ПРОИЗВОДСТВО, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.

Производство электроэнергии – тип электростанции

Эффективность электростанции

% всей произведенной энергии

Электрическая энергия имеет неоспоримые преимущества перед всеми другими видами энергии. Его можно передавать по проводам на большие расстояния с относительно малыми потерями и удобно распределять среди потребителей. Главное, что с помощью достаточно простых устройств эту энергию легко преобразовать в любые другие виды энергии: механическую, внутреннюю, световую и т. д. Электрическая энергия имеет неоспоримые преимущества перед всеми другими видами энергии. Его можно передавать по проводам на большие расстояния с относительно малыми потерями и удобно распределять среди потребителей. Главное, что с помощью достаточно простых устройств ее легко преобразовать в любые другие виды энергии: механическую, внутреннюю, световую и т. д.

ХХ век стал веком, когда наука вторгается во все сферы жизни общества: экономику, политику, культуру, образование и т. д. Естественно, наука напрямую влияет на развитие энергетики и сферы применения электричества. С одной стороны, наука способствует расширению сферы применения электрической энергии и тем самым увеличивает ее потребление, но с другой стороны, в эпоху, когда неограниченное использование невозобновляемых энергоресурсов опасно для будущих поколений, задачи разработки энергосберегающих технологий и их внедрения становятся актуальными задачами науки. ХХ век стал веком, когда наука вторгается во все сферы жизни общества: экономику, политику, культуру, образование и т. д. Естественно, наука напрямую влияет на развитие энергетики и сферы применения электричества. С одной стороны, наука способствует расширению сферы применения электрической энергии и тем самым увеличивает ее потребление, но с другой стороны, в эпоху, когда неограниченное использование невозобновляемых энергоресурсов опасно для будущих поколений, задачи разработки энергосберегающих технологий и их внедрения становятся актуальными задачами науки.

Потребление электроэнергии Потребление электроэнергии удваивается за 10 лет

Сферы
фермы

Количество использованной электроэнергии, %

Промышленность
Транспорт
Сельское хозяйство
Повседневная жизнь

70
15
10
4

Рассмотрим эти вопросы на конкретных примерах. Около 80% прироста ВВП (валового внутреннего продукта) в развитых странах достигается за счет технических инноваций, основная часть которых связана с использованием электроэнергии. Большинство научных исследований начинается с теоретических расчетов. Все новые теоретические разработки проверяются экспериментально после расчетов на ЭВМ. И, как правило, на этом этапе проводятся исследования с помощью физических измерений, химических анализов и т. д. Здесь инструменты научных исследований разнообразны — многочисленные измерительные приборы, ускорители, электронные микроскопы, магнитно-резонансные томографы и т. д. Большинство этих экспериментальных наук инструменты питаются от электрической энергии. Рассмотрим эти вопросы на конкретных примерах. Около 80% прироста ВВП (валового внутреннего продукта) в развитых странах достигается за счет технических инноваций, основная часть которых связана с использованием электроэнергии. Большинство научных исследований начинается с теоретических расчетов. Все новые теоретические разработки проверяются экспериментально после расчетов на ЭВМ. И, как правило, на этом этапе проводятся исследования с помощью физических измерений, химических анализов и т. д. Здесь инструменты научных исследований разнообразны — многочисленные измерительные приборы, ускорители, электронные микроскопы, магнитно-резонансные томографы и т. д. Большинство этих экспериментальных наук инструменты работают на электричестве.

Но наука не только использует электричество в своих теоретических и экспериментальных областях, научные идеи постоянно возникают в традиционной области физики, связанной с производством и передачей электричества. Ученые, например, пытаются создать электрические генераторы без вращающихся частей. В обычных электродвигателях на ротор должен подаваться постоянный ток для создания «магнитной силы». Но наука не только использует электричество в своих теоретических и экспериментальных областях, научные идеи постоянно возникают в традиционной области физики, связанной с производством и передачей электричества. Ученые, например, пытаются создать электрические генераторы без вращающихся частей. В обычных электродвигателях к ротору должен подаваться постоянный ток, чтобы создать «магнитную силу».
Современное общество невозможно представить без электрификации производственной деятельности. Уже в конце 1980-х годов более 1/3 всего энергопотребления в мире приходилось на электроэнергию. К началу следующего века эта доля может возрасти до 1/2. Такой рост потребления электроэнергии в первую очередь связан с увеличением ее потребления в промышленности. Основная часть промышленных предприятий работает на электроэнергии. Высокое энергопотребление характерно для таких энергоемких отраслей, как металлургия, алюминий и машиностроение. Транспорт также является крупным потребителем. Все большее количество железнодорожных путей переводится на электрическую тягу. Почти все села и поселки получают электроэнергию от государственных электростанций для производственных и бытовых нужд.

Производство, передача и использование электроэнергии Вопрос

• Каковы преимущества переменного тока перед постоянным?

• Генератор — устройства, преобразующие энергию того или иного вида в электрическую энергию.

• Генератор состоит из
• постоянный магнит, создающий магнитное поле, и обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС

• Электромеханические индукционные генераторы переменного тока играют преобладающую роль в наше время. Там механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

• ТРАНСФОРМАТОР — устройство, преобразующее переменный ток, в котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности.
• В простейшем случае трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, на который надеты две катушки с проволочными обмотками. Та из обмоток, которая подключена к источнику переменного напряжения, называется первичной, а та, к которой подключена «нагрузка», то есть устройства, потребляющие электроэнергию, — вторичной.

• Первичный Вторичный
• обмотка обмотка
• Соединяет
• к источнику
• ~ напряжение на «нагрузку»
• закрытый стальной сердечник

• Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

• Коэффициент трансформации
• У1/У2 = Н1/Н2 = К
• К>1 трансформатор понижающий
• К

• Электроэнергия производится на больших и малых электростанциях в основном с помощью электромеханических асинхронных генераторов. Существует несколько типов электростанций: тепловые, гидроэлектростанции и атомные электростанции.

• Тепловые электростанции

• Основным потребителем электроэнергии является промышленность, на долю которой приходится около 70% производимой электроэнергии. Транспорт также является крупным потребителем. Все больше железнодорожных путей переводится на электрическую тягу. Почти все села и поселки получают электроэнергию от государственных электростанций для производственных и бытовых нужд. Около трети потребляемой промышленностью электроэнергии используется на технологические цели (электросварка, электронагрев и плавка металлов, электролиз и др.).

• Трансформаторы изменения напряжения
• в нескольких точках линии.

• Спрос на электроэнергию постоянно растет. Есть два способа удовлетворить эту потребность.
• Самый естественный и на первый взгляд единственный путь — строительство новых мощных электростанций. Но тепловые электростанции потребляют невозобновляемые природные ресурсы, а также наносят большой ущерб экологическому балансу на нашей планете.
• Передовая технология позволяет вам по-новому удовлетворить свои потребности в электроэнергии. Приоритет должен отдаваться повышению эффективности использования электроэнергии, а не увеличению мощности электростанций.

• № 966, 967

• 1) напряжение и силу тока можно преобразовывать (трансформировать) в очень широких пределах практически без потерь энергии;
• 2) Переменный ток легко преобразуется в постоянный
• 3) генератор намного проще и дешевле.

• §§38-41 упражнение 5 (из 123)
• ПОДУМАЙ:
• ПОЧЕМУ ГОРИТ ТРАНСФОРМАТОР?
• Подготовить презентацию «Использование трансформаторов»
• (для желающих)

• Физика. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый и профильный. уровней / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. – М: Просвещение, 2014. – 399 с
• О.И. Громцева. Физика. Единый государственный экзамен. Полный курс. – М.: Издательство «Экзамен», 2015. – 367 с.
• Волков В.А. Универсальное развитие урока по физике. 11 класс. — М.: ВАКО, 2014. — 464 с
• Рымкевич А.П., Рымкевич П.А. Сборник задач по физике для 10-11 классов средней школы. — 13-е изд. – М.: Просвещение, 2014. – 160 с.

Старцова Татьяна

АЭС, ГЭС, ТЭЦ, виды передачи электроэнергии.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Для использования предварительного просмотра презентаций создайте себе учетную запись Google (аккаунт) и войдите в нее: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Презентация на тему: «Производство и передача электроэнергии» Учащиеся 11 класса ГБОУ СОШ № 1465 Старцова Татьяна. Преподаватель: Круглова Лариса Юрьевна

Производство электроэнергии Электроэнергия производится на электростанциях. Существует три основных типа электростанций: Атомные электростанции (АЭС) Гидроэлектростанции (ГЭС) Тепловые электростанции или теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)

Атомные электростанции Атомная электростанция (АЭС) – ядерная установка для производства энергии в заданных режимах и условиях использования, расположенных в пределах определенной проектом территории, в которых для этой цели используется ядерный реактор (реакторы) и комплекс необходимых систем, устройств, оборудования и сооружений. необходимые работники

Принцип работы

На рисунке представлена ​​схема работы атомной электростанции с двухконтурным водо-водяным энергетическим реактором. Энергия, выделяющаяся в активной зоне реактора, передается теплоносителю первого контура. Далее теплоноситель поступает в теплообменник (парогенератор), где нагревает воду второго контура до температуры кипения. Образовавшийся пар поступает в турбины, которые вращают электрические генераторы. На выходе из турбин пар поступает в конденсатор, где охлаждается большим количеством воды, поступающей из резервуара. Компенсатор давления представляет собой достаточно сложную и громоздкую конструкцию, служащую для выравнивания колебаний давления в контуре при работе реактора, возникающих из-за теплового расширения теплоносителя. Давление в 1-м контуре может достигать 160 атм (ВВЭР-1000).

Кроме воды в качестве теплоносителя в различных реакторах могут использоваться также расплавы металлов: натрий, свинец, эвтектический сплав свинца с висмутом и др. Применение жидкометаллических теплоносителей позволяет упростить конструкцию реактора оболочки сердечника (в отличие от водяного контура давление в жидкометаллическом контуре не превышает атмосферного), избавиться от компенсатора давления. Общее количество контуров может варьироваться для разных реакторов, схема на рисунке приведена для реакторов типа ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор). Реакторы типа РБМК (High Power Channel Reactor) используют один водяной контур, быстрые реакторы — два натриевых и один водяной контур, перспективные конструкции реакторов СВБР-100 и БРЕСТ предполагают двухконтурную схему, с тяжелым теплоносителем в первом контуре а вода во втором. ..

Производство электроэнергии Мировыми лидерами по производству атомной электроэнергии являются: США (836,63 млрд кВтч/год), работают 104 ядерных реактора (20% вырабатываемой электроэнергии) Франция (439,73 млрд кВтч/год), Япония (263, 83 млрд кВтч/год), Россия (177,39 млрд кВтч/год), Корея (142,94 млрд кВтч/год), Германия (140,53 млрд кВтч/год). В мире эксплуатируется 436 атомных энергетических реакторов общей мощностью 371,923 ГВт, топливо для 73 из них поставляет российская компания ТВЭЛ (17% мирового рынка)

Гидроэлектростанции Гидроэлектростанция (ГЭС) — электростанция, использующая в качестве источника энергии энергию водного потока. Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища. Для эффективного производства электроэнергии на ГЭС необходимы два основных фактора: гарантированная круглогодичная водообеспеченность и, возможно, большие уклоны реки, каньонообразные типы рельефа благоприятствуют гидростроительству.

Принцип действия

Цепь гидротехнических сооружений предназначена для обеспечения необходимого напора воды, подаваемой на лопасти гидротурбины, приводящей в действие генераторы, вырабатывающие электроэнергию. Требуемый напор воды образуется за счет сооружения плотины, а вследствие концентрации реки в определенном месте или за счет отвода — естественным стоком воды. В некоторых случаях для получения необходимого напора воды и плотина, и деривация используются вместе. Все энергетическое оборудование находится непосредственно в здании ГЭС. В зависимости от назначения он имеет свое специфическое деление. В машинном зале расположены гидроагрегаты, непосредственно преобразующие энергию водного потока в электрическую энергию.

Гидроэлектростанции подразделяются в зависимости от вырабатываемой мощности: мощные — вырабатывают от 25 МВт и более; средние — до 25 МВт; малые ГЭС — до 5 МВт. Также их делят в зависимости от максимального использования напора воды: высоконапорные — более 60 м; средненапорные – от 25 м; низконапорные — от 3 до 25 м.

Крупнейшие гидроэлектростанции мира Наименование Мощность ГВт Среднегодовая выработка Владелец География Три ущелья 22,5 100 млрд кВтч р. Янцзы, Сандоупин, Китай Итайпу 14 100 млрд кВтч р. Карони, Венесуэла Гури 10,3 40 млрд кВтч р. Токантинс, Бразилия Черчилль-Фолс 5,43 35 млрд кВтч р. Черчилль, Канада Тукуруи 8,3 21 млрд кВтч р. Парана, Бразилия / Парагвай

Тепловые электростанции Тепловая электростанция (или теплоэлектростанция) – электростанция, вырабатывающая электрическую энергию путем преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора.

Принцип действия

Типы Котлотурбинные электростанции Конденсационные электростанции (КЭС, исторически называвшиеся ГРЭС — ГРЭС) Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ, ТЭЦ) Газотурбинные электростанции Электростанции комбинированного цикла Электростанции на базе поршневых двигателей С воспламенением от сжатия (дизель) Зажигание от искры Комбинированный

Передача электроэнергии Электроэнергия передается от электростанций к потребителям по электрическим сетям. Электросетевой сектор является естественно-монопольным сектором электроэнергетики: потребитель может выбирать, у кого покупать электроэнергию (т. через который подается электроэнергия обычно одна, и потребитель технически не может выбирать электросетевую компанию. С технической точки зрения электрическая сеть представляет собой совокупность линий электропередачи (ЛЭП) и трансформаторов, расположенных на подстанциях.

Линии электропередач — это металлические проводники, по которым проходит электрический ток. В настоящее время переменный ток используется почти повсеместно. Электроснабжение в подавляющем большинстве случаев трехфазное, поэтому линия электропередач, как правило, состоит из трех фаз, в каждую из которых может входить несколько проводов.

Линии электропередач делятся на 2 типа: Воздушно-кабельные

Воздушные Воздушные линии электропередачи подвешиваются над поверхностью земли на безопасной высоте на специальных конструкциях, называемых опорами. Как правило, провод на ВЛ не имеет поверхностной изоляции; имеется изоляция в местах крепления к опорам. Воздушные линии имеют системы молниезащиты. Основным преимуществом воздушных линий электропередачи является их относительная дешевизна по сравнению с кабельными. Также намного лучше ремонтопригодность (особенно по сравнению с бесщеточными кабельными линиями): не требуется проведения земляных работ для замены провода, а визуальный осмотр состояния линии не представляет затруднений. Однако воздушные линии электропередач имеют ряд недостатков: широкая полоса отчуждения: вблизи линий электропередач запрещается возводить какие-либо строения и сажать деревья; при прохождении линии через лес вырубаются деревья по всей ширине полосы отчуждения; незащищенность от внешних воздействий, например, падения деревьев на линию и кражи проводов; несмотря на устройства молниезащиты, воздушные линии также страдают от ударов молнии. Из-за уязвимости на одной ВЛ часто оборудуют две цепи: основную и резервную; эстетическая непривлекательность; это одна из причин почти повсеместного перехода на кабельную передачу электроэнергии в городах.

Кабель Кабельные линии (КЛ) проводятся под землей. Электрические кабели бывают различной конструкции, но можно выделить общие элементы. Сердцевина кабеля состоит из трех жил (по числу фаз). Кабели имеют как внешнюю, так и межжильную изоляцию. Обычно в качестве изолятора выступает жидкое трансформаторное масло или промасленная бумага. Токопроводящая жила кабеля обычно защищена стальной броней. Снаружи кабель покрыт битумом. Различают коллекторные и бесколлекторные кабельные линии. В первом случае кабель прокладывается в подземных бетонных каналах – коллекторах. Через определенные промежутки на линии оборудованы выходы на поверхность в виде люков — для удобства проникновения в коллектор ремонтных бригад. Бесколлекторные кабельные линии прокладываются непосредственно в земле.

Бесколлекторные линии значительно дешевле коллекторных линий при строительстве, однако их эксплуатация обходится дороже из-за труднодоступности кабеля. Основным преимуществом кабельных линий электропередачи (по сравнению с воздушными) является отсутствие широкой полосы отчуждения. При условии их достаточной глубины прямо над линией коллектора можно возводить различные сооружения (в том числе и жилые). В случае бесщеточной прокладки возможно строительство в непосредственной близости от линии. Кабельные линии не портят своим видом городской пейзаж, они намного лучше защищены от внешних воздействий, чем воздушные линии. К недостаткам кабельных линий электропередач можно отнести дороговизну строительства и последующей эксплуатации: даже в случае бесщеточной прокладки сметная стоимость погонного метра кабельной линии в несколько раз превышает стоимость воздушной линии того же напряжения. учебный класс. Кабельные линии менее доступны для визуального наблюдения за их состоянием (а при бесщеточной прокладке вообще отсутствуют), что также является существенным эксплуатационным недостатком.

Слайд-презентация

Текст слайда: Производство, передача и использование электрической энергии. Разработана Н.В. Грузинцевой. Красноярск

Текст слайда: Цель проекта: Изучение производства, передачи и использования электрической энергии. Задачи проекта, которые необходимо рассмотреть: Производство электрической энергии. Трансформеры. Производство и использование электрической энергии. Передача электроэнергии. Эффективное использование электроэнергии.

Текст слайда: Введение: Электрический ток вырабатывается в генераторах-устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую. К генераторам относятся: Гальванические элементы. Электростатические батареи. Термобатареи. Солнечные панели. и т. д.

Текст слайда: Если тело или несколько взаимодействующих тел (система тел) могут совершать работу, то говорят, что они обладают энергией. Энергия — физическая величина, показывающая, какую работу может совершать тело (или несколько тел). Энергия выражается в СИ в тех же единицах, что и работа, т. е. в джоулях.

Текст слайда: Преобладают электромеханические индукционные генераторы. Механическая энергия Электрическая энергия Для получения большого магнитного потока в генераторах используется специальная магнитная система, состоящая из: статора; Генератор; Кольца; турбина; Корпус; Ротор; Кисти; Возбудитель.

Текст слайда: Преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется с помощью трансформаторов. Устройство трансформатора: Замкнутый стальной сердечник, собранный из пластин; Две (иногда больше) катушки с проволочной обмоткой. первичный, вторичный, приложенный к источнику, к нему подключено переменное напряжение. нагрузка, т.е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию.

Текст слайда: Источник энергии на ТЭС: уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы, угольная пыль. Обеспечивает 40% электроэнергии. Внутренняя энергия проводов ТЭЦ ПОТРЕБИТЕЛЬ

Текст слайда: Гидроэлектростанции используют потенциальную энергию воды для вращения генераторов. Обеспечивает 20% электроэнергии. ГЭС ПОТРЕБИТЕЛЬ Внутренняя энергия проводов

Текст слайда: промышленность транспорт промышленные и бытовые нужды механическая энергия ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ

Номер слайда 10

Текст слайда: Электростанции в ряде регионов страны соединены высоковольтными линиями электропередач , образуя общую электрическую цепь, к которой подключаются потребители. Такая комбинация называется электросетью. Передача электроэнергии. заметные потери Падение напряжения потребительского трансформатора; напряжение трансформатора увеличивается; ток уменьшается.

Электрическая энергия имеет неоспоримые преимущества перед всеми другими видами энергии. Его можно передавать по проводам на большие расстояния с относительно малыми потерями и удобно распределять среди потребителей. Главное, что с помощью достаточно простых устройств ее легко можно преобразовать в любые другие формы: механическую, внутреннюю (нагрев тел), световую энергию. Электрическая энергия имеет неоспоримые преимущества перед всеми другими видами энергии. Его можно передавать по проводам на большие расстояния с относительно малыми потерями и удобно распределять среди потребителей. Главное, что с помощью достаточно простых устройств ее легко можно преобразовать в любые другие формы: механическую, внутреннюю (нагрев тел), световую энергию.

Преимущество электрической энергии Можно передавать по проводам Можно передавать по проводам Можно преобразовывать Можно преобразовывать Легко преобразовывать в другие виды энергии Легко преобразовывать в другие виды энергии Легко получать из других видов энергии Легко получать из других видов энергии

Генератор — Устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую энергию. Устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую энергию. Генераторы включают гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные батареи Генераторы включают гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные батареи

Работа генератора Энергия может генерироваться либо вращением катушки в поле постоянного магнита, либо помещением катушки в изменяющееся магнитное поле (вращение магнита оставляет катушку неподвижной). Энергия может быть получена либо вращением катушки в поле постоянного магнита, либо помещением катушки в переменное магнитное поле (вращая магнит, оставляя катушку неподвижной).

Значение генератора в производстве электроэнергии Наиболее важные части генератора изготовлены с большой точностью. Нигде больше в природе нет такого сочетания движущихся частей, которое может одинаково непрерывно и экономично вырабатывать электрическую энергию.