Menu ≡ ╳

Pengeluaran, penghantaran dan penggunaan elektrik. Pengeluaran dan penggunaan tenaga elektrik

mewarna

15.10.2019

dalam fizik

mengenai topik "Pengeluaran, penghantaran dan penggunaan elektrik"

pelajar darjah 11 A

Institusi pendidikan perbandaran No. 85

Catherine.

Pelan abstrak.

pengenalan.

1. Pengeluaran elektrik.

1. jenis loji kuasa.

2. sumber alternatif tenaga.

2. Penghantaran elektrik.

transformer.

3. Penggunaan elektrik.

pengenalan.

Kelahiran tenaga berlaku beberapa juta tahun yang lalu, apabila orang belajar menggunakan api. Api memberi mereka kehangatan dan cahaya, merupakan sumber inspirasi dan keyakinan, senjata melawan musuh dan haiwan liar, remedi, pembantu dalam bidang pertanian, pengawet makanan, bantuan teknologi, dsb.

Mitos indah tentang Prometheus, yang memberi orang api, muncul Yunani purba lebih lewat daripada di banyak bahagian dunia kaedah pengendalian kebakaran yang agak canggih, pengeluaran dan pemadamannya, memelihara kebakaran dan penggunaan rasional bahan api.

Selama bertahun-tahun, api dikekalkan dengan membakar sumber tenaga tumbuhan (kayu, pokok renek, buluh, rumput, alga kering, dll.), dan kemudian kemungkinan menggunakan bahan fosil untuk mengekalkan api ditemui: arang, minyak, syal, gambut.

Hari ini, tenaga kekal sebagai komponen utama kehidupan manusia. Ia memungkinkan untuk mencipta pelbagai bahan, merupakan salah satu faktor utama dalam pembangunan teknologi baharu. Ringkasnya, tanpa menguasai pelbagai jenis tenaga, seseorang tidak dapat wujud sepenuhnya.

Penjanaan kuasa.

Jenis loji kuasa.

Loji kuasa haba (TPP), loji janakuasa yang menjana tenaga elektrik hasil daripada penukaran tenaga haba yang dikeluarkan semasa pembakaran bahan api fosil. Loji kuasa haba pertama muncul pada akhir abad ke-19 dan menjadi meluas. Pada pertengahan 70-an abad ke-20, loji janakuasa haba adalah jenis utama loji kuasa.

Dalam loji kuasa haba, tenaga kimia bahan api ditukar dahulu kepada tenaga mekanikal dan kemudian kepada tenaga elektrik. Bahan api untuk loji kuasa sedemikian boleh menjadi arang batu, gambut, gas, syal minyak, dan minyak bahan api.

Loji kuasa haba dibahagikan kepada pemeluwapan(IES), direka untuk menjana tenaga elektrik sahaja, dan gabungan haba dan loji kuasa(CHP), menghasilkan sebagai tambahan kepada elektrik tenaga haba sebagai air panas dan pasangan. CPP besar yang mempunyai kepentingan serantau dipanggil loji janakuasa daerah negeri (SDPP).

Yang paling mudah gambarajah litar IES yang menggunakan arang batu ditunjukkan dalam rajah. Arang batu dimasukkan ke dalam bunker bahan api 1, dan daripadanya ke unit penghancuran 2, di mana ia bertukar menjadi debu. Debu arang batu memasuki relau penjana stim (dandang stim) 3, yang mempunyai sistem tiub di mana air yang disucikan secara kimia, dipanggil air suapan, beredar. Di dalam dandang, air dipanaskan, disejat, dan wap tepu yang terhasil dibawa ke suhu 400-650 °C dan, di bawah tekanan 3-24 MPa, memasuki turbin stim 4 melalui saluran wap. Parameter stim bergantung pada kuasa unit.

Loji kuasa pemeluwapan terma mempunyai kecekapan yang rendah (30-40%), kerana kebanyakan tenaga hilang dengan gas serombong dan air penyejuk pemeluwap. Adalah berfaedah untuk membina CPP berdekatan dengan tapak pengeluaran bahan api. Dalam kes ini, pengguna elektrik mungkin berada pada jarak yang agak jauh dari stesen.

Gabungan haba dan loji kuasa berbeza daripada stesen pemeluwapan dengan memasang turbin pemanas khas padanya dengan pengekstrakan wap. Di loji kuasa haba, satu bahagian stim digunakan sepenuhnya dalam turbin untuk menjana elektrik dalam penjana 5 dan kemudian memasuki pemeluwap 6, dan satu lagi, yang mempunyai suhu dan tekanan yang lebih tinggi, diambil dari peringkat pertengahan turbin dan digunakan untuk bekalan haba. Kondensat dibekalkan oleh pam 7 melalui deaerator 8 dan kemudian oleh pam suapan 9 ke penjana stim. Jumlah stim yang diambil bergantung pada keperluan tenaga haba perusahaan.

Pekali tindakan yang berguna CHP mencapai 60-70%. Stesen sedemikian biasanya dibina berhampiran pengguna - perusahaan perindustrian atau kawasan kediaman. Selalunya ia menggunakan bahan api yang diimport.

Stesen terma dengan turbin gas(GTPP), wap-gas(PHPP) dan loji diesel.

Gas atau gas dibakar di dalam kebuk pembakaran loji janakuasa turbin gas. bahan api cecair; produk pembakaran dengan suhu 750-900 ºС memasuki turbin gas yang memutarkan penjana elektrik. Kecekapan loji kuasa haba tersebut biasanya 26-28%, kuasa - sehingga beberapa ratus MW . GTES biasanya digunakan untuk menutup puncak beban elektrik. Kecekapan PGES boleh mencapai 42 - 43%.

Yang paling menjimatkan ialah loji kuasa turbin stim haba yang besar (disingkat TPP). Kebanyakan loji janakuasa haba di negara kita menggunakan habuk arang batu sebagai bahan api. Untuk pengeluaran 1 kWj elektrik beberapa ratus gram arang batu dimakan. Dalam dandang stim, lebih 90% tenaga yang dikeluarkan oleh bahan api dipindahkan ke stim. Dalam turbin, tenaga kinetik pancutan stim dipindahkan ke pemutar. Aci turbin disambung dengan tegar ke aci penjana.

Turbin wap moden untuk loji kuasa haba adalah mesin yang sangat maju, berkelajuan tinggi, sangat menjimatkan dengan hayat perkhidmatan yang panjang. Kuasa mereka dalam versi aci tunggal mencapai 1 juta 200 ribu kW, dan ini bukan hadnya. Mesin sedemikian sentiasa berbilang peringkat, iaitu, mereka biasanya mempunyai beberapa dozen cakera dengan bilah yang berfungsi dan nombor yang sama, di hadapan setiap cakera, kumpulan muncung di mana aliran wap mengalir. Tekanan dan suhu stim secara beransur-ansur berkurangan.

Dari kursus fizik diketahui bahawa Kecekapan terma enjin meningkat dengan peningkatan suhu awal bendalir kerja. Oleh itu, stim yang memasuki turbin dibawa ke parameter tinggi: suhu - hampir 550 ° C dan tekanan - sehingga 25 MPa. Kecekapan loji kuasa haba mencapai 40%. Kebanyakan tenaga hilang bersama-sama dengan wap ekzos panas.

Stesen hidroelektrik (stesen janakuasa hidroelektrik), kompleks struktur dan peralatan yang melaluinya tenaga aliran air ditukar kepada tenaga elektrik. Stesen janakuasa hidroelektrik terdiri daripada litar bersiri struktur hidraulik, menyediakan kepekatan aliran air yang diperlukan dan mencipta tekanan, dan peralatan kuasa yang menukar tenaga air yang bergerak di bawah tekanan kepada tenaga putaran mekanikal, yang seterusnya, ditukar kepada tenaga elektrik.

Tekanan stesen janakuasa hidroelektrik dicipta oleh kepekatan kejatuhan sungai di kawasan yang digunakan oleh empangan, atau terbitan, atau empangan dan lencongan bersama. Peralatan kuasa utama stesen janakuasa hidroelektrik terletak di bangunan stesen janakuasa hidroelektrik: di dalam bilik turbin loji kuasa - unit hidraulik, peralatan tambahan, peranti kawalan automatik dan kawalan; dalam pos kawalan pusat - konsol operator-penghantar atau pengendali auto stesen janakuasa hidroelektrik. Bertambah pencawang transformer Ia terletak di dalam bangunan stesen janakuasa hidroelektrik dan di bangunan berasingan atau di kawasan terbuka. Alat suis selalunya terletak pada kawasan lapang. Bangunan stesen janakuasa hidroelektrik boleh dibahagikan kepada bahagian dengan satu atau lebih unit dan peralatan bantu, dipisahkan daripada bahagian bangunan yang bersebelahan. Tapak pemasangan dicipta di dalam atau di dalam bangunan stesen janakuasa hidroelektrik untuk pemasangan dan pembaikan pelbagai peralatan dan untuk operasi tambahan untuk penyelenggaraan stesen janakuasa hidroelektrik.

Mengikut kapasiti terpasang (dalam MW) membezakan antara stesen janakuasa hidroelektrik berkuasa(lebih 250), purata(sehingga 25) dan kecil(sehingga 5). Kuasa stesen janakuasa hidroelektrik bergantung pada tekanan (perbezaan antara paras hulu dan hilir ), aliran air yang digunakan dalam turbin hidraulik dan kecekapan unit hidraulik. Atas beberapa sebab (disebabkan, sebagai contoh, perubahan bermusim paras air dalam takungan, turun naik dalam beban sistem kuasa, pembaikan unit hidraulik atau struktur hidraulik, dsb.) tekanan dan aliran air sentiasa berubah, dan, sebagai tambahan, aliran berubah apabila mengawal kuasa hidroelektrik stesen janakuasa. Terdapat kitaran tahunan, mingguan dan harian operasi stesen janakuasa hidroelektrik.

Berdasarkan tekanan maksimum yang digunakan, stesen janakuasa hidroelektrik dibahagikan kepada tekanan tinggi(lebih daripada 60 m), tekanan sederhana(dari 25 hingga 60 m) Dan tekanan rendah(dari 3 hingga 25 m). Di sungai tanah rendah tekanan jarang melebihi 100 m, dalam keadaan pergunungan, empangan boleh mencipta tekanan sehingga 300 m dan banyak lagi, dan dengan bantuan terbitan - sehingga 1500 m. Pembahagian stesen janakuasa hidroelektrik mengikut tekanan yang digunakan adalah bersifat anggaran, bersyarat.

Mengikut corak penggunaan sumber air dan kepekatan tekanan, stesen janakuasa hidroelektrik biasanya dibahagikan kepada saluran , empangan , lencongan dengan lencongan tekanan dan bukan tekanan, simpanan bercampur, dipam Dan pasang surut .

Dalam loji janakuasa hidroelektrik larian-sungai dan empangan, tekanan air dicipta oleh empangan yang menghalang sungai dan menaikkan paras air di kolam atas. Pada masa yang sama, beberapa banjir di lembah sungai tidak dapat dielakkan. Stesen janakuasa hidroelektrik larian-sungai dan tepi empangan dibina di kedua-dua sungai air tinggi tanah rendah dan di sungai gunung, di lembah mampat yang sempit. Stesen janakuasa hidroelektrik larian sungai dicirikan oleh tekanan sehingga 30-40 m.

Pada tekanan yang lebih tinggi, ternyata tidak sesuai untuk memindahkan tekanan air hidrostatik ke bangunan stesen janakuasa hidroelektrik. Dalam kes ini jenis digunakan empangan Sebuah stesen janakuasa hidroelektrik, di mana bahagian hadapan tekanan disekat sepanjang keseluruhannya oleh empangan, dan bangunan stesen janakuasa hidroelektrik terletak di belakang empangan, bersebelahan dengan air ekor.

Satu lagi jenis susun atur terkutuk Stesen janakuasa hidroelektrik sepadan dengan keadaan gunung dengan aliran sungai yang agak rendah.

DALAM terbitan Kepekatan stesen janakuasa hidroelektrik kejatuhan sungai dicipta melalui lencongan; air pada permulaan bahagian sungai yang digunakan dialihkan dari dasar sungai oleh saluran dengan kecerunan yang ketara kurang daripada kecerunan purata sungai di bahagian ini dan dengan meluruskan selekoh dan pusingan saluran. Penghujung lencongan dibawa ke lokasi bangunan stesen janakuasa hidroelektrik. Air sisa sama ada dikembalikan ke sungai atau dibekalkan ke stesen janakuasa hidroelektrik lencongan seterusnya. Lencongan adalah berfaedah apabila cerun sungai tinggi.

Tempat istimewa di kalangan stesen janakuasa hidroelektrik diduduki oleh loji kuasa simpanan yang dipam(PSPP) dan loji kuasa pasang surut(PES). Pembinaan loji janakuasa simpanan yang dipam didorong oleh permintaan yang semakin meningkat untuk kuasa puncak dalam sistem tenaga besar, yang menentukan kapasiti penjanaan yang diperlukan untuk menampung beban puncak. Keupayaan loji janakuasa simpanan yang dipam untuk mengumpul tenaga adalah berdasarkan fakta bahawa terdapat tenaga bebas dalam sistem tenaga dalam tempoh masa tertentu. Tenaga Elektrik digunakan oleh unit loji kuasa simpanan yang dipam, yang, beroperasi dalam mod pam, mengepam air dari takungan ke dalam kolam simpanan atas. Semasa tempoh beban puncak, tenaga terkumpul dikembalikan kepada sistem kuasa (air dari kolam atas memasuki saluran paip tekanan dan memutar unit hidraulik yang beroperasi sebagai penjana arus).

PES menukarkan tenaga pasang surut air laut kepada tenaga elektrik. Tenaga elektrik stesen janakuasa hidroelektrik pasang surut, disebabkan beberapa ciri yang dikaitkan dengan sifat pasang surut berkala, boleh digunakan dalam sistem tenaga hanya bersama-sama dengan tenaga loji kuasa pengawalseliaan, yang menggantikan kegagalan kuasa stesen janakuasa pasang surut dalam beberapa hari atau bulan.

Ciri terpenting sumber kuasa hidro berbanding sumber bahan api dan tenaga ialah kebolehbaharui berterusannya. Ketiadaan keperluan bahan api untuk loji kuasa hidroelektrik menentukan kos rendah tenaga elektrik yang dijana oleh loji kuasa hidroelektrik. Oleh itu, pembinaan stesen janakuasa hidroelektrik, walaupun pelaburan modal khusus yang ketara sebanyak 1 kW kapasiti terpasang dan tempoh pembinaan yang panjang telah dan diberi keutamaan, terutamanya apabila ini dikaitkan dengan penempatan industri intensif elektrik.

Loji kuasa nuklear (NPP), loji kuasa di mana tenaga atom (nuklear) ditukar kepada tenaga elektrik. Penjana tenaga di loji tenaga nuklear ialah reaktor atom. Haba yang dibebaskan dalam reaktor hasil daripada tindak balas berantai pembelahan nukleus beberapa unsur berat kemudiannya ditukar kepada elektrik dengan cara yang sama seperti dalam loji janakuasa haba konvensional (TPP). Tidak seperti loji janakuasa haba yang menggunakan bahan api fosil, loji kuasa nuklear berfungsi bahan api nuklear(berdasarkan 233 U, 235 U, 239 Pu). Telah ditetapkan bahawa sumber tenaga dunia bahan api nuklear (uranium, plutonium, dll.) dengan ketara melebihi sumber tenaga rizab semula jadi bahan api organik (minyak, arang batu, gas asli dan lain-lain). Ini membuka prospek yang luas untuk memenuhi permintaan bahan api yang berkembang pesat. Di samping itu, adalah perlu untuk mengambil kira jumlah penggunaan arang batu dan minyak yang semakin meningkat untuk tujuan teknologi di dunia. industri kimia, yang menjadi pesaing serius kepada loji kuasa haba. Walaupun penemuan deposit baru bahan api organik dan penambahbaikan kaedah untuk pengeluarannya, terdapat kecenderungan di dunia ke arah peningkatan relatif dalam kosnya. Ini mewujudkan keadaan yang paling sukar bagi negara yang mempunyai rizab bahan api fosil yang terhad. Terdapat keperluan yang jelas untuk pembangunan pesat tenaga nuklear, yang telah menduduki tempat yang menonjol dalam imbangan tenaga beberapa negara perindustrian di seluruh dunia.

Gambarajah skematik loji tenaga nuklear dengan reaktor nuklear mempunyai penyejukan air, ditunjukkan dalam Rajah. 2. Haba dibebaskan masuk teras reaktor penyejuk, diambil oleh air dari litar pertama, yang dipam melalui reaktor oleh pam edaran Air yang dipanaskan dari reaktor memasuki penukar haba (penjana stim) 3, di mana ia memindahkan haba yang diterima dalam reaktor ke air litar ke-2. Air litar ke-2 menyejat dalam penjana stim, dan wap terbentuk, yang kemudiannya memasuki turbin. 4.

Selalunya, 4 jenis reaktor neutron haba digunakan di loji kuasa nuklear:

1) air-air dengan air kosong sebagai penyederhana dan penyejuk;

2) grafit-air dengan penyejuk air dan penyederhana grafit;

3) air berat dengan penyejuk air dan air berat sebagai penyederhana;

4) graffito - gas dengan penyejuk gas dan penyederhana grafit.

Pilihan jenis reaktor yang paling banyak digunakan ditentukan terutamanya oleh pengalaman terkumpul dalam reaktor pembawa, serta ketersediaan peralatan industri yang diperlukan, rizab bahan mentah, dsb.

Reaktor dan sistem servisnya termasuk: reaktor itu sendiri dengan perlindungan biologi , penukar haba, pam atau unit peniup gas yang mengedarkan penyejuk, saluran paip dan kelengkapan untuk litar edaran, peranti untuk memuatkan semula bahan api nuklear, sistem pengudaraan khas, sistem penyejukan kecemasan, dsb.

Untuk melindungi kakitangan loji tenaga nuklear daripada pendedahan sinaran, reaktor dikelilingi oleh pelindung biologi, bahan utamanya ialah konkrit, air dan pasir serpentin. Peralatan litar reaktor mesti dimeterai sepenuhnya. Sistem disediakan untuk memantau tempat kemungkinan kebocoran penyejuk; langkah-langkah diambil untuk memastikan kebocoran dan pecah dalam litar tidak membawa kepada pelepasan radioaktif dan pencemaran premis loji tenaga nuklear dan kawasan sekitarnya. Udara radioaktif dan sejumlah kecil wap penyejuk, kerana kehadiran kebocoran dari litar, dikeluarkan dari bilik tanpa pengawasan loji kuasa nuklear oleh sistem pengudaraan khas, di mana penapis pembersihan dan tangki gas pegangan disediakan untuk menghapuskan kemungkinan daripada pencemaran udara. Pematuhan peraturan keselamatan sinaran oleh kakitangan NPP dipantau oleh perkhidmatan kawalan dosimetri.

Kehadiran perlindungan biologi, pengudaraan khas dan sistem penyejukan kecemasan serta perkhidmatan pemantauan dosimetrik memungkinkan untuk melindungi sepenuhnya kakitangan pengendalian NPP daripada kesan berbahaya sinaran radioaktif.

Loji kuasa nuklear, yang paling banyak rupa moden loji janakuasa mempunyai beberapa kelebihan ketara berbanding jenis loji kuasa yang lain: apabila keadaan biasa berfungsi mereka tidak mencemarkan sama sekali persekitaran, tidak memerlukan sambungan ke sumber bahan mentah dan, dengan itu, boleh diletakkan hampir di mana-mana sahaja. Unit kuasa baharu mempunyai kapasiti hampir sama dengan stesen janakuasa hidroelektrik purata, tetapi faktor penggunaan kapasiti terpasang di loji kuasa nuklear (80%) dengan ketara melebihi angka ini untuk stesen janakuasa hidroelektrik atau loji kuasa haba.

NPP boleh dikatakan tidak mempunyai kelemahan yang ketara di bawah keadaan operasi biasa. Walau bagaimanapun, seseorang tidak boleh gagal untuk melihat bahaya loji kuasa nuklear di bawah keadaan force majeure yang mungkin: gempa bumi, taufan, dll. - di sini model unit kuasa lama menimbulkan potensi bahaya pencemaran sinaran wilayah akibat pemanasan melampau reaktor yang tidak terkawal.

Sumber tenaga alternatif.

Tenaga matahari.

DALAM Kebelakangan ini minat dalam masalah penggunaan tenaga solar telah meningkat secara mendadak, kerana potensi tenaga berdasarkan penggunaan sinaran suria langsung adalah amat tinggi.

Pengumpul sinaran suria yang paling mudah ialah kepingan logam hitam (biasanya aluminium), di dalamnya terdapat paip dengan cecair yang beredar di dalamnya. Dipanaskan oleh tenaga suria yang diserap oleh pengumpul, cecair dibekalkan untuk kegunaan terus.

Tenaga suria adalah salah satu jenis pengeluaran tenaga yang paling intensif bahan. Penggunaan tenaga suria secara besar-besaran memerlukan peningkatan besar dalam keperluan bahan, dan, akibatnya, dalam sumber tenaga kerja untuk pengekstrakan bahan mentah, pengayaannya, mendapatkan bahan, pembuatan heliostat, pengumpul, peralatan lain, dan pengangkutannya.

Tenaga elektrik yang dihasilkan oleh sinaran suria masih jauh lebih mahal daripada yang diperolehi cara tradisional. Para saintis berharap bahawa eksperimen yang akan mereka jalankan di pemasangan dan stesen perintis akan membantu menyelesaikan bukan sahaja masalah teknikal, tetapi juga masalah ekonomi.

Tenaga angin.

Tenaga jisim udara yang bergerak adalah sangat besar. Rizab tenaga angin adalah lebih daripada seratus kali ganda lebih besar daripada rizab kuasa hidro semua sungai di planet ini. Angin bertiup sentiasa dan di mana-mana di bumi. Keadaan iklim membenarkan pembangunan tenaga angin di wilayah yang luas.

Tetapi hari ini, enjin angin membekalkan hanya seperseribu daripada keperluan tenaga dunia. Oleh itu, pakar pesawat yang tahu cara memilih profil bilah yang paling sesuai dan mengkajinya dalam terowong angin terlibat dalam mencipta reka bentuk roda angin, jantung mana-mana loji kuasa angin. Melalui usaha para saintis dan jurutera, pelbagai jenis reka bentuk turbin angin moden telah dicipta.

Tenaga Bumi.

Orang ramai telah lama mengetahui tentang manifestasi spontan tenaga raksasa yang tersembunyi di kedalaman glob. Ingatan manusia mengekalkan legenda tentang letusan gunung berapi bencana yang membunuh berjuta-juta nyawa manusia, yang telah mengubah rupa banyak tempat di Bumi yang tidak dapat dikenali. Kuasa letusan walaupun gunung berapi yang agak kecil adalah sangat besar; ia berkali-kali lebih besar daripada kuasa loji kuasa terbesar yang dicipta oleh tangan manusia. Benar, tidak perlu bercakap tentang penggunaan langsung tenaga letusan gunung berapi; orang ramai belum mempunyai keupayaan untuk membendung unsur pemberontak ini.

Tenaga Bumi sesuai bukan sahaja untuk pemanasan premis, seperti yang berlaku di Iceland, tetapi juga untuk menjana elektrik. Loji janakuasa menggunakan mata air panas bawah tanah telah beroperasi sejak sekian lama. Loji janakuasa yang pertama, masih berkuasa rendah, dibina pada tahun 1904 di bandar kecil Itali, Larderello. Secara beransur-ansur, kuasa loji janakuasa berkembang, semakin banyak unit baru telah beroperasi, sumber air panas baru digunakan, dan hari ini kuasa stesen telah mencapai nilai yang mengagumkan sebanyak 360 ribu kilowatt.

Penghantaran elektrik.

Transformers.

Anda membeli peti sejuk ZIL. Penjual memberi amaran kepada anda bahawa peti sejuk direka untuk voltan sesalur 220 V. Dan di rumah anda voltan sesalur adalah 127 V. Situasi tanpa harapan? Tidak sama sekali. Anda hanya perlu membuat perbelanjaan tambahan dan membeli transformer.

Transformer- peranti yang sangat mudah yang membolehkan anda meningkatkan dan mengurangkan voltan. Penukaran arus ulang alik dijalankan menggunakan transformer. Transformer pertama kali digunakan pada tahun 1878 oleh saintis Rusia P. N. Yablochkov untuk menghidupkan "lilin elektrik" yang diciptanya, sumber cahaya baru pada masa itu. Idea P. N. Yablochkov telah dibangunkan oleh pekerja Universiti Moscow I. F. Usagin, yang mereka bentuk transformer yang lebih baik.

Pengubah terdiri daripada teras besi tertutup, di mana dua (kadang-kadang lebih) gegelung dengan belitan wayar diletakkan (Rajah 1). Salah satu belitan, dipanggil belitan primer, disambungkan kepada sumber voltan berselang-seli. Penggulungan kedua, yang mana "beban" disambungkan, iaitu, instrumen dan peranti yang menggunakan elektrik, dipanggil sekunder.

Operasi pengubah adalah berdasarkan fenomena aruhan elektromagnet. Apabila arus ulang-alik melalui belitan primer, fluks magnet berselang-seli muncul dalam teras besi, yang merangsang emf teraruh dalam setiap belitan. Selain itu, nilai serta-merta bagi emf teraruh e V sebarang pusingan belitan primer atau sekunder mengikut hukum Faraday ditentukan oleh formula:

e = - Δ F/ Δ t

Jika F= Ф 0 сosωt, maka

e = ω Ф 0 dosa ω t , atau

e = E 0 dosa ω t ,

di mana E 0 = ω Ф 0 - amplitud EMF dalam satu pusingan.

Dalam belitan primer, yang mempunyai n 1 pusingan, jumlah emf teraruh e 1 sama dengan p 1 e.

Dalam belitan sekunder terdapat jumlah emf. e 2 sama dengan p 2 e, di mana n 2- bilangan lilitan belitan ini.

Ia berikutan itu

e 1 e 2 = n 1 n 2 . (1)

Jumlah voltan u 1 , digunakan pada belitan primer, dan EMF e 1 hendaklah sama dengan penurunan voltan dalam belitan primer:

u 1 + e 1 = i 1 R 1 , di mana R 1 - rintangan aktif penggulungan, dan i 1 - kekuatan semasa di dalamnya. Persamaan ini mengikuti terus dari persamaan am. Biasanya rintangan aktif penggulungan adalah kecil dan i 1 R 1 boleh diabaikan. sebab tu

u 1 ≈ -e 1 . (2)

Apabila belitan sekunder pengubah terbuka, tiada arus mengalir di dalamnya, dan hubungan berikut berlaku:

u 2 ≈ - e 2 . (3)

Oleh kerana nilai serta-merta emf e 1 Dan e 2 perubahan dalam fasa, maka nisbahnya dalam formula (1) boleh digantikan dengan nisbah nilai berkesan E 1 Dan E 2 daripada EMF ini atau, dengan mengambil kira kesamaan (2) dan (3), nisbah nilai voltan berkesan U 1 dan anda 2 .

U 1 /U 2 = E 1 / E 2 = n 1 / n 2 = k . (4)

Magnitud k dipanggil nisbah transformasi. Jika k>1, maka transformer adalah step-down, apabila k <1 - semakin meningkat

Apabila litar penggulungan sekunder ditutup, arus mengalir di dalamnya. Kemudian nisbah u 2 ≈ - e 2 tidak lagi dipenuhi dengan tepat, dan dengan itu hubungan antara U 1 dan anda 2 menjadi lebih kompleks daripada dalam persamaan (4).

Mengikut undang-undang pemuliharaan tenaga, kuasa dalam litar primer mestilah sama dengan kuasa dalam litar sekunder:

U 1 saya 1 = U 2 saya 2, (5)

di mana saya 1 Dan saya 2 - nilai daya berkesan dalam belitan primer dan sekunder.

Ia berikutan itu

U 1 /U 2 = saya 1 / saya 2 . (6)

Ini bermakna dengan meningkatkan voltan beberapa kali menggunakan pengubah, kami mengurangkan arus dengan jumlah yang sama (dan sebaliknya).

Disebabkan oleh kehilangan tenaga yang tidak dapat dielakkan akibat pelepasan haba dalam belitan dan teras besi, persamaan (5) dan (6) berpuas hati lebih kurang. Walau bagaimanapun, dalam transformer berkuasa moden, jumlah kerugian tidak melebihi 2-3%.

Dalam amalan seharian kita sering perlu berurusan dengan transformer. Sebagai tambahan kepada transformer yang kami gunakan mahu tidak mahu disebabkan oleh fakta bahawa peranti industri direka untuk satu voltan, dan rangkaian bandar menggunakan yang lain, kami juga perlu berurusan dengan bobbin kereta. Gelendong ialah pengubah langkah naik. Untuk mencipta percikan api yang menyalakan campuran kerja, voltan tinggi diperlukan, yang kami perolehi daripada bateri kereta, selepas mula-mula menukar arus terus bateri ke arus ulang alik menggunakan pemutus. Tidak sukar untuk memahami bahawa, sehingga kehilangan tenaga yang digunakan untuk memanaskan pengubah, apabila voltan meningkat, arus berkurangan, dan sebaliknya.

Mesin kimpalan memerlukan transformer injak turun. Kimpalan memerlukan arus yang sangat tinggi, dan pengubah mesin kimpalan hanya mempunyai satu pusingan keluaran.

Anda mungkin perasan bahawa teras pengubah diperbuat daripada kepingan keluli nipis. Ini dilakukan supaya tidak kehilangan tenaga semasa penukaran voltan. Dalam bahan lembaran, arus pusar akan memainkan peranan yang lebih kecil daripada bahan pepejal.

Di rumah anda berurusan dengan transformer kecil. Bagi pengubah berkuasa, ia adalah struktur yang besar. Dalam kes ini, teras dengan belitan diletakkan di dalam tangki yang diisi dengan minyak penyejuk.

Penghantaran elektrik

Pengguna elektrik berada di mana-mana. Ia dihasilkan di beberapa tempat yang berdekatan dengan sumber bahan api dan sumber hidro. Oleh itu, terdapat keperluan untuk menghantar elektrik pada jarak yang kadangkala mencecah ratusan kilometer.

Tetapi penghantaran elektrik pada jarak jauh dikaitkan dengan kerugian yang ketara. Hakikatnya ialah apabila arus mengalir melalui talian kuasa, ia memanaskannya. Selaras dengan undang-undang Joule-Lenz, tenaga yang dibelanjakan untuk memanaskan wayar talian ditentukan oleh formula

di mana R ialah rintangan garis. Dengan panjang talian yang besar, penghantaran tenaga mungkin menjadi tidak menguntungkan secara amnya. Untuk mengurangkan kerugian, anda boleh, tentu saja, mengikuti laluan mengurangkan rintangan R garisan dengan meningkatkan luas keratan rentas wayar. Tetapi untuk mengurangkan R, sebagai contoh, sebanyak 100 kali, anda perlu meningkatkan jisim wayar juga sebanyak 100 kali. Adalah jelas bahawa perbelanjaan besar logam bukan ferus yang mahal tidak boleh dibenarkan, apatah lagi kesukaran mengikat wayar berat pada tiang tinggi, dll. Oleh itu, kehilangan tenaga dalam talian dikurangkan dengan cara lain: dengan mengurangkan arus dalam barisan. Sebagai contoh, mengurangkan arus sebanyak 10 kali mengurangkan jumlah haba yang dibebaskan dalam konduktor sebanyak 100 kali, iaitu, kesan yang sama dicapai seperti daripada membuat wayar seratus kali lebih berat.

Oleh kerana kuasa semasa adalah berkadar dengan produk arus dan voltan, untuk mengekalkan kuasa yang dihantar, adalah perlu untuk meningkatkan voltan dalam talian penghantaran. Lebih-lebih lagi, lebih panjang talian penghantaran, lebih menguntungkan untuk menggunakan voltan yang lebih tinggi. Sebagai contoh, dalam talian penghantaran voltan tinggi Volzhskaya HPP - Moscow, voltan 500 kV digunakan. Sementara itu, penjana arus ulang-alik dibina untuk voltan tidak melebihi 16-20 kV, memandangkan voltan yang lebih tinggi akan memerlukan langkah khas yang lebih kompleks untuk diambil untuk menebat belitan dan bahagian lain penjana.

Itulah sebabnya transformer step-up dipasang di loji kuasa besar. Transformer meningkatkan voltan dalam talian dengan jumlah yang sama kerana ia mengurangkan arus. Kehilangan kuasa adalah kecil.

Untuk menggunakan elektrik secara langsung dalam motor pemacu elektrik alat mesin, dalam rangkaian pencahayaan dan untuk tujuan lain, voltan di hujung talian mesti dikurangkan. Ini dicapai menggunakan transformer injak turun. Lebih-lebih lagi, biasanya penurunan voltan dan, dengan itu, peningkatan arus berlaku dalam beberapa peringkat. Pada setiap peringkat, voltan menjadi semakin kurang, dan wilayah yang diliputi oleh rangkaian elektrik menjadi lebih luas. Gambar rajah penghantaran dan pengagihan elektrik ditunjukkan dalam rajah.

Stesen janakuasa elektrik di beberapa wilayah di negara ini disambungkan oleh talian penghantaran voltan tinggi, membentuk grid kuasa biasa yang disambungkan kepada pengguna. Persatuan sedemikian dipanggil sistem kuasa. Sistem kuasa memastikan bekalan tenaga tidak terganggu kepada pengguna tanpa mengira lokasi mereka.

Penggunaan elektrik.

Penggunaan kuasa elektrik dalam pelbagai bidang sains.

Abad kedua puluh menjadi abad apabila sains menyerang semua bidang kehidupan sosial: ekonomi, politik, budaya, pendidikan, dll. Secara semulajadi, sains secara langsung mempengaruhi perkembangan tenaga dan skop penggunaan elektrik. Di satu pihak, sains menyumbang kepada meluaskan skop penggunaan tenaga elektrik dan dengan itu meningkatkan penggunaannya, tetapi sebaliknya, dalam era apabila penggunaan tanpa had sumber tenaga tidak boleh diperbaharui menimbulkan bahaya kepada generasi akan datang, keadaan mendesak. tugas sains ialah pembangunan teknologi penjimatan tenaga dan pelaksanaannya dalam kehidupan.

Mari kita lihat soalan-soalan ini menggunakan contoh khusus. Kira-kira 80% daripada pertumbuhan KDNK (keluaran dalam negara kasar) negara maju dicapai melalui inovasi teknikal, bahagian utamanya berkaitan dengan penggunaan tenaga elektrik. Segala sesuatu yang baharu dalam industri, pertanian dan kehidupan seharian datang kepada kami berkat perkembangan baharu dalam pelbagai cabang sains.

Kebanyakan perkembangan saintifik bermula dengan pengiraan teori. Tetapi jika pada abad ke-19 pengiraan ini dibuat menggunakan pen dan kertas, maka pada zaman STR (revolusi saintifik dan teknologi) semua pengiraan teori, pemilihan dan analisis data saintifik, malah analisis linguistik karya sastera dilakukan menggunakan komputer. (komputer elektronik), yang beroperasi pada tenaga elektrik, yang paling mudah untuk menghantarnya dari jauh dan menggunakannya. Tetapi jika pada mulanya komputer digunakan untuk pengiraan saintifik, kini komputer telah datang dari sains kepada kehidupan.

Kini ia digunakan dalam semua bidang aktiviti manusia: untuk merekod dan menyimpan maklumat, mencipta arkib, menyediakan dan menyunting teks, melaksanakan kerja lukisan dan grafik, mengautomasikan pengeluaran dan pertanian. Elektronikisasi dan automasi pengeluaran adalah akibat terpenting dari revolusi "perindustrian kedua" atau "mikroelektronik" dalam ekonomi negara maju. Pembangunan automasi kompleks berkaitan secara langsung dengan mikroelektronik, peringkat baru secara kualitatif yang bermula selepas penciptaan mikropemproses pada tahun 1971 - peranti logik mikroelektronik yang dibina ke dalam pelbagai peranti untuk mengawal operasinya.

Mikropemproses telah mempercepatkan pertumbuhan robotik. Kebanyakan robot yang sedang digunakan adalah milik generasi pertama yang dipanggil, dan digunakan untuk mengimpal, memotong, menekan, menyalut, dll. Robot generasi kedua yang menggantikannya dilengkapi dengan peranti untuk mengenali alam sekitar. Dan robot "intelek" generasi ketiga akan "melihat," "merasa", dan "mendengar." Para saintis dan jurutera menamakan tenaga nuklear, penerokaan angkasa lepas, pengangkutan, perdagangan, pergudangan, penjagaan perubatan, pemprosesan sisa, dan pembangunan kekayaan dasar lautan antara kawasan keutamaan tertinggi untuk menggunakan robot. Majoriti robot beroperasi pada tenaga elektrik, tetapi peningkatan penggunaan elektrik oleh robot diimbangi oleh penurunan kos tenaga dalam banyak proses pengeluaran intensif tenaga disebabkan oleh pengenalan kaedah yang lebih rasional dan proses teknologi penjimatan tenaga baharu.

Tetapi mari kita kembali kepada sains. Semua perkembangan teori baharu selepas pengiraan komputer diuji secara eksperimen. Dan, sebagai peraturan, pada peringkat ini, penyelidikan dijalankan menggunakan pengukuran fizikal, analisis kimia, dll. Di sini, alat penyelidikan saintifik adalah pelbagai - banyak alat pengukur, pemecut, mikroskop elektron, pengimbas pengimejan resonans magnetik, dsb. Sebahagian besar daripada instrumen sains eksperimen ini dikuasakan oleh tenaga elektrik.

Sains dalam bidang komunikasi dan komunikasi berkembang dengan sangat pesat. Komunikasi satelit tidak lagi digunakan hanya sebagai alat komunikasi antarabangsa, tetapi juga dalam kehidupan seharian - hidangan satelit tidak biasa di bandar kita. Cara komunikasi baharu, seperti teknologi gentian, boleh mengurangkan kehilangan tenaga dengan ketara dalam proses penghantaran isyarat pada jarak jauh.

Sains tidak melangkaui bidang pengurusan. Apabila kemajuan saintifik dan teknologi berkembang dan sfera pengeluaran dan bukan pengeluaran aktiviti manusia berkembang, pengurusan mula memainkan peranan yang semakin penting dalam meningkatkan kecekapan mereka. Dari sejenis seni, yang sehingga baru-baru ini berdasarkan pengalaman dan intuisi, pengurusan hari ini telah bertukar menjadi sains. Sains pengurusan, undang-undang am untuk menerima, menyimpan, menghantar dan memproses maklumat dipanggil sibernetik. Istilah ini berasal dari perkataan Yunani "helmsman", "helmsman". Ia ditemui dalam karya ahli falsafah Yunani kuno. Walau bagaimanapun, kelahiran semula sebenarnya berlaku pada tahun 1948, selepas penerbitan buku "Cybernetics" oleh saintis Amerika Norbert Wiener.

Sebelum permulaan revolusi "sibernetik", hanya ada sains komputer kertas, cara utama persepsinya adalah otak manusia, dan yang tidak menggunakan elektrik. Revolusi "sibernetik" melahirkan revolusi yang pada asasnya berbeza - informatika mesin, sepadan dengan aliran maklumat yang meningkat secara gergasi, sumber tenaganya ialah elektrik. Cara baru sepenuhnya untuk mendapatkan maklumat, pengumpulan, pemprosesan dan penghantarannya telah dicipta, yang bersama-sama membentuk struktur maklumat yang kompleks. Ia termasuk sistem kawalan automatik (sistem kawalan automatik), bank data maklumat, pangkalan data maklumat automatik, pusat komputer, terminal video, mesin penyalin dan fototelegraf, sistem maklumat nasional, satelit dan sistem komunikasi gentian optik berkelajuan tinggi - semua ini telah berkembang tanpa had. skop penggunaan elektrik.

Ramai saintis percaya bahawa dalam kes ini kita bercakap tentang tamadun "maklumat" baru, menggantikan organisasi tradisional masyarakat jenis industri. Pengkhususan ini dicirikan oleh ciri penting berikut:

· penggunaan meluas teknologi maklumat dalam pengeluaran bahan dan bukan material, dalam bidang sains, pendidikan, penjagaan kesihatan, dsb.;

· kehadiran rangkaian luas pelbagai bank data, termasuk yang awam;

· menjadikan maklumat sebagai salah satu faktor terpenting dalam pembangunan ekonomi, negara dan peribadi;

· peredaran maklumat percuma dalam masyarakat.

Peralihan sedemikian daripada masyarakat perindustrian kepada "tamadun maklumat" menjadi mungkin disebabkan oleh pembangunan tenaga dan penyediaan jenis tenaga yang mudah untuk penghantaran dan penggunaan - tenaga elektrik.

Elektrik dalam pengeluaran.

Masyarakat moden tidak dapat dibayangkan tanpa pengelektrikan aktiviti pengeluaran. Sudah pada penghujung tahun 80-an, lebih daripada 1/3 daripada semua penggunaan tenaga di dunia telah dijalankan dalam bentuk tenaga elektrik. Menjelang awal abad akan datang, bahagian ini mungkin meningkat kepada 1/2. Peningkatan penggunaan elektrik ini terutamanya dikaitkan dengan peningkatan penggunaannya dalam industri. Bahagian utama perusahaan industri berjalan pada tenaga elektrik. Penggunaan elektrik yang tinggi adalah tipikal untuk industri intensif tenaga seperti metalurgi, aluminium dan kejuruteraan mekanikal.

Elektrik di rumah.

Elektrik adalah pembantu penting dalam kehidupan seharian. Setiap hari kami berurusan dengannya, dan, mungkin, kami tidak lagi dapat membayangkan hidup kami tanpa dia. Ingat kali terakhir lampu anda ditutup, iaitu tiada elektrik yang datang ke rumah anda, ingat bagaimana anda bersumpah bahawa anda tidak mempunyai masa untuk melakukan apa-apa dan anda memerlukan cahaya, anda memerlukan TV, cerek dan sekumpulan peralatan elektrik lain. Lagipun, jika kita kehilangan kuasa selama-lamanya, kita hanya akan kembali ke zaman purba apabila makanan dimasak di atas api dan kita tinggal dalam rambut palsu yang sejuk.

Seluruh puisi boleh didedikasikan untuk kepentingan elektrik dalam kehidupan kita, ia sangat penting dalam kehidupan kita dan kita sudah terbiasa dengannya. Walaupun kita tidak lagi menyedari bahawa ia masuk ke dalam rumah kita, apabila ia dimatikan, ia menjadi sangat tidak selesa.

Menghargai elektrik!

Bibliografi.

1. Buku teks oleh S.V. Gromov "Fizik, gred ke-10." Moscow: Pencerahan.

2. Kamus ensiklopedia ahli fizik muda. Kompaun. V.A. Chuyanov, Moscow: Pedagogi.

3. Ellion L., Wilkons U.. Fizik. Moscow: Sains.

4. Koltun M. Dunia Fizik. Moscow.

5. Sumber tenaga. Fakta, masalah, penyelesaian. Moscow: Sains dan Teknologi.

6. Sumber tenaga bukan tradisional. Moscow: Pengetahuan.

7. Yudasin L.S.. Tenaga: masalah dan harapan. Moscow: Pencerahan.

8. Podgorny A.N. Tenaga hidrogen. Moscow: Sains.

Pada zaman kita, tahap pengeluaran dan penggunaan tenaga adalah salah satu petunjuk terpenting bagi pembangunan tenaga pengeluaran masyarakat. Peranan utama di sini dimainkan oleh elektrik - bentuk tenaga yang paling universal dan mudah. Jika penggunaan tenaga di dunia berganda dalam masa kira-kira 25 tahun, maka peningkatan penggunaan elektrik sebanyak 2 kali ganda berlaku secara purata dalam 10 tahun. Ini bermakna semakin banyak proses yang menggunakan tenaga ditukar kepada elektrik.

Penjanaan kuasa. Elektrik dihasilkan di loji janakuasa besar dan kecil terutamanya menggunakan penjana aruhan elektromekanikal. Terdapat dua jenis loji kuasa utama: haba dan hidroelektrik. Loji kuasa ini berbeza dalam enjin yang memutarkan rotor penjana.

Di loji kuasa haba, sumber tenaga adalah bahan api: arang batu, gas, minyak, minyak bahan api, syal minyak. Rotor penjana elektrik digerakkan oleh turbin stim dan gas atau enjin pembakaran dalaman. Yang paling menjimatkan ialah loji janakuasa turbin stim haba yang besar (disingkatkan sebagai TPP). Kebanyakan loji janakuasa haba di negara kita menggunakan habuk arang batu sebagai bahan api. Untuk menjana 1 kW. jam elektrik, beberapa ratus gram arang batu digunakan. Dalam dandang stim, lebih 90% tenaga yang dikeluarkan oleh bahan api dipindahkan ke stim. Dalam turbin tenaga kinetik pancutan wap dipindahkan ke rotor. Aci turbin disambung dengan tegar ke aci penjana. Penjana turbo wap sangat pantas: kelajuan pemutar adalah beberapa ribu seminit.

Dari kursus fizik gred ke-10 diketahui bahawa kecekapan enjin haba meningkat dengan peningkatan suhu pemanas dan, dengan itu, suhu awal bendalir kerja (wap, gas). Oleh itu, stim yang memasuki turbin dibawa ke parameter tinggi: suhu - hampir 550 ° C dan tekanan - sehingga 25 MPa. Kecekapan loji kuasa haba mencapai 40%. Kebanyakan tenaga hilang bersama-sama dengan wap ekzos panas.

Loji kuasa terma - yang dipanggil gabungan haba dan loji kuasa (CHP) - membenarkan sebahagian besar tenaga daripada stim sisa digunakan dalam perusahaan perindustrian dan untuk keperluan domestik (untuk pemanasan dan bekalan air panas). Akibatnya, kecekapan loji kuasa haba mencapai 60-70%. Pada masa ini di Rusia, loji kuasa haba menyediakan kira-kira 40% daripada semua tenaga elektrik dan membekalkan beratus-ratus bandar dengan elektrik dan haba.

Loji kuasa hidroelektrik (HPP) menggunakan tenaga potensi air untuk memutarkan pemutar penjana. Rotor penjana elektrik digerakkan oleh turbin hidraulik. Kuasa stesen sedemikian bergantung kepada perbezaan paras air yang dicipta oleh empangan (tekanan) dan pada jisim air yang melalui turbin setiap saat (aliran air).

Loji kuasa nuklear (NPP) memainkan peranan penting dalam sektor tenaga. Pada masa ini, loji kuasa nuklear di Rusia menyediakan kira-kira 10% tenaga elektrik.

Jenis utama loji kuasa

Loji kuasa terma dibina dengan cepat dan murah, tetapi terdapat banyak pelepasan berbahaya ke dalam alam sekitar dan rizab semula jadi sumber tenaga adalah terhad.

Loji kuasa hidroelektrik mengambil masa lebih lama untuk dibina dan lebih mahal; kos elektrik adalah minimum, tetapi tanah yang subur ditenggelami air dan pembinaan hanya boleh dilakukan di tempat-tempat tertentu.

Loji janakuasa nuklear mengambil masa yang lama untuk dibina dan mahal, tetapi elektrik adalah lebih murah daripada loji janakuasa haba, kesan berbahaya kepada alam sekitar tidak ketara (jika dikendalikan dengan betul), tetapi memerlukan pelupusan sisa radioaktif.

Penggunaan elektrik

Pengguna utama elektrik ialah industri, yang menyumbang kira-kira 70% daripada tenaga elektrik yang dihasilkan. Pengangkutan juga merupakan pengguna utama. Semakin banyak laluan kereta api ditukar kepada daya tarikan elektrik. Hampir semua kampung dan kampung menerima bekalan elektrik daripada loji janakuasa untuk keperluan industri dan domestik. Semua orang tahu tentang penggunaan elektrik untuk lampu rumah dan dalam peralatan elektrik rumah.

Kebanyakan tenaga elektrik yang digunakan kini ditukar kepada tenaga mekanikal. Hampir semua jentera dalam industri digerakkan oleh motor elektrik. Ia mudah, padat, dan membenarkan automasi pengeluaran.

Kira-kira satu pertiga daripada tenaga elektrik yang digunakan oleh industri digunakan untuk tujuan teknologi (kimpalan elektrik, pemanasan elektrik dan pencairan logam, elektrolisis, dll.).

Tamadun moden tidak dapat difikirkan tanpa penggunaan elektrik yang meluas. Gangguan bekalan elektrik ke bandar besar malah kampung kecil sekiranya berlaku kemalangan melumpuhkan nyawa mereka.

Penghantaran elektrik

Pengguna elektrik berada di mana-mana. Ia dihasilkan di beberapa tempat yang berdekatan dengan sumber bahan api dan sumber hidro. Elektrik tidak boleh dijimatkan secara besar-besaran. Ia mesti dimakan dengan segera setelah diterima. Oleh itu, terdapat keperluan untuk menghantar elektrik pada jarak yang jauh.

Penghantaran elektrik dikaitkan dengan kerugian yang ketara, kerana arus elektrik memanaskan wayar talian kuasa. Selaras dengan undang-undang Joule-Lenz, tenaga yang dibelanjakan untuk memanaskan wayar talian ditentukan oleh formula Q = I2Rt di mana R ialah rintangan talian.

Jika panjang talian adalah sangat panjang, penghantaran tenaga mungkin menjadi tidak menguntungkan dari segi ekonomi. Secara praktikalnya sangat sukar untuk mengurangkan rintangan garis R dengan ketara. Anda perlu mengurangkan arus.

Oleh itu, pengubah injak dipasang di loji kuasa besar. Transformer meningkatkan voltan dalam talian dengan bilangan kali yang sama kerana ia mengurangkan arus.

Lebih panjang talian penghantaran, lebih berfaedah untuk menggunakan voltan yang lebih tinggi. Oleh itu, dalam talian penghantaran voltan tinggi Volzhskaya HPP - Moscow dan beberapa yang lain, voltan 500 kV digunakan. Sementara itu, penjana arus ulang alik ditetapkan kepada voltan tidak melebihi 16-20 kV. Voltan yang lebih tinggi memerlukan langkah khas yang kompleks untuk melindungi belitan dan bahagian lain penjana.

Biasanya, penurunan voltan dan, dengan itu, peningkatan arus dilakukan dalam beberapa peringkat. Pada setiap peringkat, voltan menjadi semakin kurang, dan wilayah yang diliputi oleh rangkaian elektrik menjadi lebih luas.

Jika voltan sangat tinggi, nyahcas mungkin bermula di antara wayar, yang membawa kepada kehilangan tenaga. Amplitud yang dibenarkan bagi voltan berselang-seli mestilah sedemikian, untuk kawasan keratan rentas wayar tertentu, kehilangan tenaga akibat nyahcas adalah tidak ketara.

Stesen janakuasa elektrik di beberapa wilayah di negara ini disambungkan oleh talian kuasa voltan tinggi, membentuk rangkaian elektrik biasa yang disambungkan kepada pengguna. Gabungan ini, dipanggil grid kuasa, memungkinkan untuk melancarkan beban puncak penggunaan tenaga pada waktu pagi dan petang. Sistem kuasa memastikan bekalan tenaga tidak terganggu kepada pengguna tanpa mengira lokasi mereka. Kini hampir seluruh wilayah negara kita dibekalkan dengan tenaga elektrik oleh sistem tenaga bersepadu. Sistem Tenaga Bersepadu bahagian Eropah negara sedang beroperasi.

dalam fizik

mengenai topik "Pengeluaran, penghantaran dan penggunaan elektrik"

Pelajar darjah 11 A

Institusi pendidikan perbandaran No. 85

Catherine.

Pelan abstrak.

pengenalan.

1. Pengeluaran elektrik.

1. jenis loji kuasa.

2. sumber tenaga alternatif.

2. Penghantaran elektrik.

transformer.

3. Penggunaan elektrik.

pengenalan.

Kelahiran tenaga berlaku beberapa juta tahun yang lalu, apabila orang belajar menggunakan api. Api memberi mereka kehangatan dan cahaya, merupakan sumber inspirasi dan keyakinan, senjata melawan musuh dan haiwan liar, ubat, pembantu dalam pertanian, pengawet makanan, alat teknologi, dll.

Mitos indah Prometheus, yang membakar manusia, muncul di Yunani Purba tidak lama kemudian, selepas banyak bahagian dunia telah menguasai kaedah pengendalian api yang agak canggih, pengeluaran dan pemadamannya, pemeliharaan api dan penggunaan bahan api yang rasional.

Selama bertahun-tahun, api dikekalkan dengan membakar sumber tenaga tumbuhan (kayu, pokok renek, buluh, rumput, alga kering, dll.), dan kemudian didapati bahawa adalah mungkin untuk menggunakan bahan fosil untuk mengekalkan api: arang batu, minyak, syal , gambut.

Hari ini, tenaga kekal sebagai komponen utama kehidupan manusia. Ia memungkinkan untuk mencipta pelbagai bahan dan merupakan salah satu faktor utama dalam pembangunan teknologi baharu. Secara mudahnya, tanpa menguasai pelbagai jenis tenaga, seseorang itu tidak dapat wujud sepenuhnya.

Penjanaan kuasa.

Jenis loji kuasa.

Loji kuasa haba (TPP), loji janakuasa yang menjana tenaga elektrik hasil daripada penukaran tenaga haba yang dikeluarkan oleh pembakaran bahan api fosil. Loji kuasa haba pertama muncul pada akhir abad ke-19 dan menjadi meluas. Pada pertengahan 70-an abad ke-20, loji janakuasa haba adalah jenis utama loji kuasa.

Loji kuasa haba dibahagikan kepada pemeluwapan(IES), direka untuk menjana tenaga elektrik sahaja, dan gabungan haba dan loji kuasa(CHP), menghasilkan, sebagai tambahan kepada tenaga elektrik, tenaga haba dalam bentuk air panas dan wap. CPP besar yang mempunyai kepentingan serantau dipanggil loji janakuasa daerah negeri (SDPP).

Gambar rajah skema termudah bagi CES yang menggunakan arang batu ditunjukkan dalam rajah. Arang batu dimasukkan ke dalam bunker bahan api 1, dan daripadanya ke loji penghancur 2, di mana ia bertukar menjadi debu. Debu arang batu memasuki relau penjana wap (dandang stim) 3, yang mempunyai sistem tiub di mana air yang telah dimurnikan secara kimia, dipanggil air suapan, beredar. Di dalam dandang, air dipanaskan, disejat, dan wap tepu yang terhasil dibawa ke suhu 400-650 ° C dan, di bawah tekanan 3-24 MPa, memasuki turbin stim 4 melalui saluran stim. bergantung kepada kuasa unit.

Loji kuasa pemeluwapan terma mempunyai kecekapan yang rendah (30-40%), kerana kebanyakan tenaga hilang dengan gas serombong dan air penyejuk pemeluwap. Adalah berfaedah untuk membina IES berdekatan dengan tapak pengeluaran bahan api. Dalam kes ini, pengguna elektrik mungkin berada pada jarak yang agak jauh dari stesen.

Gabungan haba dan loji kuasa berbeza daripada stesen pemeluwapan dengan memasang turbin pemanas khas padanya dengan pengekstrakan wap. Di loji kuasa haba, satu bahagian stim digunakan sepenuhnya dalam turbin untuk menjana elektrik dalam penjana 5 dan kemudian memasuki pemeluwap 6, dan satu lagi, yang mempunyai suhu dan tekanan yang lebih tinggi, diambil dari peringkat pertengahan turbin dan digunakan untuk bekalan haba.Kondensat dipam oleh pam 7 melalui deaerator 8 dan kemudian oleh pam suapan 9 dibekalkan kepada penjana stim. Jumlah stim yang diambil bergantung pada keperluan tenaga haba perusahaan.

Faktor kecekapan loji kuasa haba mencapai 60-70%. Stesen sedemikian biasanya dibina berhampiran pengguna - perusahaan perindustrian atau kawasan kediaman. Selalunya mereka beroperasi pada bahan api yang diimport.

Stesen terma dengan turbin gas(GTPP), wap-gas(PHPP) dan loji diesel.

Bahan api gas atau cecair dibakar di dalam kebuk pembakaran loji janakuasa turbin gas; produk pembakaran pada suhu 750-900 ºС memasuki turbin gas yang memutarkan penjana elektrik. Kecekapan loji kuasa terma tersebut biasanya 26-28%, kuasa sehingga beberapa ratus MW . GTPP biasanya digunakan untuk menampung beban elektrik puncak. Kecekapan PGES boleh mencapai 42 - 43%.

Yang paling menjimatkan ialah loji kuasa turbin stim haba yang besar (disingkat TPP). Kebanyakan loji janakuasa haba di negara kita menggunakan habuk arang batu sebagai bahan api. Untuk menjana 1 kWj elektrik, beberapa ratus gram arang batu digunakan. Dalam dandang stim, lebih 90% tenaga yang dikeluarkan oleh bahan api dipindahkan ke stim. Dalam turbin, tenaga kinetik pancutan stim dipindahkan ke pemutar. Aci turbin disambung dengan tegar ke aci penjana.

Turbin wap moden untuk loji kuasa haba adalah mesin yang sangat maju, berkelajuan tinggi, sangat menjimatkan dengan hayat perkhidmatan yang panjang. Kuasa mereka dalam versi baru mencapai 1 juta 200 ribu kW, dan ini bukan hadnya. Mesin sedemikian sentiasa berbilang peringkat, iaitu, mereka biasanya mempunyai beberapa dozen cakera dengan bilah yang berfungsi dan nombor yang sama, di hadapan setiap cakera, kumpulan muncung di mana aliran wap mengalir. Tekanan dan suhu stim secara beransur-ansur berkurangan.

Dari kursus fizik diketahui bahawa kecekapan enjin haba meningkat dengan peningkatan suhu awal bendalir kerja. Oleh itu, stim yang memasuki turbin dibawa ke parameter tinggi: suhu - hampir 550 ° C dan tekanan - sehingga 25 MPa. Faktor kecekapan loji kuasa haba mencapai 40%. Kebanyakan tenaga hilang bersama-sama dengan wap ekzos panas.

NaporHES dicipta oleh kepekatan kejatuhan sungai di kawasan yang digunakan oleh empangan, atau terbitan, atau empangan dan lencongan bersama. Peralatan kuasa utama stesen janakuasa hidroelektrik terletak di bangunan stesen janakuasa hidroelektrik: di dalam bilik mesin loji kuasa - unit hidraulik, peralatan tambahan, kawalan automatik dan peranti pemantauan; dalam pos kawalan pusat - konsol operator-penghantar atau pengendali auto stesen janakuasa hidroelektrik. Bertambah pencawang transformer terletak di dalam bangunan stesen janakuasa hidroelektrik dan di bangunan berasingan atau kawasan lapang. Alat suis selalunya terletak di kawasan lapang. Bangunan stesen janakuasa hidroelektrik boleh dibahagikan kepada bahagian dengan satu atau lebih unit dan peralatan tambahan, dipisahkan daripada bahagian bangunan yang bersebelahan. Tapak pemasangan untuk pemasangan dan pembaikan pelbagai peralatan dan untuk operasi tambahan untuk menservis stesen janakuasa hidroelektrik dicipta pada atau dalam bangunan stesen janakuasa hidroelektrik.

Kuasa terpasang (dalam MW) membezakan antara stesen janakuasa hidroelektrik berkuasa(lebih 250), purata(sehingga 25) dan kecil(sehingga 5). Kuasa stesen janakuasa hidroelektrik bergantung pada tekanan (perbezaan antara paras hulu dan hilir ), aliran air yang digunakan dalam turbin hidraulik dan kecekapan unit hidraulik. Atas beberapa sebab (disebabkan, sebagai contoh, perubahan bermusim dalam paras air dalam takungan, turun naik dalam beban sistem kuasa, pembaikan unit hidraulik atau struktur hidraulik, dsb.), tekanan dan aliran air sentiasa berubah. , dan, sebagai tambahan, aliran berubah apabila mengawal kuasa stesen janakuasa hidroelektrik. Terdapat kitaran tahunan, mingguan dan harian operasi stesen janakuasa hidroelektrik.

Berdasarkan tekanan maksimum yang digunakan, stesen janakuasa hidroelektrik dibahagikan kepada tekanan tinggi(lebih daripada 60 m), tekanan sederhana(dari 25 hingga 60 m) Dan tekanan rendah(dari 3 hingga 25 m). Di sungai tanah rendah tekanan jarang melebihi 100 m, dalam keadaan gunung, empangan boleh mencipta tekanan sehingga 300 m kebanyakannya, dan dengan bantuan terbitan - sehingga 1500 m. Pembahagian stesen janakuasa hidroelektrik mengikut tekanan yang digunakan adalah bersifat anggaran, bersyarat.

Berdasarkan penggunaan sumber air dan kepekatan tekanan, stesen janakuasa hidroelektrik biasanya dibahagikan kepada saluran, empangan, lencongan dengan tekanan dan lencongan aliran bebas, simpanan bercampur dan dipam Dan pasang surut.

Di stesen janakuasa hidroelektrik aliran sungai dan berhampiran empangan, tekanan air dicipta oleh empangan yang menghalang sungai dan menaikkan paras air di kolam atas. Pada masa yang sama, beberapa banjir di lembah sungai tidak dapat dielakkan. Stesen janakuasa hidroelektrik berasaskan sungai dan empangan dibina di kedua-dua sungai air tinggi tanah rendah dan di sungai gunung, di lembah mampat yang sempit. Loji kuasa hidroelektrik larian sungai dicirikan oleh tekanan sehingga 30-40 m.

Pada tekanan yang lebih tinggi, ternyata tidak sesuai untuk memindahkan tekanan air hidrostatik ke bangunan stesen janakuasa hidroelektrik. Dalam kes ini jenis digunakan empangan Sebuah stesen janakuasa hidroelektrik di mana bahagian hadapan tekanan disekat sepanjang keseluruhannya oleh empangan, bangunan stesen janakuasa hidroelektrik terletak di belakang empangan, bersebelahan dengan hiliran.

Satu lagi jenis susun atur terkutuk Stesen janakuasa hidroelektrik sepadan dengan keadaan gunung dengan aliran sungai yang agak rendah.

DALAM terbitan Kepekatan stesen janakuasa hidroelektrik kejatuhan sungai dicipta melalui derivasi; air pada permulaan bahagian sungai yang digunakan dialihkan dari dasar sungai dengan saluran, dengan kecerunan yang ketara kurang daripada kecerunan purata sungai di bahagian ini dan dengan meluruskan selekoh dan pusingan saluran. Penghujung lencongan dibawa ke lokasi bangunan stesen janakuasa hidroelektrik. Air sisa sama ada dikembalikan ke sungai atau dibekalkan ke stesen janakuasa hidroelektrik lencongan seterusnya. Lencongan adalah berfaedah apabila cerun sungai tinggi.

Tempat istimewa di kalangan stesen janakuasa hidroelektrik diduduki oleh loji kuasa simpanan yang dipam(PSPP) dan loji kuasa pasang surut(PES). Pembinaan loji janakuasa simpanan yang dipam adalah disebabkan oleh permintaan yang semakin meningkat untuk kuasa puncak dalam sistem tenaga besar, yang menentukan kapasiti penjana yang diperlukan untuk menampung beban puncak. Keupayaan loji janakuasa simpanan yang dipam untuk mengumpul tenaga adalah berdasarkan fakta bahawa tenaga elektrik bebas dalam sistem tenaga untuk tempoh masa tertentu digunakan oleh unit loji janakuasa simpanan yang dipam, yang, beroperasi dalam mod pam, mengepam air dari takungan ke dalam kolam simpanan atas. Semasa tempoh beban puncak, tenaga terkumpul dikembalikan kepada sistem kuasa (air dari lembangan atas memasuki saluran paip tekanan dan memutar unit hidraulik yang beroperasi dalam mod penjana semasa).

PES menukarkan tenaga pasang surut air laut kepada tenaga elektrik. Tenaga elektrik stesen janakuasa hidroelektrik pasang surut, disebabkan beberapa ciri yang dikaitkan dengan sifat pasang surut berkala, boleh digunakan dalam sistem tenaga hanya bersama-sama dengan tenaga loji janakuasa yang mengawal selia, yang menggantikan kegagalan kuasa stesen janakuasa pasang surut dalam hari atau bulan.

Ciri terpenting sumber kuasa hidro berbanding sumber bahan api dan tenaga ialah kebolehbaharuinya yang berterusan.Ketiadaan keperluan bahan api untuk loji kuasa hidroelektrik menentukan kos elektrik yang rendah yang dijana di stesen janakuasa hidroelektrik. Oleh itu, pembinaan stesen janakuasa hidroelektrik, walaupun pelaburan modal khusus yang ketara sebanyak 1 kW kapasiti terpasang dan tempoh pembinaan yang panjang telah dan diberi keutamaan, terutamanya apabila ini dikaitkan dengan penempatan industri intensif elektrik.

Loji kuasa nuklear (NPP), loji kuasa di mana tenaga atom (nuklear) ditukar kepada tenaga elektrik. Penjana tenaga di loji kuasa nuklear ialah reaktor nuklear. Haba yang dibebaskan dalam reaktor hasil daripada tindak balas berantai pembelahan nuklear beberapa unsur berat kemudiannya ditukar kepada elektrik, sama seperti di loji janakuasa haba konvensional (TPP). Tidak seperti loji janakuasa haba yang menggunakan bahan api fosil, loji kuasa nuklear berfungsi bahan api nuklear(terutamanya 233U, 235U, 239Pu). Telah ditetapkan bahawa sumber tenaga dunia bahan api nuklear (uranium, plutonium, dll.) dengan ketara melebihi sumber tenaga rizab semula jadi bahan api organik (minyak, arang batu, gas asli, dsb. ). Ini membuka prospek yang luas untuk memenuhi keperluan bahan api yang berkembang pesat. Selain itu, adalah perlu untuk mengambil kira jumlah penggunaan arang batu dan minyak yang semakin meningkat untuk tujuan teknologi dalam industri kimia global, yang menjadi pesaing serius kepada kuasa haba tumbuhan. Walaupun penemuan deposit baru bahan api organik dan penambahbaikan kaedah untuk pengekstrakannya, terdapat kecenderungan di dunia ke arah peningkatan relatif dalam kosnya. Ini mewujudkan keadaan yang paling sukar bagi negara yang mempunyai rizab bahan api fosil yang terhad. Terdapat keperluan yang jelas untuk pembangunan pesat tenaga nuklear, yang telah menduduki tempat yang menonjol dalam imbangan tenaga beberapa negara perindustrian di seluruh dunia.

Gambarajah skematik loji kuasa nuklear dengan reaktor nuklear yang disejukkan air ditunjukkan dalam Rajah. 2.Haba terhasil dalam teras reaktor penyejuk, diserap oleh air dari litar pertama, yang dipam melalui reaktor oleh pam edaran Air yang dipanaskan dari reaktor memasuki penukar haba (penjana stim) 3, di mana ia memindahkan haba yang diterima dalam reaktor ke air litar ke-2. Air litar ke-2 menyejat dalam penjana stim, dan wap terbentuk, yang kemudiannya memasuki turbin. 4.

Selalunya, 4 jenis reaktor neutron haba digunakan di loji kuasa nuklear:

1) air-air dengan air biasa sebagai penyederhana dan penyejuk;

2) grafit-air dengan penyejuk air dan penyederhana grafit;

3) air berat dengan penyejuk air dan air berat sebagai penyederhana;

4) graffito - gas dengan penyejuk gas dan penyederhana grafit.

Pilihan jenis reaktor yang paling banyak digunakan ditentukan terutamanya oleh pengalaman terkumpul dalam reaktor pembawa, serta ketersediaan peralatan industri yang diperlukan, bahan mentah, dsb.

Reaktor dan sistem servisnya termasuk: reaktor itu sendiri dengan perlindungan biologi , penukar haba, pam atau unit tiupan gas yang mengedarkan penyejuk, saluran paip dan kelengkapan untuk litar edaran, peranti untuk memuat semula bahan api nuklear, sistem pengudaraan khas, penyejukan kecemasan, dsb.

Untuk melindungi kakitangan loji tenaga nuklear daripada pendedahan sinaran, reaktor dikelilingi oleh perlindungan biologi, bahan utamanya ialah konkrit, air dan pasir serpentin. Peralatan litar reaktor mesti dimeterai sepenuhnya. Sistem disediakan untuk memantau tempat kemungkinan kebocoran penyejuk; langkah-langkah diambil untuk memastikan kebocoran dan pecah dalam litar tidak membawa kepada pelepasan radioaktif dan pencemaran premis loji tenaga nuklear dan kawasan sekitarnya. Udara radioaktif dan sejumlah kecil wap penyejuk, yang disebabkan oleh kebocoran dari litar, dikeluarkan dari bilik tanpa pengawasan loji kuasa nuklear oleh sistem pengudaraan khas, di mana penapis pembersihan dan tangki gas pegangan disediakan untuk menghapuskan kemungkinan pencemaran udara . Pematuhan peraturan keselamatan sinaran oleh kakitangan NPP dipantau oleh perkhidmatan kawalan dosimetri.

Loji janakuasa nuklear, yang merupakan jenis loji janakuasa yang paling moden, mempunyai beberapa kelebihan ketara berbanding jenis loji janakuasa lain: dalam keadaan operasi biasa, mereka tidak mencemarkan alam sekitar sama sekali, tidak memerlukan sambungan kepada sumber mentah. bahan dan, oleh itu, boleh didapati hampir di mana-mana sahaja. Unit kuasa baharu mempunyai kapasiti hampir sama dengan kapasiti stesen janakuasa hidroelektrik purata, walau bagaimanapun, faktor penggunaan kapasiti terpasang di loji kuasa nuklear (80%) dengan ketara melebihi angka ini untuk stesen janakuasa hidroelektrik atau loji kuasa haba.

Loji janakuasa nuklear secara praktikalnya tidak mempunyai apa-apa kelemahan yang ketara di bawah keadaan operasi biasa. Walau bagaimanapun, seseorang tidak boleh gagal untuk menyedari bahaya loji kuasa nuklear dalam keadaan force majeure yang mungkin: gempa bumi, taufan, dll. - di sini, model lama unit kuasa menimbulkan potensi bahaya pencemaran sinaran wilayah akibat pemanasan melampau reaktor yang tidak terkawal.

Sumber tenaga alternatif.

Tenaga matahari.

Baru-baru ini, minat terhadap masalah penggunaan tenaga suria telah meningkat secara mendadak, kerana potensi tenaga berdasarkan penggunaan sinaran suria langsung adalah amat tinggi.

Pengumpul sinaran suria yang paling mudah ialah kepingan logam yang dihitamkan (biasanya aluminium), di dalamnya terdapat paip dengan cecair yang beredar di dalamnya. Dipanaskan oleh tenaga suria yang diserap oleh pengumpul, cecair dibekalkan untuk kegunaan terus.

Setakat ini, tenaga elektrik yang dijana oleh pancaran matahari jauh lebih mahal daripada yang diperoleh melalui kaedah tradisional. Para saintis berharap bahawa eksperimen yang akan mereka jalankan di pemasangan dan stesen perintis akan membantu menyelesaikan bukan sahaja masalah teknikal, tetapi juga masalah ekonomi.

Tenaga angin.

Tenaga jisim udara yang bergerak adalah sangat besar. Rizab tenaga angin adalah lebih daripada seratus kali ganda lebih besar daripada rizab kuasa hidro semua sungai di planet ini. Angin bertiup sentiasa dan di mana-mana di bumi. Keadaan iklim membolehkan pembangunan tenaga angin di wilayah yang luas.

Pada masa kini, enjin angin merangkumi hanya seperseribu daripada keperluan tenaga dunia. Oleh itu, pakar pembinaan pesawat yang tahu cara memilih profil bilah yang paling sesuai dan mengkajinya dalam terowong angin terlibat dalam mencipta reka bentuk roda angin, jantung mana-mana loji kuasa angin. Melalui usaha para saintis dan jurutera, pelbagai jenis reka bentuk turbin angin moden telah dicipta.

Tenaga Bumi.

Sejak zaman purba, orang telah mengetahui tentang manifestasi spontan tenaga raksasa yang tersembunyi di permukaan bumi. Memori manusia mengekalkan legenda tentang letusan gunung berapi bencana yang meragut jutaan nyawa manusia dan mengubah rupa banyak tempat di Bumi tanpa dapat dikenali. Kuasa letusan walaupun gunung berapi yang agak kecil adalah sangat besar; ia berkali-kali lebih besar daripada kuasa loji kuasa terbesar yang dicipta oleh tangan manusia. Benar, tidak perlu bercakap tentang penggunaan langsung tenaga letusan gunung berapi; orang ramai belum mempunyai keupayaan untuk membendung unsur pemberontak ini.

Penghantaran elektrik.

Transformers.

Anda membeli peti sejuk ZIL. Penjual memberi amaran kepada anda bahawa peti sejuk direka untuk voltan sesalur 220 V. Dan di rumah anda, voltan sesalur adalah 127 V. Situasi tanpa harapan? Tidak sama sekali. Anda hanya perlu membuat perbelanjaan tambahan dan membeli transformer.

Transformer- peranti yang sangat mudah yang membolehkan anda meningkatkan dan mengurangkan voltan. Penukaran arus ulang alik dilakukan menggunakan transformer. Transformer pertama kali digunakan pada tahun 1878 oleh martir Rusia P. N. Yablochkov untuk menghidupkan "lilin elektrik" yang diciptanya, sumber cahaya baru pada masa itu. Idea P. N. Yablochkov telah dibangunkan oleh pekerja Universiti Moscow I. F. Usagin, yang mereka bentuk transformer yang lebih baik.

Pengubah terdiri daripada teras besi tertutup, di mana dua (kadang-kadang lebih) gegelung dengan belitan wayar diletakkan (Rajah 1). Salah satu belitan, dipanggil belitan primer, disambungkan kepada sumber voltan berselang-seli. Penggulungan kedua, yang mana "beban" disambungkan, iaitu instrumen dan peranti yang menggunakan elektrik, dipanggil sekunder.

Rajah.1 Rajah.2

Gambar rajah pengubah dengan dua belitan ditunjukkan dalam Rajah 2, dan sebutan bukan konvensional yang digunakan untuknya ditunjukkan dalam Rajah. 3.

Tindakan pengubah adalah berdasarkan fenomena aruhan elektromagnet. Apabila arus ulang-alik melalui belitan primer, fluks magnet berselang-seli muncul dalam teras besi, yang merangsang ggl teraruh dalam setiap belitan. Selain itu, nilai serta-merta ggl teraruh eV sebarang pusingan belitan primer atau sekunder mengikut hukum Faraday ditentukan oleh formula:

e = -Δ F/Δ t

Jika F= Ф0соsωt, maka

e = ω Ф0dosaω t, atau

e =Edosaω t,

di mana E=ω Ф0 ialah amplitud EMF dalam satu pusingan.

Dalam belitan primer, yang mempunyai n1 pusingan, jumlah emf teraruh e1 sama dengan p1e.

Terdapat jumlah EMF dalam belitan sekunder. e2 sama dengan p2e, di mana n2- bilangan lilitan belitan ini.

Ia berikutan itu

e1 e2 = n1n2. (1)

Jumlah voltan u1 , digunakan pada belitan primer, dan EMF e1 hendaklah sama dengan penurunan voltan dalam belitan primer:

u1 + e1 = i1 R1 , di mana R1 - rintangan aktif penggulungan, dan i1 - kekuatan semasa di dalamnya. Persamaan ini mengikuti terus dari persamaan am. Biasanya, rintangan aktif penggulungan adalah kecil dan i1 R1 boleh diabaikan. sebab tu

u1 ≈ -e1 . (2)

Apabila belitan sekunder pengubah terbuka, tiada arus mengalir di dalamnya, dan hubungan berikut berlaku:

u2 ≈ - e2 . (3)

Oleh kerana nilai serta-merta emf e1 Dan e2 perubahan dalam fasa, maka nisbahnya dalam formula (1) boleh digantikan dengan nisbah nilai berkesan E1 DanE2 daripada EMF ini atau, dengan mengambil kira kesamaan (2) dan (3), nisbah nilai voltan berkesan U 1 dan anda 2 .

U 1 /U 2 = E1 / E2 = n1 / n2 = k. (4)

Magnitud k dipanggil nisbah transformasi. Jika k>1, maka transformer adalah step-down, apabila k<1 - semakin meningkat

Apabila litar belitan sekunder ditutup, arus mengalir di dalamnya. Kemudian nisbah u2 ≈ - e2 tidak lagi dipenuhi dengan tepat, dan dengan itu hubungan antara U 1 dan anda 2 menjadi lebih kompleks daripada dalam persamaan (4).

Mengikut undang-undang pemuliharaan tenaga, kuasa dalam litar primer mestilah sama dengan kuasa dalam litar sekunder:

U 1 saya1 = U 2 saya2, (5)

di mana saya1 Dan saya2 - nilai daya berkesan dalam belitan primer dan sekunder.

Ia berikutan itu

U 1 /U 2 = saya1 / saya2 . (6)

Ini bermakna dengan meningkatkan voltan beberapa kali dengan bantuan pengubah, kami mengurangkan arus dengan bilangan kali yang sama (dan sebaliknya).

Dalam amalan harian, kita sering perlu berurusan dengan transformer. Sebagai tambahan kepada transformer yang kami gunakan mahu tidak mahu disebabkan oleh fakta bahawa peranti industri direka untuk satu voltan, dan rangkaian bandar menggunakan yang lain, kami juga perlu berurusan dengan bobbin kereta. Gelendong ialah pengubah langkah naik. Untuk mencipta percikan api yang menyalakan campuran yang berfungsi, voltan tinggi diperlukan, yang kami perolehi daripada bateri kereta, selepas mula-mula menukar arus terus bateri kepada arus ulang-alik menggunakan pemutus. Ia tidak sukar untuk memahami bahawa, sehingga kehilangan tenaga yang digunakan untuk memanaskan pengubah, apabila voltan meningkat, kekuatan arus berkurangan, dan sebaliknya.

Mesin kimpalan memerlukan transformer injak turun. Kimpalan memerlukan arus yang sangat tinggi, dan pengubah mesin kimpalan hanya mempunyai satu pusingan keluaran.

Penghantaran elektrik

di mana R ialah rintangan garis. Dengan panjang talian yang besar, penghantaran tenaga mungkin menjadi tidak menguntungkan secara amnya. Untuk mengurangkan kerugian, anda boleh, tentu saja, mengikuti laluan mengurangkan rintangan R garisan dengan meningkatkan luas keratan rentas wayar. Tetapi untuk mengurangkan R, sebagai contoh, sebanyak 100 kali, anda perlu meningkatkan jisim wayar sebanyak 100 kali. Adalah jelas bahawa penggunaan besar logam bukan ferus yang mahal tidak boleh dibenarkan, apatah lagi kesukaran mengikat wayar berat pada tiang tinggi, dll. Oleh itu, kehilangan tenaga dalam talian dikurangkan dengan cara lain: dengan mengurangkan arus dalam barisan. Sebagai contoh, mengurangkan arus sebanyak 10 kali mengurangkan jumlah haba yang dibebaskan dalam konduktor sebanyak 100 kali, iaitu, kesan yang sama dicapai seperti daripada membuat wayar seratus kali lebih berat.

Oleh kerana kuasa semasa adalah berkadar dengan produk arus dan voltan, untuk mengekalkan kuasa yang dihantar adalah perlu untuk meningkatkan voltan dalam talian penghantaran. Lebih-lebih lagi, semakin panjang talian penghantaran, semakin menguntungkan untuk menggunakan voltan yang lebih tinggi.Sebagai contoh, dalam talian penghantaran voltan tinggi Volzhskaya HPP - Moscow, voltan 500 kV digunakan. Sementara itu, penjana arus ulang alik dibina pada voltan tidak melebihi 16-20 kV, memandangkan voltan yang lebih tinggi memerlukan langkah khas yang lebih kompleks untuk diambil untuk menebat belitan dan bahagian lain penjana.

Itulah sebabnya transformer step-up dipasang di loji kuasa besar. Transformer meningkatkan voltan dalam talian dengan jumlah yang sama kerana ia mengurangkan arus. Kehilangan kuasa adalah kecil.

Untuk penggunaan elektrik secara langsung dalam motor pemacu elektrik alat mesin, rangkaian lampu dan untuk tujuan lain, voltan di hujung talian mesti dikurangkan. Ini dicapai menggunakan transformer injak turun. Lebih-lebih lagi, biasanya penurunan voltan dan, dengan itu, peningkatan arus berlaku dalam beberapa peringkat. Pada setiap peringkat, voltan menjadi semakin kurang, wilayah yang diliputi oleh rangkaian elektrik menjadi lebih luas. Gambar rajah penghantaran dan pengagihan kuasa ditunjukkan dalam rajah.

Stesen janakuasa elektrik di beberapa wilayah di negara ini disambungkan oleh talian penghantaran voltan tinggi, membentuk grid kuasa biasa yang disambungkan kepada pengguna. Persatuan sedemikian dipanggil sistem tenaga. Sistem kuasa memastikan bekalan tenaga tidak terganggu kepada pengguna tanpa mengira lokasi mereka.

Penggunaan elektrik.

Penggunaan kuasa elektrik dalam pelbagai bidang sains.

Abad kedua puluh menjadi abad apabila sains menyerang semua bidang masyarakat: ekonomi, politik, budaya, pendidikan, dll. Secara semulajadi, sains secara langsung mempengaruhi perkembangan tenaga dan skop penggunaan elektrik. Di satu pihak, sains menyumbang kepada meluaskan skop penggunaan tenaga elektrik dan dengan itu meningkatkan penggunaannya, tetapi sebaliknya, dalam era apabila penggunaan tanpa had sumber tenaga tidak boleh diperbaharui menimbulkan bahaya kepada generasi akan datang, keadaan mendesak. tugas sains ialah pembangunan teknologi penjimatan tenaga dan pelaksanaannya dalam kehidupan.

Kebanyakan perkembangan saintifik bermula dengan pengiraan teori. Tetapi jika pada abad ke-19 pengiraan ini dibuat dengan bantuan pen dan kertas, maka pada zaman STR (revolusi saintifik dan teknologi) semua pengiraan teori, pemilihan dan analisis data saintifik, malah analisis linguistik karya sastera dilakukan. menggunakan komputer (komputer elektronik), yang beroperasi pada tenaga elektrik, paling mudah untuk menghantarnya dari jauh dan menggunakannya. Tetapi jika komputer pada mulanya digunakan untuk pengiraan saintifik, kini komputer telah hidup dari sains.

Kini ia digunakan dalam semua bidang aktiviti manusia: untuk merekod dan menyimpan maklumat, mencipta arkib, menyediakan dan menyunting teks, melaksanakan kerja lukisan dan grafik, mengautomasikan pengeluaran dan pertanian. Elektronisasi dan automasi pengeluaran adalah akibat terpenting dari revolusi "perindustrian kedua" atau "mikroelektronik" dalam ekonomi negara maju. Pembangunan automasi kompleks berkaitan secara langsung dengan mikroelektronik, peringkat baru secara kualitatif yang bermula selepas penciptaan mikropemproses pada tahun 1971 - peranti logik mikroelektronik yang dibina ke dalam pelbagai peranti untuk mengawal operasinya.

Mikropemproses telah mempercepatkan pertumbuhan robotik. Kebanyakan robot yang sedang digunakan adalah daripada apa yang dipanggil generasi pertama, dan digunakan untuk mengimpal, memotong, menekan, menyalut, dll. Robot generasi kedua yang menggantikannya dilengkapi dengan peranti untuk mengenali alam sekitar. Robotik "intelektual" generasi ketiga akan "melihat", "merasa", "mendengar". Para saintis dan jurutera menamakan tenaga nuklear, penerokaan angkasa lepas, pengangkutan, perdagangan, pergudangan, penjagaan perubatan, pemprosesan sisa, dan pembangunan sumber lautan antara bidang aplikasi robot yang paling keutamaan. Majoriti robot beroperasi pada tenaga elektrik, tetapi peningkatan penggunaan elektrik oleh robot diimbangi oleh pengurangan penggunaan tenaga dalam banyak proses pengeluaran intensif tenaga disebabkan oleh pengenalan kaedah yang lebih rasional dan proses teknologi penjimatan tenaga baharu.

Tetapi mari kita kembali kepada sains. Semua perkembangan teori baru, selepas pengiraan komputer, diuji secara eksperimen. Dan, sebagai peraturan, pada peringkat ini, penyelidikan dijalankan menggunakan pengukuran fizikal, analisis kimia, dll. Di sini, instrumen penyelidikan saintifik adalah pelbagai - banyak alat pengukur, pemecut, mikroskop elektron, pengimbas pengimejan resonans magnetik, dll. Sebahagian besar instrumen sains eksperimen ini beroperasi pada tenaga elektrik.

Sains tidak melangkaui bidang pengurusan. Apabila kemajuan saintifik dan teknologi berkembang dan sfera pengeluaran dan bukan pengeluaran aktiviti manusia berkembang, pengurusan mula memainkan peranan yang semakin penting dalam meningkatkan kecekapan mereka. Dari sejenis seni, yang sehingga baru-baru ini berdasarkan pengalaman dan intuisi, pengurusan baru-baru ini berubah menjadi sains. Sains pengurusan, undang-undang am untuk menerima, menyimpan, menghantar dan memproses maklumat dipanggil sibernetik. Istilah ini berasal daripada perkataan Yunani “helmsman”, “helmsman”.Ia ditemui dalam karya ahli falsafah Yunani kuno. Walau bagaimanapun, kelahiran semula sebenarnya berlaku pada tahun 1948, selepas penerbitan buku "Cybernetics" oleh saintis Amerika Norbert Wiener.

Sebelum permulaan revolusi "sibernetik", hanya ada sains komputer kertas, cara utama persepsinya adalah otak manusia, dan yang tidak menggunakan elektrik. Revolusi "sibernetik" melahirkan satu yang berbeza secara asas - informatika mesin, sepadan dengan aliran maklumat yang meningkat secara gergasi, sumber tenaga yang mana adalah elektrik. Cara baru sepenuhnya untuk mendapatkan maklumat, pengumpulan, pemprosesan dan penghantarannya dicipta, bersama-sama membentuk struktur maklumat yang kompleks. Ia termasuk sistem kawalan automatik (sistem kawalan automatik), bank data maklumat, pangkalan data maklumat automatik, pusat komputer, terminal video, mesin penyalin dan fototelegraf, sistem maklumat nasional, satelit dan sistem komunikasi gentian optik berkelajuan tinggi - semua ini telah berkembang tanpa had. skop penggunaan elektrik.

· penggunaan meluas teknologi maklumat dalam pengeluaran bahan dan bukan material, dalam bidang sains, pendidikan, penjagaan kesihatan, dsb.;

· kehadiran rangkaian luas pelbagai bank data, termasuk yang awam;

· menukar maklumat menjadi salah satu faktor terpenting pembangunan ekonomi, negara dan peribadi;

· peredaran maklumat percuma dalam masyarakat.

Elektrik dalam pengeluaran.

Masyarakat moden tidak dapat dibayangkan tanpa pengelektrikan aktiviti pengeluaran. Sudah pada penghujung tahun 80-an, lebih daripada 1/3 daripada semua penggunaan tenaga di dunia telah dijalankan dalam bentuk tenaga elektrik. Menjelang awal abad akan datang, bahagian ini mungkin meningkat kepada 1/2. Peningkatan penggunaan elektrik ini terutamanya dikaitkan dengan peningkatan penggunaannya dalam industri. Sebahagian besar perusahaan perindustrian beroperasi pada tenaga elektrik. Penggunaan elektrik yang tinggi adalah tipikal untuk industri intensif tenaga seperti metalurgi, aluminium dan kejuruteraan mekanikal.

Elektrik di rumah.

Elektrik adalah pembantu penting dalam kehidupan seharian. Kami berurusan dengannya setiap hari, dan kami mungkin tidak dapat membayangkan hidup kami tanpa dia. Ingat kali terakhir lampu anda ditutup, iaitu tiada elektrik yang datang ke rumah anda, ingat bagaimana anda bersumpah bahawa anda tidak mempunyai masa untuk melakukan apa-apa dan anda memerlukan cahaya, anda memerlukan TV, cerek dan sekumpulan daripada peralatan elektrik lain. Lagipun, jika kita kehilangan kuasa selama-lamanya, kita akan kembali ke zaman purba apabila makanan dimasak di atas api dan kita tinggal dalam rambut palsu yang sejuk.

Menghargai elektrik!

Bibliografi.

1. Buku teks oleh S.V. Gromov "Fizik, gred 10". Moscow: Pencerahan.

2. Kamus ensiklopedia ahli fizik muda. Kompaun. V.A. Chuyanov, Moscow: Pedagogi.

3. Ellion L., Wilkons U... Fizik. Moscow: Sains.

4. KoltunM. Dunia fizik. Moscow.

5. Sumber tenaga. Fakta, masalah, penyelesaian. Moscow: Sains dan Teknologi.

6. Sumber tenaga bukan tradisional. Moscow: Pengetahuan.

7. Yudasin L.S... Tenaga: masalah dan harapan. Moscow: Pencerahan.

8. Podgorny A.N. Tenaga hidrogen. Moscow: Sains.

Pengeluaran elektrik memainkan peranan yang besar di dunia hari ini. Ia adalah teras ekonomi negeri mana-mana negara. Sejumlah besar wang dilaburkan setiap tahun dalam pengeluaran dan penggunaan elektrik dan penyelidikan saintifik yang berkaitan. Dalam kehidupan seharian, kita sentiasa berhadapan dengan tindakannya, jadi orang moden mesti mempunyai idea tentang proses asas pengeluaran dan penggunaannya.

Bagaimana anda mendapatkan elektrik?

Elektrik dihasilkan daripada jenis elektrik lain menggunakan peranti khas. Sebagai contoh, dari kinetik. Untuk tujuan ini, penjana digunakan - peranti yang menukar kerja mekanikal kepada tenaga elektrik.

Kaedah lain yang sedia ada untuk mendapatkannya adalah, sebagai contoh, menukar sinaran daripada julat cahaya dengan fotosel atau bateri solar. Atau penghasilan elektrik melalui tindak balas kimia. Atau menggunakan potensi pereputan radioaktif atau penyejuk.

Ia dihasilkan di loji kuasa, yang boleh hidraulik, nuklear, haba, suria, angin, geoterma, dll. Pada asasnya, mereka semua bekerja mengikut skema yang sama - terima kasih kepada tenaga pembawa utama, peranti tertentu menjana mekanikal (tenaga putaran), yang kemudiannya dipindahkan ke penjana khas, di mana arus elektrik dijana.

Jenis utama loji kuasa

Pengeluaran dan pengagihan tenaga elektrik di kebanyakan negara dijalankan melalui pembinaan dan operasi loji kuasa haba - loji kuasa haba. Operasi mereka memerlukan bekalan bahan api organik yang besar, syarat untuk pengekstrakannya menjadi lebih rumit dari tahun ke tahun, dan kos semakin meningkat. Pekali kecekapan bahan api dalam loji kuasa haba tidak terlalu tinggi (dalam 40%), dan jumlah sisa yang mencemarkan alam sekitar adalah besar.

Semua faktor ini mengurangkan prospek kaedah pengeluaran ini.

Pengeluaran tenaga elektrik yang paling menjimatkan adalah daripada loji kuasa hidro (HPP). Kecekapan mereka mencapai 93%, kos 1 kW/j adalah lima kali lebih murah daripada kaedah lain. Sumber tenaga semula jadi stesen sedemikian boleh dikatakan tidak habis-habis, bilangan pekerja adalah minimum, dan mereka mudah diurus. Negara kita adalah peneraju yang diiktiraf dalam pembangunan industri ini.

Malangnya, kadar pembangunan dihadkan oleh kos yang serius dan masa pembinaan yang panjang bagi stesen janakuasa hidroelektrik yang dikaitkan dengan keterpencilan mereka dari bandar besar dan lebuh raya, rejim sungai bermusim dan keadaan operasi yang sukar.

Di samping itu, takungan gergasi memburukkan keadaan alam sekitar - ia membanjiri tanah berharga di sekitar takungan.

Penggunaan tenaga nuklear

Pada masa kini, pengeluaran, penghantaran dan penggunaan tenaga elektrik dijalankan oleh loji kuasa nuklear - NPP. Mereka direka pada prinsip yang hampir sama seperti yang termal.

Kelebihan utama mereka ialah sejumlah kecil bahan api yang diperlukan. Satu kilogram uranium yang diperkaya adalah bersamaan dengan produktiviti dengan 2.5 ribu tan arang batu. Itulah sebabnya loji tenaga nuklear secara teorinya boleh dibina di mana-mana kawasan, tanpa mengira ketersediaan sumber bahan api yang berdekatan.

Pada masa ini, rizab uranium di planet ini jauh lebih besar daripada bahan api mineral, dan kesan loji kuasa nuklear terhadap alam sekitar adalah minimum, dengan syarat terdapat operasi tanpa masalah.

Kelemahan besar dan serius loji tenaga nuklear ialah kemungkinan berlakunya kemalangan yang dahsyat dengan akibat yang tidak dapat diramalkan, itulah sebabnya langkah keselamatan yang sangat serius diperlukan untuk operasi tanpa gangguan mereka. Di samping itu, pengeluaran elektrik di loji kuasa nuklear sukar dikawal - ia akan mengambil masa beberapa minggu untuk memulakannya dan menghentikannya sepenuhnya. Dan hampir tiada teknologi untuk mengitar semula sisa berbahaya.

Apakah penjana elektrik

Pengeluaran dan penghantaran elektrik adalah mungkin terima kasih kepada penjana elektrik. Ini adalah peranti untuk menukar sebarang jenis tenaga (terma, mekanikal, kimia) kepada tenaga elektrik. Prinsip operasinya adalah berdasarkan proses aruhan elektromagnet. EMF teraruh dalam konduktor yang bergerak dalam medan magnet dan melintasi garisan daya magnetnya. Oleh itu, konduktor boleh berfungsi sebagai sumber elektrik.

Asas mana-mana penjana adalah sistem elektromagnet yang membentuk medan magnet dan konduktor yang melintasinya. Kebanyakan semua penjana arus ulang-alik adalah berdasarkan penggunaan medan magnet berputar. Bahagian pegunnya dipanggil stator, dan bahagian yang bergerak dipanggil rotor.

Konsep pengubah

Transformer ialah peranti statik elektromagnet yang direka untuk menukar satu sistem arus kepada yang lain (sekunder) menggunakan aruhan elektromagnet.

Transformer pertama pada tahun 1876 dicadangkan oleh P. N. Yablochkov. Pada tahun 1885, saintis Hungary membangunkan peranti fasa tunggal industri. Pada tahun 1889-1891. Pengubah tiga fasa telah dicipta.

Transformer fasa tunggal yang paling mudah terdiri daripada teras keluli dan sepasang belitan. Mereka digunakan untuk pengedaran dan penghantaran elektrik, kerana penjana stesen janakuasa menghasilkannya pada voltan dari 6 hingga 24 kW. Ia menguntungkan untuk menghantarnya pada nilai yang besar (dari 110 hingga 750 kW). Untuk tujuan ini, pengubah injak dipasang di loji kuasa.

Bagaimanakah elektrik digunakan?

Bahagian terbesarnya adalah untuk membekalkan elektrik kepada perusahaan perindustrian. Pembuatan menggunakan sehingga 70% daripada semua tenaga elektrik yang dijana dalam negara. Angka ini berbeza dengan ketara untuk setiap wilayah bergantung pada keadaan iklim dan tahap pembangunan perindustrian.

Perkara perbelanjaan lain ialah pembekalan kenderaan elektrik. Pencawang pengangkutan elektrik bandar, antara bandar dan industri menggunakan arus terus beroperasi daripada grid kuasa EPS. Untuk pengangkutan AC, pencawang step-down digunakan, yang juga menggunakan kuasa daripada loji kuasa.

Satu lagi sektor penggunaan elektrik ialah utiliti. Pengguna di sini adalah bangunan di kawasan perumahan mana-mana penempatan. Ini ialah rumah dan pangsapuri, bangunan pentadbiran, kedai, institusi pendidikan, sains, budaya, penjagaan kesihatan, katering awam, dll.

Bagaimanakah pemindahan elektrik berlaku?

Pengeluaran, penghantaran dan penggunaan elektrik adalah tiga tonggak industri. Selain itu, memindahkan kuasa yang diterima kepada pengguna adalah tugas yang paling sukar.

Ia "bergerak" terutamanya melalui talian kuasa - talian kuasa atas. Walaupun talian kabel mula digunakan lebih dan lebih kerap.

Elektrik dijana oleh unit berkuasa loji kuasa gergasi, dan penggunanya adalah penerima yang agak kecil yang bertaburan di wilayah yang luas.

Terdapat kecenderungan untuk menumpukan kuasa kerana fakta bahawa dengan peningkatan mereka, kos relatif untuk membina loji kuasa, dan oleh itu kos kilowatt-jam yang terhasil, berkurangan.

Kompleks tenaga bersatu

Beberapa faktor mempengaruhi keputusan untuk mencari loji kuasa besar. Ini ialah jenis dan kuantiti sumber yang ada, kebolehcapaian pengangkutan, keadaan iklim, kemasukan dalam sistem tenaga tunggal, dsb. Selalunya, loji janakuasa dibina jauh dari pusat penggunaan tenaga yang besar. Kecekapan penghantarannya pada jarak yang jauh mempengaruhi kejayaan operasi kompleks tenaga tunggal di wilayah yang luas.

Pengeluaran dan penghantaran elektrik mesti berlaku dengan jumlah kerugian minimum, sebab utamanya ialah pemanasan wayar, iaitu, peningkatan tenaga dalaman konduktor. Untuk mengekalkan kuasa yang dihantar pada jarak jauh, adalah perlu untuk meningkatkan voltan secara berkadar dan mengurangkan arus dalam wayar.

Apakah talian kuasa

Pengiraan matematik menunjukkan bahawa jumlah kehilangan pemanasan dalam wayar adalah berkadar songsang dengan kuasa dua voltan. Itulah sebabnya elektrik dihantar pada jarak jauh menggunakan talian kuasa - talian kuasa voltan tinggi. Di antara wayar mereka, voltan berjumlah puluhan, dan kadangkala ratusan ribu volt.

Loji kuasa yang terletak berdekatan antara satu sama lain digabungkan menjadi satu sistem tenaga menggunakan talian kuasa. Pengeluaran elektrik di Rusia dan penghantarannya dijalankan melalui rangkaian tenaga terpusat, yang merangkumi sejumlah besar loji kuasa. Kawalan sistem bersatu menjamin bekalan elektrik yang berterusan kepada pengguna.

Sedikit sejarah

Bagaimanakah rangkaian elektrik bersatu terbentuk di negara kita? Cuba kita lihat masa lalu.

Sehingga 1917, pengeluaran elektrik di Rusia dijalankan pada kadar yang tidak mencukupi. Negara ini ketinggalan di belakang negara jirannya yang maju, yang menjejaskan ekonomi dan keupayaan pertahanan secara negatif.

Selepas Revolusi Oktober, projek untuk elektrifikasi Rusia telah dibangunkan oleh Suruhanjaya Negeri untuk Elektrifikasi Rusia (disingkat GOELRO), yang diketuai oleh G. M. Krzhizhanovsky. Lebih daripada 200 saintis dan jurutera bekerjasama dengannya. Kawalan dilakukan secara peribadi oleh V.I. Lenin.

Pada tahun 1920, "Rancangan Elektrifikasi RSFSR" telah disediakan, direka untuk 10-15 tahun. Ia termasuk pemulihan sistem tenaga terdahulu dan pembinaan 30 loji janakuasa baharu yang dilengkapi dengan turbin dan dandang moden. Idea utama rancangan itu adalah untuk menggunakan sumber tenaga hidro domestik yang besar. Elektrifikasi dan pembinaan semula radikal keseluruhan ekonomi negara dijangka. Penekanan adalah kepada pertumbuhan dan pembangunan industri berat negara.

Pelan GOERLO yang terkenal

Sejak 1947, USSR telah menjadi pengeluar elektrik pertama dan kedua dunia di Eropah. Berkat rancangan GOELRO, keseluruhan ekonomi domestik terbentuk dalam masa yang sesingkat mungkin. Pengeluaran dan penggunaan tenaga elektrik di negara ini telah mencapai tahap baru secara kualitatif.

Pemenuhan rancangan itu menjadi mungkin berkat gabungan beberapa faktor penting: tahap tinggi kakitangan saintifik negara, potensi material Rusia yang dipelihara dari zaman pra-revolusi, pemusatan kuasa politik dan ekonomi, keupayaan rakyat Rusia untuk mempercayai "puncak" dan merangkumi idea yang diisytiharkan.

Rancangan itu membuktikan keberkesanan sistem kuasa dan kerajaan berpusat Soviet.

Hasil rancangan

Pada tahun 1935, program yang diterima pakai telah dilaksanakan dan melebihi. 40 loji janakuasa telah dibina dan bukannya 30 yang dirancang, dan hampir tiga kali lebih kapasiti diperkenalkan daripada yang diperuntukkan mengikut pelan. 13 loji janakuasa dengan kapasiti 100 ribu kW setiap satu telah dibina. Jumlah kapasiti stesen janakuasa hidroelektrik Rusia adalah kira-kira 700,000 kW.

Pada tahun-tahun ini, objek terbesar yang mempunyai kepentingan strategik telah didirikan, seperti stesen janakuasa hidroelektrik Dnieper yang terkenal di dunia. Dari segi jumlah penunjuk, Sistem Tenaga Soviet Bersatu mengatasi sistem serupa di negara-negara paling maju di Dunia Baru dan Lama. Pengeluaran elektrik di negara-negara Eropah pada tahun-tahun itu ketinggalan dengan ketara di belakang penunjuk USSR.

Pembangunan luar bandar

Jika sebelum revolusi hampir tidak ada elektrik di kampung-kampung Rusia (loji kuasa kecil yang dipasang oleh pemilik tanah besar tidak dikira), maka dengan pelaksanaan rancangan GOELRO, terima kasih kepada penggunaan elektrik, pertanian menerima dorongan baru untuk pembangunan . Motor elektrik muncul di kilang, kilang papan dan mesin pembersihan bijirin, yang menyumbang kepada pemodenan industri.

Di samping itu, tenaga elektrik memasuki kehidupan penduduk bandar dan penduduk kampung, secara literal merobek "Rusia gelap" keluar dari kegelapan.

Penghantaran elektrik ialah satu proses yang melibatkan pembekalan elektrik kepada pengguna. Elektrik dihasilkan di sumber penjanaan terpencil (loji kuasa) oleh penjana besar menggunakan arang batu, gas asli, air, pembelahan nuklear atau angin.

Arus dihantar melalui transformer, yang meningkatkan voltannya. Ia adalah voltan tinggi yang menguntungkan dari segi ekonomi apabila menghantar tenaga pada jarak jauh. Talian kuasa voltan tinggi meluas ke seluruh negara. Melalui mereka, arus elektrik mencapai pencawang berhampiran bandar besar, di mana voltannya dikurangkan dan dihantar ke talian kuasa kecil (pengedaran). Arus elektrik mengalir melalui saluran pengedaran di setiap kawasan bandar dan berakhir di kotak pengubah. Transformer mengurangkan voltan kepada nilai standard tertentu yang selamat dan perlu untuk pengendalian peranti rumah. Arus memasuki rumah melalui wayar dan melalui meter yang menunjukkan jumlah tenaga yang digunakan.

Transformer ialah peranti statik yang menukar arus elektrik berselang-seli satu voltan kepada arus ulang-alik voltan lain tanpa mengubah frekuensinya. Ia hanya boleh beroperasi pada arus AC.

Bahagian struktur utama pengubah

Peranti ini terdiri daripada tiga bahagian utama:

Penggulungan utama pengubah. Bilangan pusingan N 1.
Teras berbentuk tertutup yang diperbuat daripada bahan magnet lembut (contohnya, keluli).
Penggulungan sekunder. Bilangan pusingan N 2.

Dalam rajah, transformer digambarkan seperti berikut:

Prinsip operasi

Operasi pengubah kuasa adalah berdasarkan hukum aruhan elektromagnet Faraday.

Di antara dua belitan berasingan (utama dan menengah), yang disambungkan oleh fluks magnet biasa, induksi bersama berlaku. Aruhan bersama ialah proses di mana belitan primer menginduksi voltan dalam belitan sekunder yang terletak berdekatan dengannya.

Penggulungan primer menerima arus ulang alik, yang menghasilkan fluks magnet apabila disambungkan kepada sumber kuasa. Fluks magnet melalui teras dan, kerana ia berubah dari semasa ke semasa, ia merangsang emf teraruh dalam belitan sekunder. Voltan semasa pada belitan kedua mungkin lebih rendah daripada pada yang pertama, maka pengubah dipanggil pengubah injak turun. Transformer injak naik mempunyai voltan arus yang lebih tinggi pada belitan sekunder. Kekerapan semasa kekal tidak berubah. Penurunan atau peningkatan voltan secara berkesan tidak dapat meningkatkan kuasa elektrik, jadi arus pada output pengubah meningkat atau menurun secara berkadar dengan sewajarnya.

Untuk nilai amplitud voltan pada belitan, ungkapan berikut boleh ditulis: