Внутренний сердечник генератора вращающийся со своей обмоткой называется

Внутренний сердечник генератора вращающийся со своей обмоткой называется

Генератор переменного тока

Простейшим генератором переменного тока является рамка, вращающаяся с частотой ω между полюсами постоянного магнита

Поток магнитной индукции через рамку

Угол φ меняется со временем по закону

Генерируемая ЭДС равна производной от потока со знаком «-«:

Если между полюсами находится не один виток, а обмотка с N витками, то ЭДС

Генерируемое во внешней цепи напряжение и сила тока

Устройство генератора и изменение ЭДС со временем

Если снимать напряжение с нескольких выводов, то можно получить многофазный ток:

Передача электроэнергии

Электрическая энергия обычно производится далеко от тех мест, где она будет потребляться. Для передачи электроэнергии строятся линии электропередач, в которых необходимо минимизировать потери.

При протекании тока по проводам в них выделяется тепло, мощность которого зависит от силы тока:

по закону Джоуля-Ленца Q = I 2 Rt

Для уменьшения потерь нужно уменьшить силу тока. При неизменной передаваемой мощности P = IU необходимо повысить напряжениепеременного тока, для чего и служит трансформатор.

Трансформатор

Трансформатор — это устройство для преобразования напряжения переменного тока.

Принцип действия основан на законе электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике возникает переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Магнитное поле концентрируется внутри сердечника и одинаково во всех его сечениях. Мгновенное значение индукции ε_i в любом витке и первичной, и вторичной обмоток одинаково: ε₁ = ε₂.

ЭДС, действующие в обмотках, прямо пропорциональны числу витков в них.

Сила тока в первичной обмотке трансформатора во столько раз больше силы тока во вторичной обмотке, во сколько раз напряжение в ней больше напряжения в первичной обмотке:

Если пренебречь падением напряжения на сопротивлениях обмоток, когда сопротивления малы, то можно записать отношение и для напряжений на обмотках трансформатора

Работа трансформатора на холостом ходу

Если первичную обмотку подключить к источнику переменного напряжения, а вторичную оставить разомкнутой, (этот режим трансформатора называют холостым ходом), то тока в ней не будет, а в первичной обмотке появится слабый ток, создающий в сердечнике переменный магнитный поток. Этот поток наводит в каждом витке обмоток одинаковую ЭДС, поэтому ЭДС индукции в каждой обмотке будет прямо пропорциональна числу витков в этой обмотке.

При разомкнутой вторичной обмотке напряжение на ее зажимах U₂ будет равно наводимой в ней ЭДС ε₂.

В первичной обмотке ЭДС Е₁ по числовому значению мало отличается от подводимого к этой обмотке напряжения U₁, практически их можно считать равными.

Величина, показывающая, во сколько раз данный трансформатор изменяет напряжение переменного тока, называется коэффициентом трансформации .

При подаче на первичную обмотку трансформатора какого-либо напряжения U₁ на вторичной обмотке мы получаем на выходе U₂. Оно будет больше первичного, если обмотка содержит больше витков, чем первичная.

Если N₂ < N₁ и U₂ < U₁, то k > 1 и трансформатор называется понижающим .

Если обмотки не содержат активного сопротивления или им можно пренебречь, то коэффициент полезного действия трансформатора близок к 100%:

Работа трансформатора с нагрузкой

Если во вторичную цепь трансформатора включить нагрузку, то во вторичной обмотке возникает ток. Этот ток создает магнитный поток, который согласно правилу Ленца, должен уменьшить изменение магнитного потока в сердечнике, что в свою очередь, приведет к уменьшению ЭДС индукции в первичной обмотке, поэтому ток в первичной обмотке должен возрасти, восстанавливая начальное изменение магнитного потока. При этом увеличивается мощность, потребляемая трансформатором от сети.

Если вторичная обмотка трансформатора имеет сопротивление вторичной обмотки R₂ (говорится о длине проводников из которых изготовлена обмотка, или о материале проводника, или о сечении и диаметре проводов обмотки), то на выходе вторичной обмотки напряжение U₂‘ будет меньше расчетного напряжения U₂ на величину падения напряжения ΔU = I₂·R₂ на этом сопротивлении из-за потерь энергии тока на джоулево тепло. На выход (на нагрузку) Rн пойдет меньшее напряжение:

Потери напряжения ΔU находят по закону Ома для участка цепи: ΔU = I₂·R₂ , откуда

(отмечаем, что такой же ток течет и в нагрузке Rн, так как R₂ и Rн соединены последовательно).

Напряжение на нагрузке по закону Ома для участка цепи сопротивлением , тогда

Учитывая, что можем всегда найти нужную величину напряжения или силы тока, количество витков в катушках.

Тогда КПД мпределяется как

Использование трансформаторов

Трансформаторы используются в технике и могут быть устроены очень сложно, однако всегда остается принцип их действия: изменяющееся магнитное поле, созданное переменным током в первичной обмотке, пронизывая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней переменный ток той же частоты, но другого напряжения. В современных мощных трансформаторах суммарные потери энергии не превышают 2–3%.

• на заводах и фабриках при подаче напряжения к двигателям станков 380–660 В.
• при передаче электроэнергии по проводам от 100 до 1000В;
• для электросварки и электроплавки;
• в радиотехнике; и др.

Информация о материале Просмотров: 11784

• Вы здесь:
• Главная
• 11 класс
• Физика
• Генерирование электрической энергии. Трансформаторы

11 класс. Тест 13. Генерирование электрической энергии. Трансформаторы. Вариант 2.

Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.

Состоит из шести вопросов. Время выполнения — 5 минут.

Список вопросов теста

Вопрос 1

Работа электромеханических индукционных генераторов основана на .

Варианты ответов

• действии магнитного поля на проводник с электрическим током
• явлении электромагнитной индукции
• явлении электростатической индукции
• действии магнитного поля на движущуюся заряженную частицу

Вопрос 2

Внутренний сердечник генератора, вращающийся со своей обмоткой, называется .

Варианты ответов

• статором
• якорем
• станиной
• ротором

Вопрос 3

В больших промышленных генераторах вращается .

Варианты ответов

• электромагнит, создающий магнитное поле
• обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС
• электромагнит, создающий магнитное поле, вместе с обмоткой, в которой индуцируется ЭДС
• рамка с током, расположенная в магнитном поле

Вопрос 4

Преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз при небольших потерях мощности, осуществляется с помощью.

Варианты ответов

• генератора
• трансформатора
• электродвигателя
• транзистора

Вопрос 5

Число витков провода в первичной и вторичной обмотках ненагруженного трансформатора N₁ = 2400 и N₂ = 1200 соответственно. Если напряжение на вторичной обмотке 20 В, то напряжение на первичной обмотке равно.

Варианты ответов

Вопрос 6

Напряжение на концах вторичной обмотки нагруженного трансформатора 1000 В, сила тока в ней 1 А. Если сила тока в первичной обмотке трансформатора 20 А, то напряжение на первичной обмотке равно .

Электрические генераторы

Генераторы — электрические машины производящие электроэнергию

Электрогенераторы — это электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую энергию.

Действие электрических генераторов основано на принципе электромагнитной индукции: в проводе, движущемся в магнитном поле, наводится электродвижущая сила — ЭДС.

Электрические генераторы могут производить как постоянный, так и переменный ток. Слово генератор (generator) переводится с латыни как производитель.

Известными поставщиками генераторов на мировой рынок являются такие компании как: Mecc Alte, ABB, General Electric (GE), Siemens AG.

Электрические генераторы постоянного тока

Долгое время электрические генераторы постоянного тока были единственными типом источника электроэнергии.

В обмотке якоря генератора постоянного тока индуктируется переменный ток, который преобразуется в постоянный ток электромеханическим выпрямителем — коллектором. Однако процесс выпрямления тока коллектором связан с повышенным износом коллектора и щеток, особенно при большой частоте вращения якоря генератора.

1– коллектор; 2 – щетки; 3 – магнитные полюса; 4 – витки; 5 – вал; 6 – якорь

Генераторы постоянного тока различают по характеру их возбуждения — независимого возбуждения и самовозбуждением. В генераторах с электромагнитным возбуждением обмотка возбуждения, располагаемая на главных полюсах, подключается к независимому источнику питания. Генераторы с магнитоэлектрическим возбуждением возбуждаются постоянными магнитами, из которых изготовляются полюсы машины. Генераторы постоянного тока находят применение в тех отраслях промышленности, где по условиям производства предпочтительным является постоянный ток — на предприятиях металлургической и электролизной промышленности, на транспорте, судах и др. Генераторы постоянного тока используются на электростанциях в качестве возбудителей синхронных генераторов и источников постоянного тока.

Мощность генераторов постоянного тока может достигать десятка мегаватт.

Генераторы переменного тока

Генераторы переменного тока позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении. В настоящее время имеется несколько типов индукционных генераторов.

Они состоят из электромагнита или постоянного магнита, создающие магнитное поле, и обмотки, в которой индуцируется переменная ЭДС. Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках, складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональна числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока через каждый виток. Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется ЭДС, — в пазах другого. Один из сердечников (обычно внутренний) вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором.

Неподвижный сердечник с его обмоткой называют статором. Зазор между сердечниками статора и ротора делают как можно меньшим. Этим обеспечивается наибольшее значение потока магнитной индукции. В больших промышленных генераторах вращается электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, уложены в пазах статора и остаются неподвижными.

Подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора во внешнюю цепь приходится при помощи скользящих контактов. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки. Неподвижные пластины — щетки — прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Поэтому генерируемый ток удобнее снимать с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводить сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока (возбудителем), расположенным на том же валу.

В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны. Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.

Обмотки возбуждения синхронных генераторов бывают двух типов: с явнополюсными и неявнополюсными роторами. В генераторах с явнополюсными роторами полюса, несущие обмотки возбуждения, выступают из индуктора. Генераторы такого типа рассчитаны на сравнительно низкие частоты вращения, для работы с приводом от поршневых паровых машин, дизельных двигателей, гидротурбин. Паровые и газовые турбины используются для привода синхронных генераторов с неявнополюсными роторами. Ротор такого генератора представляет собой стальную поковку с фрезерованными продольными пазами для витков обмотки возбуждения, которые обычно выполняются в виде медных пластин. Витки закрепляются в пазах, а поверхность ротора шлифуется и полируется для снижения уровня шума и потерь мощности, связанных с сопротивлением воздуха.

Обмотки генераторов по большей части делают трехфазными — на выходных зажимах генератора вырабатываются три синусоидальных напряжения переменного тока, поочередно достигающих своего максимального амплитудного значения. В механике редко встречается подобное сочетание движущихся частей, которые могли бы порождать энергию столь же непрерывно и экономично.

Мощные синхронные генераторы охлаждаются водородом. Современный генератор электрического тока — это внушительное сооружение из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструкций. При размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра.

Генерирование электрической энергии. Трансформатор

Электрическая энергия обладает огромными преимуществами перед всеми другими видами энергии. Ее можно передавать по проводам на большие расстояния с малыми потерями и удобно распределять между потребителями. Главное, электроэнергию с помощью достаточно простых устройств легко превратить в любые другие формы: механическую, внутреннюю, световую.
Особенно большая необходимость в трансформации напряжения и тока возникает при передаче электроэнергии на большие расстояния. Переменный ток, его напряжение и силу можно в очень широких пределах преобразовывать почти без потерь энергии, то есть трансформировать. Такие преобразования необходимы во многих электро-и радиотехнических устройствах.

Прежде всего ознакомимся с генераторами – устройствами, преобразующими энергию того или иного вида в электрическую энергию. К генераторам относятся гальванические элементы, электростатические машины, термобатареи, солнечные батареи и тому подобное оборудование.

Сегодня исследуются возможности создания принципиально новых типов генераторов. Например, термобатареи, где используется свойство двух контактов разнородных материалов создавать ЭДС за счет разности температур контактов. Разрабатываются так называемые топливные элементы, в которых энергия, освобождающаяся в результате реакции водорода с кислородом, непосредственно превращается в электрическую энергию.
Область применения каждого из перечисленных типов генераторов электроэнергии определяется их характеристиками. К примеру, машины создают высокую разность потенциалов, но неспособны создать в цепи значительную силу тока. Гальванические элементы могут дать большой ток, но их рабочее время невелико. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. Так как только благодаря им сегодня вырабатывается потребляемая человечеством электрическая энергия.
В этих генераторах механическая энергия превращается в электрическую энергию. Их действие основано на явлении электромагнитной индукции, и они имеют сравнительно простое устройство, что позволяет получать большие токи при достаточно высоком напряжении.
В настоящее время имеется много различных типов индукционных генераторов. Но все они состоят из одних и тех же основных частей: электромагнит или постоянный магнит, создающий магнитное поле, и обмотка, в которой индуцируется переменная ЭДС. Простейшая модель генератора — это вращающаяся рамка из проводникового материал в магнитном поле).
Так как ЭДС, наводимые в последовательно соединенных витках складываются, то амплитуда ЭДС индукции в рамке пропорциональная числу витков в ней. Она пропорциональна также амплитуде переменного магнитного потока через каждый виток.
Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют магнитную систему, состоящую из двух сердечников, сделанных из электротехнической стали. Обмотки, создающие магнитное поле, размещены в пазах одного из сердечников, а обмотки, в которых индуцируется электродвижущая сила, — в пазах другого. Внутренний сердечник вместе со своей обмоткой вращается вокруг горизонтальной или вертикальной оси. Поэтому он называется ротором. Неподвижный сердечник с его обмоткой называется статором. Для увеличения потока магнитной индукции зазор между сердечниками статора и ротора делают маленьким.

В изображенной на этом рисунке модели генератора вращается проволочная рамка, которая является ротором. Магнитное поле создает неподвижный постоянный магнит. Можно было бы поступить и наоборот: вращать магнит, а рамку оставить неподвижной.
В больших промышленных генераторах вращается именно электромагнит, который является ротором, в то время как обмотки, в которых наводится ЭДС, находятся неподвижно в пазах статора. Подводить ток к ротору или отводить его из обмотки ротора во внешнюю цепь нужно при помощи скользящих контактов. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, присоединенными к концам его обмотки. Неподвижные щетки из пластин прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротором с внешней цепью. Сила тока в обмотках электромагнита, создающего магнитное поле, значительно меньше силы тока, отдаваемого генератором во внешнюю цепь. Генерируемый ток снимают с неподвижных обмоток, а через скользящие контакты подводят сравнительно слабый ток к вращающемуся электромагниту. Этот ток вырабатывается отдельным генератором постоянного тока — возбудителем, который находится на том же валу.
Постоянный ток в обмотку ротора чаще всего подают из статорной обмотки этого же генератора через выпрямитель. В маломощных генераторах магнитное поле создается вращающимся постоянным магнитом. В таком случае кольца и щетки вообще не нужны. Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, возникающее из-за изменения магнитного потока при вращении ротора.
Современный генератор электрического тока – это внушительное сооружение из медных проводов, изоляционных материалов и стальных конструкций. Важнейшие детали генераторов изготовляются с точностью до миллиметра. Очень точное сочетание движущихся частей, которые порождают электрическую энергию непрерывно и экономично.
ЭДС мощных генераторов электростанций довольно велика. Между тем в практике чаще всего нужно не слишком высокое напряжение. Напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности, осуществляется с помощью трансформаторов.
Трансформатор – это электрический аппарат, предназначенный для преобразования электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения при условии сохранения частоты.
Действие трансформатора основано на явлении взаимной индукции.

Павел Николаевич Яблочков положил начало техническому использованию трансформаторов, разработав однофазный трансформатор с разомкнутым сердечником и в 1876 году и впервые применил его для осветительной установки с электрическими свечами.
Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, собранного из пластин, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками.Одна из обмоток, называемая первичной, подключается к источнику переменного напряжения. Другая обмотка, к которой присоединяют нагрузку, т. е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называется вторичной.
Условное обозначение трансформатора таково.

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает электродвижущую силу индукции в каждой обмотке. Сердечник из трансформаторной стали концентрирует магнитное поле, так что магнитный поток существует практически только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях.
Мгновенное значение ЭДС индукции в любом витке первичной или вторичной обмотки одинаково. Согласно закону Фарадея значение ЭДС есть производная потока магнитной индукции по времени. Если поток магнитной индукции эф выразить как произведение амплитуды переменного магнитного потока на синус или косинус фазы частоты колебаний и времени, то, следовательно, мгновенное значение ЭДС определяется произведением амплитуды ЭДС в одном витке на синус фазы частоты колебаний и времени.
Обычно активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах катушки приблизительно равен модулю ЭДС индукции. При разомкнутой вторичной обмотке трансформатора ток в ней не течет. В первичной обмотке, имеющей эн-1 витков с индукцией е-1, полная ЭДС индукции равна эн-1-е-1. Во вторичной обмотке витков эн-2, индукция е-2 полная ЭДС индукции равна эн-2-е-2.
Мгновенные значения ЭДС е1 и е2 изменяются синфазно. Это означает, что они одновременно достигают максимума и одновременно проходят через нуль. Поэтому их отношение можно заменить отношением действующих знаний этих электродвижущих сил. Получаем равенство отношений напряжений, значений ЭДС и витков на первичной и вторичной обмотках, которые можно обозначить переменной ка. Величина ка называется коэффициентом трансформации. При ка большим чем 1 трансформатор является понижающим, а при Ка меньше 1 трансформатор является понижающим.
Трансформатор состоит из нескольких катушек (обмоток), намотанных на каркас изолированным проводом, которые размещаются на магнитопроводе из тонких пластин специальной стали. Переменный электрический ток, текущий по одной из обмоток, называемой первичной, создает вокруг нее и в магнитопроводе переменное магнитное поле, пересекающее витки другой — вторичной — обмотки трансформатора, возбуждая в ней переменную электродвижущую силу. Достаточно к выводам вторичной обмотки подключить лампу накаливания, и в получившейся замкнутой цепи потечет переменный ток. Электрическая энергия передается из одной обмотки трансформатора в другую за счет связывающего обмотки переменного магнитного поля без непосредственного их соединения.
Если обе обмотки имеют равное число витков, то во вторичной обмотке наведется такое же напряжение, какое подводится к первичной. Например, если подать на первичную обмотку трансформатора переменный ток напряжением 220 вольт, то и во вторичной обмотке тоже возникнет ток напряжением 220 вольт. Если обмотки разные — тогда и напряжение во вторичной обмотке не совпадает с напряжением, подаваемым на первичную обмотку. В повышающем трансформаторе вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, поэтому и напряжение на ней больше, чем на первичной. В понижающем трансформаторе, наоборот, вторичная обмотка содержит меньше витков, чем первичная, поэтому и напряжение на ней меньше. Если к концам вторичной обмотки присоединить цепь, потребляющую электроэнергию, или, как говорят, нагрузить трансформатор, то сила тока во вторичной обмотке уже не будет равной нулю. Появившийся ток создает в сердечнике свой переменный магнитный поток, который уменьшает изменения магнитного потока в сердечнике. Но уменьшение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока должно, в свою очередь, уменьшить ЭДС индукции в первичной обмотке. Однако это невозможно. Поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличивается сила тока в первичной обмотке. Его амплитуда возрастает таким образом, чтобы восстановить прежнее значение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока. Увеличение силы тока в цепи первичной обмотки происходит в соответствии с законом сохранения энергии: отдача электроэнергии в цепь, присоединенную ко вторичной обмотке трансформатора, сопровождается потреблением от сети такой же энергии первичной обмоткой. Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора приблизительно равна мощности во вторичной цепи. Значит, если повышать с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, во столько же раз уменьшается сила тока (и наоборот).

Задача
Сила тока в первичной обмотке трансформатора 6 десятых ампер, напряжение на её концах 120 вольт. Сила тока во вторичной обмотке 4 целые и 8 десятых ампер, напряжение 12 вольт. Рассчитать КПД трансформатора. Решение. КПД трансформатора определяется отношением мощности электрического тока на первичной обкладке к мощности тока на вторичной обкладке. Мощность определяется произведением силы тока на напряжение. Получаем, что КПД трансформатора составляет 25%.
Задача
Сколько витков содержится во вторичной обмотке трансформатора, понижающего напряжение с 120 вольт до 30 вольт, если в его первичной обмотке 200 витков? Решение.
Напряжение на концах обмотки трансформатора пропорционально количеству витков провода на обмотке. Составив и решив пропорцию, получаем, что во вторичной обмотке трансформатора находится 50 витков.
Трансформатор преобразует переменный электрический ток таким образом, что произведение силы тока на напряжение приблизительно одинаково в первичной и вторичной обмотках.
В настоящие время для высоковольтных линий электропередач применяются силовые трансформаторы с масляным охлаждением напряжением 330, 500 и 750 киловольт, мощностью до 1200 – 1600 мегавольт-ампер. Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на входе и выходе преобразователя используют преобразовательные трансформаторы.
В наше время уровень производства и потребления энергии — один из важнейших показателей развития производственных сил общества. При этом сама энергия не исчезает. Задача энергетики состоит лишь в получении энергии в форме наиболее удобной для потребления. Если потребление энергии в мире увеличивается в 2 раза примерно за 25 лет, то увеличение потребления электроэнергии в 2 раза происходит в среднем за 10 лет. Это означает, что все больше и больше процессов переводится на электроэнергию. Производится электроэнергия на больших и малых электрических станциях в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов. Существуют два основных типа электростанций: тепловые и гидроэлектрические. Различаются эти электростанции двигателями, вращающими роторы генераторов. На тепловых электростанциях источником энергии служит топливо: уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы. Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами для двигателей внутреннего сгорания.
аиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции (сокращенно, ТЭС). Большинство ТЭС нашей страны использует в качестве топлива угольную пыль. Для выработки 1 киловатт-час электроэнергии затрачивается несколько сот граммов угля. В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору. Вал турбины жестко соединен с валом генератора. Паровые турбогенераторы весьма быстроходны: число оборотов составляет несколько тысяч в минуту. КПД тепловых двигателей увеличивается с повышением начальной температуры рабочего тела. Поэтому поступающий в турбину пар доводят до высоких параметров: температуру — почти до 5500 С и давление – до 25 мегапаскаль. Коэффициент полезного действия ТЭС достигает 40%. Большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром. Тепловые электростанции – так называемые теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) — позволяют значительную часть энергии отработанного пара использовать на промышленных предприятиях и для бытовых нужд (для отопления и горячего водоснабжения). В результате КПД ТЭЦ достигает 60-70%. В настоящее время в нашей стране ТЭЦ дают около 40% всей электроэнергии и снабжают электроэнергией и теплом несколько сот городов. На гидроэлектростанциях (ГЭС) используется для вращения роторов генераторов потенциальная энергия воды. Роторы электрических генераторов приводятся во вращение гидравлическими турбинами. Мощность станции зависит от создаваемой плотиной разности уровней воды (напор) и от массы воды, проходящей через турбину в секунду (расход воды). Гидроэлектростанции дают около 20% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии. Значительную роль в энергетике играют атомные электростанции (АЭС). В настоящее время АЭС нашей страны дают около 10% электроэнергии. Нетрадиционные типы выработки электроэнергии осуществляют, используя энергию ветра, приливов и отливов, солнца, недр Земли, морских течений, космоса. Альтернативными (или возобновляемыми) источниками энергии (ВИЭ) называют источники энергии, позволяющие получать энергию без использования традиционного ископаемого топлива (нефти, газа, угля и т.п.). Приливная электростанция (ПЭС) — особый вид гидроэлектростанции, использующий энергию приливов, а фактически кинетическую энергию вращения Земли. Приливные электростанции строят на берегах морей, где гравитационные силы Луны и Солнца дважды в сутки изменяют уровень воды. Колебания уровня воды у берега могут достигать 13 метров. Принцип действия ветряных электростанций прост: ветер крутит лопасти ветряка, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор в свою очередь вырабатывает электрическую энергию. Геотермальные электростанции (ГеоТЭС) преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электричество. Солнечная электростанция (СЭС) — инженерное сооружение, служащее преобразованию солнечной радиации в электрическую энергию. Посмотрим на сравнительный анализ разных типов электростанций.
Главным потребителем электроэнергии является промышленность, на долю которой приходится около 70% производимой электроэнергии.

Крупным потребителем является также транспорт. Все большее количество железнодорожных линий переводится на электрическую тягу. Почти все деревни и села получают электроэнергию от государственных электростанций для производственных и бытовых нужд. О применении электроэнергии для освещения жилищ и в бытовых электроприборах знает каждый. Большая часть используемой электроэнергии сейчас превращается в механическую энергию. Почти все механизмы в промышлености приводятся в движение электрическими двигателями. Они удобны, компактны, допускают возможность автоматизации производства. Около трети электроэнергии, потребляемой промышленностью, используется для технологических целей (электросварка, электрический нагрев и плавление металлов, электролиз и т. п.). Современная цивилизация немыслима без широкого использования электроэнергии. Нарушение снабжения электроэнергией большого города при аварии парализует его жизнь.

Остались вопросы по теме? Наши педагоги готовы помочь!

• Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам
• Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки
• Повысим успеваемость по школьным предметам
• Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ