещено 40-60 % годовой потребности в органическом топливе в зависимости от района расположения при нагреве воды до 40 . 60 °С.

а) открытый резервуар на поверхности земли; б) открытый резервуар, теплоизолированный от земли; в) черный резервуар; г) черный резервуар с теплоизолированным дном; д) закрытые черные нагреватели,

е) металлические проточные нагреватели со стеклянной крышкой;

ж) металлические проточные нагреватели с двумя стеклянными крышками; з) то же, с селективной поверхностью; и) то же, с вакуумом.

Воздухонагреватель представляет собой приемник, в котором имеется пористая или шероховатая черная поглощающая поверхность, нагревающая поступающий воздух, который затем подается к потребителю.

Солнечный коллектор включает в себя приемник, поглощающий солнечное излучение, и концентратор, представляющий собой оптическую систему, собирающую солнечное излучение и направляющую его на приемник. Концентратор представляет собой чаще всего зеркало параболической формы, в фокусе которого располагается приемник излучения. Он постоянно вращается, обеспечивая ориентацию на Солнце.

Фотоэлектрические преобразователи представляют собой устройства, действие которых основано на использовании фотоэффекта, в результате которого при освещении вещества светом происходит выход электронов из металлов (фотоэлектрическая эмиссия или внешний фотоэффект), перемещение зарядов через границу раздела полупроводников с различными типами проводимости (вентильный фотоэффект), изменение электрической проводимости (фотопроводимость). Методы фотоэлектри-ческого преобразования солнечной энергии в электрическую находит применение для питания потребителей в широком интервале мощностей: от мини-генераторов для часов и калькуляторов мощностью от несколько ватт до центральных электростанций мощностью несколько мегаватт.

Ветроэнергетика представляет собой область техники, использующую энергию ветра для производства энергии, а устройства, преобразующие энергию ветра в полезную механическую, электрическую или тепловую виды энергии, называются ветроэнергетическими установками (ВЭУ), или ветроустановками, и являются автономными

Энергия ветра в механических установках, например на мельницах и в водяных насосах, используется уже несколько столетий. После резкого скачка цен на нефть в 1973 г. интерес к таким установкам резко возрос. Большая часть существующих установок построена в конце 70-х - начале 80-х годов на современном техническом уровне при широком использовании последних достижений аэродинамики, механики, микроэлектроники для контроля и управления ими. Ветроустановки мощностью от нескольких киловатт до нескольких мегаватт производятся в Европе, США и других частях мира. Большая часть этих установок используется для производства электроэнергии, как в единой энергосистеме, так и в автономных режимах.

Одно из основных условий при проектировании ветроустановок - обеспечение их защиты от разрушений очень сильными случайными порывами ветра. В каждой местности в среднем раз в 50 лет бывают ветры со скоростью, в 5-10 раз превышающей среднюю, поэтому ветроустановки приходиться проектировать с большим запасом прочности. Максимальная проектная мощность ветроустановки определяется для некоторой стандартной скорости ветра, обычно принимаемой равной 12 м/с.

Ветроэнергетическая установка состоит из ветроколеса, генератора электрического тока, сооружения для установки на определенной высоте от земли ветряного колеса, системы управления параметрами генерируемой электроэнергии в зависимости от изменения силы ветра и скорости вращения колеса.

Ветроустановки классифицируются по двум основным признакам: геометрии ветроколеса и его положению относительно направления ветра. Если ось вращения ветроколеса параллельна воздушному потоку, то установка называется горизонтально-осевой, если перпендикулярно-вертикально-осевой.

Принцип действия ветроэнергетической установки состоит в следующем. Ветряное колесо, воспринимая на себя энергию ветра, вращается и посредством пары конических шестерен и с помощью длинного вертикального вала передает свою энергию на нижний горизонтальный трансмиссионный вал и далее посредством второй пары конических шестерен и ременной передачи - электрическому генератору или другому механизму.

Поскольку периоды безветрия неизбежны, то для исключения перебоев в электроснабжении ВЭУ должны иметь аккумуляторы электрической энергии или быть запараллелены, на случаи безветрия, с электроэнергетическими установками других типов.

Энергетическая программа Республики Беларусь до 2010 г основными направлениями использования ветроэнергетических ресурсов на ближайший период предусматривает их применение для привода насосных установок и в качестве источников энергии для электродвигателей. Эти области применения характеризуются минимальными требованиями к качеству электрической энергии, что позволяет резко упростить и удешевить ветроэнергетические установки. Особенно перспективным считается их использование в сочетании с малыми гидроэлектростанциями для перекачки воды. Применение ветроэнергетических установок для водоподъёма, электроподогрева воды и электроснабжения автономных потребителей к 2010 г. предполагается довести до 15 МВт установленной мощности, что обеспечит экономию 9 тыс. т у т. в год.

Гидроэлектростанция.

Гидроэнергетика представляет отрасль науки и техники по использованию энергии движущийся воды (как правило, рек) для производства электрической, а иногда и механической энергии. Это наиболее развитая область энергетики на возобновляемых ресурсах.

Гидроэлектростанция представляет собой комплекс различных сооружений и оборудования, использование которых позволяет преобразовывать энергию воды в электроэнергию. Гидротехнические сооружения обеспечивают необходимую концентрацию потока воды, а дальнейшие процессы производятся при помощи соответствующего оборудования.

Гидроэлектростанции возводятся на реках, сооружая плотины и водохранилища.

В гидроэлектростанции кинетическая энергия падающей воды используется для производства электроэнергии. Турбина и генератор преобразовывают энергию воды в механическую энергию, а затем - в электроэнергию. Турбины и генераторы установлены либо в самой дамбе, либо рядом с ней.

Достаточно просто передается на большие расстояния, способность преобразовываться в другие виды энергии (например тепловая) , высокий КПД двигателей, работающих на данной энергии, практически не загрязняет окружающую среду и т. д.

Преимущества электрической энергии:

-Низкая стоимость централизованного производства электрической энергии.

-Электрическая энергия легко, быстро и экономично передаётся на дальние расстояния.

-Электрическая энергия легко преобразуется в другие виды энергии.

-Потребители электрической энергии отличаются высокой экономичностью и экологической чистотой (чего нельзя сказать о местах её производства).

Электроэнергетические сети предназначены для передачи и распределения электрической энергии от источников к электроприемникам. Они позволяют передавать большие количества энергии на значительные расстояния с малыми потерями, что является одним из основных преимуществ электрической энергии по сравнению с другими видами энергии.
Из всех возможных классов электромеханических преобразователей энергии практическое применение находят только индуктивные преобразователи, в которых преобразование энергии происходит за счет изменения индуктивности (потокосцеплений) обмоток, расположенных на двух основных частях — статоре и роторе. При этом преимущественно цилиндрический вращающийся ротор располагается внутри статора, также имеющего форму полого цилиндра. В отдельных установках ротор, имеющий форму кольца, располагают снаружи статора, и такие машины называют машинами с внешним ротором электромеханических преобразователей.
Ротор электрической машины переменного тока может не иметь обмоток возбуждения. В таких машинах магнитное поле возбуждения создастся постоянными магнитами и они называются генераторами с постоянными магнитами.
Явно выраженные конструкции полюсов на статоре и роторе принадлежат индукторным или параметрическим машинам, в которых преобразование энергии осуществляется за счет периодического изменения маг- пи того сопротивления воздушного зазора. Конструктивные исполнения
индукторных машин весьма разнообразны. Они могут иметь два статора с размещенной между ними обмоткой возбуждения и два ротора, или один статор и ротор с явно выраженными, так называемыми когтеобразными полюсами, при этом обмотка возбуждения располагается или на роторе, или в торцевых частях статора.
Хорошую перспективу имеют также и генераторы торцового исполнения, в которых статор и ротор выполняются в форме дисков и в которых преобразование энергии осуществляется в воздушном промежутке между этими дисками.

Преимущества электрической энергии перед другими видами энергии заключаются в простоте и экономичности ее передачи па большие расстояния, легкой делимости между потребителями разной мощности, высоком уровне гигиенических условий.

Электрическую энергию легко превратить в механическую энергию движения, в тепловую энергию с регулированием температуры в широких пределах, в видимое и невидимое излучение, в электромагнитные колебания, которые используются не только для передачи информации на расстояние, но и для воздействия на биологический объект, при сушке, обогреве и т. д.

Электрическая энергия широко применяется в дачном и садово-огородном хозяйстве не только для освещения и обогрева помещений, но и для электропривода различных механизмов и приспособлений для обработки почвы (электроплуги, фрезы, мотыги, культиваторы и т. д.), для обогрева почвы в парниках и теплицах.

Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях, расположенных, как правило, у источников первичной энергии.

Электростанции связаны между собой и с потребителями электрическими сетями, которые объединяют их в централизованно управляемые энергетические системы (энергосистемы).

Нагрузку на электростанции распределяют так, чтобы получить наиболее дешевую электроэнергию.

Например, если запас воды на гидравлической станции (ГЭС) большой, то ее нагружают на полную мощность, а тепловую (ТЭС) разгружают, экономя топливо.

Или же за счет ТЭС удовлетворяют постоянную (базисную) нагрузку в течение суток, а ГЭС включают в часы, когда нагрузка возрастает.

Благодаря энергосистемам не только повышается экономичность электроснабжения, но и значительно увеличивается его надежность, возрастает общая полезная выработка электроэнергии и т. д.

Вопрос 10 Какие Вы знаете способы преобразования энергии? Подробно

Объясните один из них по своему выбору, назовите его преимущества,

Недостатки и область применения.

Способы преобразования энергии морских волн в электрическую

Водяной столб – один из самых востребованных, дешёвых и востребованных видов волновых установок с пневматическим преобразователем который использует энергию колеблющегося водяного столба для преобразования её в электрическую. Принцип действия здесь таков. При набегании волны на частично погруженную полость, открытую под водой, столб жидкости в полости колеблется, вызывая изменения давления в газе над жидкостью. Полость может быть связана с атмосферой через турбину, в качестве которой испорльзуется турбина Уэльса. Это воздушная турбина низкого давления, имеющая симметричную аэродинамическую поверхность лопаток, позволяющую им вращаться всегда в одну сторону, независимо от направления потока воздуха или жидкости. Достигается это тем, что рабочее тело, попадая на лопатку, разделяется непропорционально – отклонение в одну сторону всегда больше, чем в другую. Принцип работы турбины Уэльса схож с принципом подъема крыла самолета. Поток регулируется так, чтобы проходить через турбину в одном направлении. Преимуществом устройств на принципе водяного столба является то, что скорость воздуха перед турбиной может быть значительно увеличена за счет уменьшения проходного сечения канала, что позволяет сочетать медленное волновое движение с высокочастотным вращением турбины. Кроме того, здесь создается возможность удалить генерирующее устройство из зоны непосредственного воздействия соленой морской воды. Этот способ широко применяется для сигнальных буев, внедренных в Японии и в Великобритании. Самым крупным и впервые включенным в энергосеть устройством является устройство, построенное в Тофтестоллене (Норвегия). Здесь водяной столб используется в 500 киловаттной установке, построенной на краю отвесной скалы. Помимо всего прочего, национальная электрическая лаборатория Великобритании предлагает конструкцию, устанавливаемую непосредственно на морском дне. Недостатками таких преобразователей являются низкий КПД и большая материалоемкость.

Электричество или электрический ток — это направленно движущийся поток заряженных частиц. Также электричеством называют энергию, полученную в результате этого движения, и освещение, полученное при использовании этой энергии.

Одно из самых значительных достижений цивилизации — производство и использование электроэнергии. Научно-технологический прорыв, состоявшийся в середине 19 века, был невозможен без широкого использования электричества. Без него немыслимо существование современного мира. Оно применяется во всех областях техники и науки.

Использование электроэнергии имеет положительные и отрицательные стороны, как любое явление научно-технического прогресса.

Плюсы электричества

Электроэнергия накапливается и сохраняется. Это позволяет обеспечивать бесперебойное электроснабжение населенных пунктов.
Преобразуется в другие виды энергии. Механическую, тепловую, световую энергию можно получить из электрической.
Передается на большие расстояния. Линии электропередач позволяют передавать энергию в места, далеко отстоящие от места ее производства.
Широко применяется в различных областях деятельности, от простой лампочки в подъезде до космического корабля.
Электродвигатели экологичны. При их работе не разрушается озоновый слой Земли. Нет вредных выбросов в атмосферу, отходов, загрязняющих окружающую среду.
Приборы и механизмы, работающие на электричестве, легки в эксплуатации.
Электричество дешевле других видов энергии.
Возможно генерирование из возобновляемых источников, это вода, ветер, морские приливы.

Появляются новые способы производства электроэнергии. Солнечная, ветровая, энергия приливов — это возобновляемые, безграничные ресурсы.

Электроэнергию получают при утилизации и переработке мусора, что позволяет решить две глобальные проблемы сразу.

Существуют необычные проекты. Добыча электричества путем перерабатывания ореховой скорлупы планируется в Новой Зеландии. Американские ученые рассматривают возможность использования живых термитов. При поедании бумаги каждое насекомое выделяет небольшое количество энергии, которая легко преобразуется в электрическую. Поиск источников энергии продолжается.

Благодаря электричеству улучшается качество жизни. Она становится более комфортной, удобной. Еще 100 лет назад люди не могли себе представить реальности, которая нас окружает. Тяжелый физический труд постепенно уходит в прошлое.

Но есть отрицательные моменты, неизбежные при использовании электричества. Они достаточно многочисленны. О них надо знать.

Минусы

Емкость источников питания недостаточная. Невозможно накопить энергию в промышленных объемах и сохранять ее длительное время. Если взять все аккумуляторы, которые есть на Земле, то для удовлетворения мировой потребности в электроэнергии их хватит только на 10 минут.
Строительство и эксплуатация электростанций различного типа нарушают экологическое равновесие.
Электромагнитные поля вокруг высоковольтных ЛЭП, теле-радио ретрансляторов, сотовых передающих антенн негативно воздействуют на человека, на окружающую среду.
Опасность бытового травматизма возрастает.
Из-за неисправной электропроводки происходят несчастные случаи, пожары, короткие замыкания.
Доказано негативное влияние электромагнитного излучения от бытовых приборов на живые организмы.
Вызывает тревогу уменьшение двигательной активности жителей городов, вызванное эксплуатацией машин, механизмов и приборов, работающих на электрической энергии. Это грозит серьезными заболеваниями для целых поколений землян.
Электричество используют для умерщвления людей (казнь на электрическом стуле) и животных (скотобойни).

Загрязнение окружающей среды — наиболее негативное следствие производства электроэнергии. В котлах ТЭЦ сжигается органическое топливо. Это приводит к выбросу вредных веществ в воздух. Из-за свободного выделения неиспользуемой энергии возникает тепловое загрязнение. Кислотные дожди, накопление парниковых газов опасны для ближайших населенных пунктов.

ГЭС, гидроэлектростанции, самые безопасные. Они не загрязняют окружающую среду. Но при создании водохранилищ затапливаются огромные территории. Это сельхозугодья, леса, населенные пункты. Почва по берегам водохранилищ заболачивается. Рыба гибнет из-за нарушения привычного температурного режима.

Для радиоактивных отходов при работе АЭС требуются сложные процедуры переработки. Могильники захоронения отходов излучают радиацию. Это делает непригодными для использования территории вокруг них.

Строительство приливных станций разрушает береговую линию. Нарушается баланс пресной и соленой воды.

Но это тот вред и польза, которые получаются от производства и использования электричества в глобальном, всемирном масштабе. А как правильно пользоваться электроэнергией в повседневной жизни?

Повседневное использование электроэнергии

Экологическая ответственность — не пустой звук. Бережно относиться к использованию электроэнергии — обязанность каждого современного человека.Треть потребляемой в быту электроэнергии расходуется напрасно оттого, что неработающие приборы остаются включенными в розетку. Значительной экономии можно добиться, просто полностью обесточив бытовые приборы.
Электромагнитное излучение вредит здоровью. Не стоит находиться поблизости от работающих стиральных машин, холодильников и микроволновых печей. Излучение от мобильного телефона наиболее сильно в момент набора номера и соединения с абонентом. В это время трубку лучше держать от головы на расстоянии не менее 20 см.
Излучение опасно также возле линий электропередач. Не стоит задерживаться поблизости от них.
Большинство несчастных случаев, связанных с электричеством, происходит из-за неисправной проводки. Изоляция токопроводящих частей портится от механических повреждений, атмосферного воздействия, старения. Исправная проводка позволит избежать пожаров, коротких замыканий и несчастных случаев.

Опасные свойства электричества происходят оттого, что оно нагревает проводник, по которому проходит ток. При работе с электричеством нельзя забывать о технике безопасности.

Заземление в доме должно быть обязательно. При определении напряжения в сети следует пользоваться специальными приборами.
Необходимо следить за исправностью бытовых приборов, розеток. Обесточивать их при малейшем подозрении на неисправность.

Электричество. И друг, и враг

Зависимость человечества от электроэнергии из года в год возрастает. Даже незначительные отключения ее доставляют массу проблем. В случае масштабных перебоев альтернативных источников энергии не хватит для полноценного обеспечения городов и промышленных объектов.

Энергетика создает одну из основ современной цивилизации и все более активно загрязняет окружающую среду. Меняется климат Земли, что может привести к глобальной катастрофе. Пока ученые ищут выход из создавшейся ситуации, каждый человек может оказать помощь в безопасном и рациональном использовании электроэнергии.

Экономия и бережное расходование любых ресурсов, в том числе и электричества, необходимы. Любой потребитель, включающий в доме свет, знает, сколько усилий потрачено на то, чтобы сделать жизнь безопасней, удобней и легче. Культура потребления энергии означает грамотное ее использование. В первую очередь это соблюдение техники безопасности.

Невозможно существование современного мира без электричества. Это факт, не требующий подтверждения. Если вдруг оно исчезнет, цивилизация будет разрушена. Поэтому у человечества нет другого пути, кроме дальнейшего развития энергетической отрасли.

Электрическая энергия имеет ряд преимуществ перед другими формами энергии. Она легко преобразуется в механическую, световую, химическую и другие формы энергии, экономично передается на большие расстояния, распределяется между любым числом приемников энергии различной мощности. Поэтому электрическая энергия получила широкое применение во всех областях народного хозяйства — в промышленности, на транспорте, в сельском хозяйстве и др.

В промышленности на основе электрификации все шире внедряется комплексная механизация и автоматизация производственных процессов. Интенсивно развивается электротехнология — электротермические и электролитические способы получения и обработки металлов. С каждым годом вступают в строй все новые и новые автоматические линии машин, цехи и заводы-автоматы. С помощью электроэнергии осуществляется электросварка, закалка стали токами высокой частоты и др.

Процесс производства и передачи электроэнергии является столь динамичным и постоянно подверженным случайным возмущающим воздействиям, что без автоматического управления его функционирование невозможно. Такие его особенности, как равенство в каждый момент времени генерируемой и случайно изменяющейся, требуемой нагрузкой, мощностей, время от времени возникающие короткие замыкания, высокая быстротечность электромагнитных и электромеханических переходных процессов, обусловили развитие технических средств автоматического управления еще в начальный период становления электроэнергетики. Под автоматическим понимается управление процессом производств, передачи и потребления электроэнергии в целом без непосредственного участия человека.

На современном этапе автоматическое управление производится отдельными электроэнергетическими объектами и их взаимодействующими совокупностями. Управление процессом производства и передачи электроэнергии в целом пока еще осуществимо лишь при некотором оперативном вмешательстве человека-диспетчера электроэнергетической системы (ЭЭС). Такое управление называется автоматизированным. Оно реализуется автоматизированной системой диспетчерского управления (АСДУ), важнейшей частью которой является управляющий вычислительный комплекс (УВК), расположенный на диспетчерском пункте (ДП) электроэнергетической системы.

Обычно электрические станции строятся вблизи естественных источников энергии, а потребители электроэнергии находятся за сотни и даже тысячи километров. Для уменьшения потерь энергии в проводах напряжения в линиях электропередачи обычно повышают до сотен кВ (110, 220, 500, 750 и 1150 кВ). На электростанциях электроэнергия вырабатывается при U=6.3-24 кВ. Номинальное напряжение большинства потребителей U_Н=220-600 В. Мощные электродвигатели работают при напряжении 3 и 6 кВ. Поэтому в начале и конце линии электропередачи устанавливаются трансформаторы. Таким образом, силовые трансформаторы — это трансформаторы, которые используются в автоматизированных системах передачи и распределения электроэнергии

Помимо передачи и распределения электрической энергии между потребителями силовые трансформаторы находят широкое распространение для специальных нагрузок: в различных выпрямительных, преобразовательных, защитных и других устройствах. Поэтому трансформаторы являются наиболее распространенными электротехническими устройствами.

Трансформатор — это статический электромагнитный аппарат, служащий для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого при неизменной частоте.

Принцип работы трансформатора основан на законе электромагнитной индукции. Конструктивно трансформатор состоит их двух или нескольких обмоток, связанных электромагнитно. Для усиления магнитной связи между обмотками трансформатора их располагают на стальном сердечнике.

Обмотку трансформатора, к которой подводится электрическая энергия, называют первичной. От другой обмотки энергия отводится, и ее называют вторичной. Все величины, относящиеся к первичной обмотке, называют первичными и обозначают индексом 1, а относящиеся к вторичной обмотке называют вторичными и обозначают индексом 2. Такой трансформатор называют двухобмоточным.

В общем случае . При трансформатор называют повышающим; при трансформатор называют понижающим.

Обмотку, присоединенную к сети более высокого напряжения, называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а обмотку, присоединенную к сети меньшего напряжения, называют обмоткой низшего напряжения (НН). Трансформатор, который преобразует однофазный ток, называют однофазным, если он преобразует трехфазный ток — трехфазным.

Проектирование нового трансформатора состоит из нескольких этапов: разработка эскизного проекта; технического проекта; рабочего проекта и конструкторско-технологической подготовки производства.

В отличие от реального проектирования в конструкторских бюро, учебное проектирование имеет свои особенности. Они заключаются в том, чтобы учащийся получил навыки правильного выбора основных размеров и конструктивных элементов отдельных частей трансформатора, удовлетворяющих требованиям задания на проектирование; освоил методы расчета всех технических данных трансформатора.

Для учебного проектирования часто используется не теоретические решения, а полуэмпирические формулы, которые сразу дают возможность найти такие основные размеры трансформатора, при которых наиболее вероятно удовлетворились бы требования задания на проектирование.

Промышленность выпускает большое количество трансформаторов различных типов, предназначенных для работы в самых разнообразных областях народного хозяйства. Для установления единых требований к трансформаторам, отражающих условия их эксплуатации, введен ряд государственных стандартов, которым должны соответствовать масляные трансформаторы. Основными в этом ряду являются следующие стандарты:

1) ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические требования.

2) ГОСТ 12022-76. Трансформаторы трехфазные силовые масляные общего назначения мощностью от 25 до 630 кВА на напряжение до 35 кВ. Технические условия.

3) ГОСТ 11920-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения до 35 кВ. Технические условия.

4) ГОСТ 12965-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения классов напряжения 110 и 150 кВ. Технические условия.

5) ГОСТ 17544-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения, классов напряжения 220, 330, 500 и 750 кВ. Технические условия.

Вопросы теории электромагнитных процессов, конструкции магнитопроводов, обмоток, изоляции, систем охлаждения, систем регулирования напряжения и методов испытания современных трансформаторов общего и специального назначения изложены в [1], вопросы проектирования — в [2].

В общем случае . При трансформатор называют повышающим; при трансформатор называют понижающим.

1) ГОСТ 11677-85. Трансформаторы силовые. Общие технические требования.

3) ГОСТ 11920-85. Трансформаторы силовые масляные общего назначения до 35 кВ. Технические условия.

Читайте также: