Výroba, prenos a využitie elektrickej energie Otázka

  • Aké výhody má striedavý prúd oproti jednosmernému?
Generátor
  • Generátor - zariadenia, ktoré premieňajú energiu jedného alebo druhého typu na elektrickú energiu.
Druhy alternátora energie
  • Generátor pozostáva z
  • permanentný magnet, ktorý vytvára magnetické pole, a vinutie, v ktorom je indukované striedavé emf
  • Prevládajúcu úlohu v našej dobe zohrávajú elektromechanické indukčné generátory striedavého prúdu. Tam sa mechanická energia premieňa na elektrickú energiu.
Transformátory
  • TRANSFORMÁTOR – zariadenie premieňajúce striedavý prúd, v ktorom sa napätie niekoľkonásobne zvyšuje alebo znižuje prakticky bez straty výkonu.
  • V najjednoduchšom prípade sa transformátor skladá z uzavretého oceľového jadra, na ktorom sú umiestnené dve cievky s drôtovými vinutiami. Jedno z vinutí, ktoré je pripojené k zdroju striedavého napätia, sa nazýva primárne a to, ku ktorému je pripojená „záťaž“, t. j. zariadenia, ktoré spotrebúvajú elektrickú energiu, sa nazýva sekundárne.
Transformátor
  • Prvotný druhotný
  • vinutie vinutie
  • Pripojí sa
  • na zdroj
  • ~ napätie na „načítanie“
  • uzavreté oceľové jadro
  • Princíp činnosti transformátora je založený na fenoméne elektromagnetickej indukcie.
Charakteristiky transformátora
  • Transformačný pomer
  • U1/U2 =N1/N2=K
  • K>1 znižovací transformátor
  • K<1трансформатор повышающий
Výroba elektrickej energie
  • Elektrická energia sa vo veľkých a malých elektrárňach vyrába najmä pomocou elektromechanických indukčných generátorov. Existuje niekoľko typov elektrární: tepelné, vodné a jadrové elektrárne.
  • Tepelné elektrárne
Spotreba elektriny
  • Hlavným spotrebiteľom elektriny je priemysel, ktorý tvorí asi 70 % vyrobenej elektriny. Veľkým spotrebiteľom je aj doprava. Čoraz viac železničných tratí sa prestavuje na elektrickú trakciu. Takmer všetky dediny a dediny dostávajú elektrinu zo štátnych elektrární pre priemyselné a domáce potreby. Asi tretina elektrickej energie spotrebovanej v priemysle sa využíva na technologické účely (elektrické zváranie, elektrický ohrev a tavenie kovov, elektrolýza atď.).
Prenos elektriny
  • Transformátory menia napätie
  • v niekoľkých bodoch pozdĺž línie.
Efektívne využitie elektrickej energie
  • Dopyt po elektrine neustále rastie. Na uspokojenie tejto potreby existujú dva spôsoby.
  • Najprirodzenejšou a na prvý pohľad jedinou cestou je výstavba nových výkonných elektrární. Tepelné elektrárne však spotrebúvajú neobnoviteľné prírodné zdroje a tiež spôsobujú veľké škody na ekologickej rovnováhe na našej planéte.
  • Pokročilé technológie umožňujú pokryť energetické potreby iným spôsobom. Prioritou by malo byť zvyšovanie energetickej účinnosti a nie zvyšovanie kapacity elektrární.
Úlohy
  • № 966, 967
Odpoveď
  • 1) napätie a prúd je možné konvertovať (transformovať) vo veľmi širokom rozsahu takmer bez straty energie;
  • 2) striedavý prúd sa ľahko prevádza na jednosmerný prúd
  • 3) alternátor je oveľa jednoduchší a lacnejší.
Domáca úloha
  • §§38-41 cvičenie 5 (zo 123)
  • MYSLIEŤ SI:
  • PREČO TRANSFORMÁTOR HUMÍ?
  • Pripravte prezentáciu „Použitie transformátorov“
  • (pre záujemcov)
Bibliografia:
  • fyzika. 11. ročník: učebnica pre všeobecnovzdelávacie inštitúcie: základná a profilová. úrovne /G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovcev. – M: Vzdelávanie, 2014. – 399 s.
  • O.I. Gromtseva. fyzika. Jednotná štátna skúška. Celý kurz. – M.: Vydavateľstvo „Skúška“, 2015.-367 s.
  • Volkov V.A. Univerzálny vývoj lekcií vo fyzike. 11. ročník – M.: VAKO, 2014. – 464 s.
  • Rymkevich A.P., Rymkevich P.A. Zbierka úloh z fyziky pre 10-11 ročníkov strednej školy. – 13. vyd. – M.: Vzdelávanie, 2014. – 160 s

Snímka 1

Popis snímky:

Snímka 2

Popis snímky:

Snímka 3

Popis snímky:

Snímka 4

Popis snímky:

Snímka 5

Popis snímky:

Snímka 6

Popis snímky:

Snímka 7

Popis snímky:

Snímka 8

Popis snímky:

Snímka 9

Popis snímky:

Využitie elektriny vo vedných odboroch Veda priamo ovplyvňuje rozvoj energetiky a rozsah použitia elektriny. Približne 80 % rastu HDP vo vyspelých krajinách sa dosahuje prostredníctvom technických inovácií, z ktorých väčšina súvisí s využívaním elektriny. Všetko nové v priemysle, poľnohospodárstve a každodennom živote k nám prichádza vďaka novému vývoju v rôznych odvetviach vedy. Väčšina vedeckého vývoja začína teoretickými výpočtami. Ak sa však v 19. storočí tieto výpočty robili pomocou pera a papiera, potom vo veku STR (vedeckej a technologickej revolúcie) sa všetky teoretické výpočty, výber a analýza vedeckých údajov a dokonca aj lingvistická analýza literárnych diel vykonávajú pomocou počítačov. (elektronické počítače), ktoré pracujú na elektrickej energii, ktorá je najvhodnejšia na jej prenos na diaľku a jej využitie. Ak sa však počítače pôvodne používali na vedecké výpočty, teraz sa počítače dostali z vedy do života. Elektronizácia a automatizácia výroby sú najdôležitejšími dôsledkami „druhej priemyselnej“ alebo „mikroelektronickej“ revolúcie v ekonomikách vyspelých krajín. Veda v oblasti komunikácií a spojov sa veľmi rýchlo rozvíja.

Snímka 10

Popis snímky:

Snímka 11

Popis snímky:

Snímka 2

Neobvyklé spôsoby výroby elektriny

Existuje mnoho spôsobov výroby elektriny, z ktorých niektoré sú dosť nezvyčajné. Predaj špecializovaných výrobkov z továrne na čokoládu priviedol britského vedca k nájdeniu spôsobu, ako získať energiu z odpadu z výroby čokolády. Mikrobiológ kŕmil baktérie roztokmi karamelu a nugátu a tie rozbili cukor a produkovali vodík, ktorý putoval do palivového článku. Vyrobená energia stačila na prevádzku malého elektrického ventilátora. Druhý neobvyklý spôsob výroby elektriny navrhli londýnski architekti. Rozhodli sa, že vibrácie generované chodcami by sa dali využiť ako obnoviteľný zdroj elektriny. V budúcnosti sa počíta s využitím vibrácií od prechádzajúcich chodcov, vlakov a kamiónov a ich premenou na energiu na osvetlenie ulíc. Architekti teraz pracujú na vývoji a implementácii novej technológie, ktorá im umožňuje zbierať vibrácie a využívať svoju energiu prospešne.

Snímka 3

Americkí vynálezcovia sa naučili získavať energiu zo živých stromov. Pomocou kovovej tyče zapichnutej do stromu a ponorenej do zeme cez filtračný obvod a obvod zvyšujúci napätie vedci získavajú elektrinu. Na nabitie batérie to úplne stačí. V budúcnosti sa chystajú ukladať energiu do batérií, ktoré sa budú využívať podľa potreby.

Snímka 4

Výroba elektriny bola vždy celkom výnosný biznis. Originálne sú najmä nápady na výrobu elektriny nezvyčajnými spôsobmi. Dnes je väčšina obchodných centier vybavená otočnými dverami. Profesionálne dizajnérky Carmen Trudel a Jennifer Brautier, ktoré sú zamestnancami amerického štúdia Fluxxlab, vytvorili skutočne vynikajúci dizajn. Vyrábajú a využívajú elektrickú energiu prostredníctvom kinetickej energie ľudí.

Snímka 5

Vytváranie energie. Výroba a využitie elektriny

Výroba elektriny prebieha nasledovne. Pri vstupe do obchodného centra ľudia otáčajú otočnými dverami, ktoré vyrábajú elektrinu. Táto myšlienka je pomerne jednoduchá a nevyžaduje žiadne kapitálové investície. Výroba a využitie elektriny tak výrazne šetrí manažmentu podnikov peniaze, ktoré mali byť vynaložené na platby za elektrinu. Výroba elektriny sa dá realizovať mnohými spôsobmi, hlavnou vecou je naštudovať si tie najvhodnejšie a aplikovať ich v praxi. Svoje nápady na výrobu elektriny môžete za určitý poplatok ponúknuť aj iným podnikom.

Snímka 6

Neobvyklé zdroje energie

Neštandardné zdroje elektriny sú v poslednej dobe mimoriadne naliehavým problémom. V moderných podmienkach mnohí vedci hľadajú nové zdroje elektriny a niektorí z nich prichádzajú s úplne neštandardnými riešeniami. V tomto článku sme pre vás zhromaždili niekoľko najneobvyklejších spôsobov výroby elektriny.

Snímka 7

Odpad z čokoládovne

Lynn McCaskey, mikrobiologička z Britskej univerzity v Birminghame, našla spôsob, ako baktérie produkovať energiu z čokoládového odpadu. Lynn „kŕmila“ baktérie Escherichia coli nugátom a karamelom, respektíve roztokom týchto dvoch ingrediencií získaným z odpadu čokoládovne. Tieto baktérie rozložili cukor a tiež vyrobili vírivku posielanú do palivového článku, ktorá generovala dostatok elektriny pre malý ventilátor.

Snímka 8

Odpadová voda

Vedci z Pennsylvánskej univerzity vytvorili akúsi záchodovú elektráreň, ktorá vyrába elektrinu rozkladom organického odpadu. Na túto inštaláciu sa používajú baktérie prítomné v bežnej odpadovej vode. Tieto baktérie spotrebúvajú organické látky a uvoľňujú oxid uhličitý. Vedci našli spôsob, ako zasiahnuť do procesu prenosu elektrónov medzi atómami a prinútiť elektróny prúdiť cez vonkajší obvod.

Snímka 9

Hviezdna energia

Táto metóda bola vytvorená ruskými jadrovými vedcami, ktorí vyvinuli batériu, ktorá je schopná transformovať energiu hviezd (vrátane energie slnka) na elektrinu. Prezentácia tohto zariadenia sa nedávno konala v Spoločnom ústave jadrového výskumu. Toto unikátne zariadenie nemá na svete obdobu a môže pracovať 24 hodín denne. Tento vývoj už ukázal vysokú účinnosť v tmavých a zamračených časoch dňa.

Snímka 10

Vzduch

Hitachi predstavilo svoj nový vývoj určený na výrobu elektriny z vibrácií, ktoré sa prirodzene vyskytujú vo vzduchu. A napriek tomu, že technológia stále poskytuje pomerne nízke napätie, je veľmi atraktívna, pretože generátory sú navrhnuté tak, aby fungovali za akýchkoľvek podmienok, na rozdiel od napríklad solárnych panelov.

Snímka 11

Tečúca voda

Vynález kanadských vedcov sa nazýva elektrokinetická batéria, čo je v skutočnosti pomerne primitívne zariadenie vyrobené zo sklenenej nádoby prepichnutej stovkami tisíc mikroskopických kanálov. Zariadenie funguje ako jednoduchá vykurovacia batéria, čo je možné vďaka javu elektrického poľa vytvoreného dvojvrstvovým médiom. V poslednej dobe sa počet nových spôsobov výroby elektriny a zariadení určených na tieto účely čoraz viac rozrastá. V budúcnosti sa však využije len niekoľko z nich. .

Snímka 12

Výroba elektriny Výroba elektriny bola vždy pomerne výnosným biznisom. Originálne sú najmä nápady na výrobu elektriny nezvyčajnými spôsobmi.

Snímka 13

Vytváranie energie. Výroba a využitie elektriny. Výroba elektriny prebieha nasledovne. Pri vstupe do obchodného centra ľudia otáčajú otočnými dverami, ktoré vyrábajú elektrinu. Táto myšlienka je pomerne jednoduchá a nevyžaduje žiadne kapitálové investície. Výroba elektriny tak manažmentu podnikov výrazne šetrí peniaze, ktoré mali byť vynaložené na platby za elektrinu.

Snímka 14

Výroba elektriny sa dá realizovať mnohými spôsobmi, hlavnou vecou je naštudovať si tie najvhodnejšie a aplikovať ich v praxi. Svoje nápady na výrobu elektriny môžete za určitý poplatok ponúknuť aj iným podnikom. Elektrina spotrebovaná v domácnostiach, inštitúciách a továrňach sa vyrába v elektrárňach, z ktorých väčšina spaľuje uhlie alebo zemný plyn, pričom ako záložné palivo sa používa vykurovací olej. Niektoré elektrárne fungujú na jadrovú energiu alebo využívajú energiu vody tečúcej z vysokých priehrad. V Rusku v roku 2002 vyrábali tepelné elektrárne 65,6 % elektriny, vodné elektrárne 18,4 % a jadrové elektrárne 16 %. V moderných elektrárňach využívajúcich fosílne palivá sa teplo uvoľnené pri spaľovaní využíva na ohrev vody v kotlovo-parogenerátore. Výsledná para je privádzaná potrubím k lopatkám turbíny a spôsobuje jej rotáciu.

Snímka 15

Turbína poháňa generátor, ktorý vyrába elektrický prúd. Generátor pary Generátor pary je vysoký kotol, do ktorého sú potrubia, ktorými prúdi voda. V uhoľných elektrárňach sa palivo dodáva do parogenerátora dopravníkovými pásmi. Uhlie sa melie na jemný prášok podobný múke, mieša sa so vzduchom a ventilátormi vháňa do kotla, kde sa spaľuje. Vzniknuté teplo ohrieva vodu v bojleri do varu. Para sa najskôr zachytáva a potom recirkuluje cez najteplejšie oblasti kotla. Takto sa získava prehriata para. Turbína Prehriata para sa privádza potrubím do troch vzájomne prepojených turbín. Keď para prechádza cez prvú z nich – vysokotlakovú turbínu – opäť vstupuje do parogenerátora, kde sa opäť ohrieva.

Snímka 16

Potom prechádza cez ďalšie dve turbíny a postupne im dodáva energiu. Para sa nakoniec premení na vodu v kondenzátore, veľkej nádrži chladenej potrubím, ktoré cirkuluje studenú vodu z neďalekého vodného útvaru. Chladiaca voda si „berie“ zvyšné teplo z pary, ktorá kondenzuje a mení sa na horúcu vodu, voda sa vracia späť do parogenerátora, po ktorom sa cyklus opakuje. Generátor Rotačné turbíny poháňajú generátory, ktorých hlavnými prvkami sú dve cievky drôtu. Jeden, nazývaný rotor, otáča turbína. Druhý - stator - je navinutý na železnom jadre a pripevnený k podlahe. Železné jadro je trvalo mierne zmagnetizované, takže pri spustení generátora vzniká v rotujúcej cievke slabý elektrický prúd. Časť tohto prúdu preteká do stacionárnej cievky, ktorá sa mení na silný elektromagnet. Potom sa prúd postupne zvyšuje, až kým nedosiahne maximálny výkon. pozri aj energetické zdroje, alternatívna energia, strojárstvo

Zobraziť všetky snímky


Využitie elektrickej energie Hlavným spotrebiteľom elektrickej energie je priemysel, ktorý tvorí asi 70 % vyrobenej elektrickej energie. Veľkým spotrebiteľom je aj doprava. Čoraz viac železničných tratí sa prestavuje na elektrickú trakciu.






Asi tretina elektrickej energie spotrebovanej v priemysle sa využíva na technologické účely (elektrické zváranie, elektrický ohrev a tavenie kovov, elektrolýza atď.). Moderná civilizácia je nemysliteľná bez rozšíreného používania elektriny. Prerušenie dodávky elektriny do veľkého mesta počas nehody ochromí jeho život.


Prenos elektriny Spotrebitelia elektriny sú všade. Vyrába sa na relatívne malom počte miest v blízkosti zdrojov palív a vodných zdrojov. Elektrina sa nedá šetriť vo veľkom. Musí sa spotrebovať ihneď po prijatí. Preto je potrebné prenášať elektrickú energiu na veľké vzdialenosti.


Prenos energie je spojený s výraznými stratami. Faktom je, že elektrický prúd ohrieva vodiče elektrického vedenia. V súlade so zákonom Joule-Lenz je energia vynaložená na zahrievanie vodičov vedenia určená vzorcom, kde R je odpor vedenia.




Keďže prúdový výkon je úmerný súčinu prúdu a napätia, na udržanie prenášaného výkonu je potrebné zvýšiť napätie v prenosovom vedení. Čím dlhšia je prenosová linka, tým výhodnejšie je použiť vyššie napätie. Vo vysokonapäťovom prenosovom vedení Volzhskaya HPP - Moskva a niektorých ďalších sa teda používa napätie 500 kV. Medzitým sú generátory striedavého prúdu postavené pre napätie nepresahujúce kV.


Vyššie napätie by si vyžadovalo zložité špeciálne opatrenia na izoláciu vinutí a iných častí generátorov. Preto sa vo veľkých elektrárňach inštalujú stupňovité transformátory. Na priame využitie elektrickej energie v elektrických hnacích motoroch obrábacích strojov, v osvetľovacej sieti a na iné účely je potrebné znížiť napätie na koncoch vedenia. To je dosiahnuté pomocou transformátorov na zníženie.





V poslednej dobe je v dôsledku environmentálnych problémov, nedostatku fosílnych palív a ich nerovnomerného geografického rozloženia účelné vyrábať elektrickú energiu pomocou veterných elektrární, solárnych panelov a malých plynových generátorov.





Snímka 1

Snímka 2

Snímka 3

Snímka 4

Snímka 5

Snímka 6

Snímka 7

Snímka 8

Snímka 9

Snímka 10

Prezentáciu na tému „Výroba a prenos elektriny“ si môžete stiahnuť úplne zadarmo na našej webovej stránke. Predmet projektu: Fyzika. Farebné diapozitívy a ilustrácie vám pomôžu zaujať vašich spolužiakov alebo publikum. Ak chcete zobraziť obsah, použite prehrávač, alebo ak si chcete stiahnuť prehľad, kliknite na príslušný text pod prehrávačom. Prezentácia obsahuje 10 snímok.

Prezentačné snímky

Snímka 1

Snímka 2

Snímka 3

Elektrická energia má oproti všetkým ostatným typom energie nepopierateľné výhody. Dá sa prenášať drôtom na veľké vzdialenosti s relatívne nízkymi stratami a pohodlne distribuovať medzi spotrebiteľov. Hlavná vec je, že túto energiu možno pomocou pomerne jednoduchých zariadení ľahko premeniť na akýkoľvek iný druh energie: mechanickú, vnútornú, svetelnú energiu atď.

Snímka 4

Dvadsiate storočie sa stalo storočím, kedy veda preniká do všetkých sfér spoločenského života: do ekonomiky, politiky, kultúry, vzdelávania atď. Prirodzene, veda priamo ovplyvňuje vývoj energie a rozsah použitia elektriny. Veda na jednej strane prispieva k rozširovaniu možností využitia elektrickej energie a tým aj k zvyšovaniu jej spotreby, no na druhej strane v dobe, keď neobmedzené využívanie neobnoviteľných zdrojov energie predstavuje nebezpečenstvo pre budúce generácie, je naliehavá úlohami vedy je vývoj technológií na úsporu energie a ich implementácia do života.

Snímka 5

Spotreba elektriny.

Spotreba elektriny sa za 10 rokov zdvojnásobí

Snímka 6

Pozrime sa na tieto otázky na konkrétnych príkladoch. Približne 80 % rastu HDP (hrubého domáceho produktu) vyspelých krajín sa dosahuje prostredníctvom technických inovácií, ktorých hlavná časť súvisí s využívaním elektrickej energie. Väčšina vedeckého vývoja začína teoretickými výpočtami. Všetky nové teoretické poznatky po počítačových výpočtoch sa testujú experimentálne. A spravidla sa v tejto fáze výskum vykonáva pomocou fyzikálnych meraní, chemických analýz atď. Tu sú nástroje vedeckého výskumu rozmanité – početné meracie prístroje, urýchľovače, elektrónové mikroskopy, skenery magnetickej rezonancie atď. Väčšina týchto nástrojov experimentálnej vedy je poháňaná elektrickou energiou.

Snímka 7

Ale veda nevyužíva elektrinu len vo svojich teoretických a experimentálnych oblastiach, vedecké myšlienky neustále vznikajú v tradičnej oblasti fyziky spojenej s príjmom a prenosom elektriny. Vedci sa napríklad pokúšajú vytvoriť elektrické generátory bez rotujúcich častí. V konvenčných elektromotoroch musí byť rotor dodávaný jednosmerným prúdom, aby vznikla „magnetická sila“. Modernú spoločnosť si nemožno predstaviť bez elektrifikácie výrobných činností. Už koncom 80-tych rokov sa viac ako 1/3 všetkej spotreby energie na svete realizovalo vo forme elektrickej energie. Začiatkom budúceho storočia sa tento podiel môže zvýšiť na 1/2. Tento nárast spotreby elektriny je spojený predovšetkým s nárastom jej spotreby v priemysle. Väčšina priemyselných podnikov funguje na elektrickú energiu. Vysoká spotreba elektrickej energie je typická pre energeticky náročné odvetvia ako je hutníctvo, hliník a strojárstvo. Veľkým spotrebiteľom je aj doprava. Čoraz viac železničných tratí sa prestavuje na elektrickú trakciu. Takmer všetky dediny a dediny dostávajú elektrinu zo štátnych elektrární pre priemyselné a domáce potreby.

Snímka 8

Prenos a rozvod elektriny

1 % strát elektriny za deň - strata 0,5 milióna rubľov Na zníženie tepelných strát v elektrických prenosových vedeniach (PTL) môžete zväčšiť prierez vodičov S, čo je ekonomicky nerentabilné, alebo znížiť prúdovú silu I. prenášaný výkon p = IU zostáva pri znižovaní prúdu nezmenený, je potrebné zvýšiť napätie U v elektrickom vedení (U-500 Kv.; 750 Kv.; 1150 Kv.; - elektrické vedenie)