Мощность, передаваемая по линии трехфазного тока P ф = U ф I ф cosφ ф Мощность трех фаз при равномерной нагрузке: P = 3P ф = 3U ф I ф cosφ ф Когда нагрузки соединены звездой, то: U ф = U л /3; I ф = I л P = (3U л I л /3) cosφ ф = 3IUcosφ. При соединении треугольником: I ф = U л /3; U ф = U л Мощность трехфазной системы: P = 3*IUcosφ

Коэффициентом мощности или cos φ электрической сети называется отношение активной мощности к полной мощности нагрузки расчетного участка. cos φ = P/S Только в том случае, когда нагрузка имеет исключительно активный характер, cos φ равен единице. В основном же, активная мощность меньше полной и поэтому коэффициент мощности меньше единицы. Низкий коэффициент мощности потребителя приводит: 1. к необходимости увеличения полной мощности трансформаторов и электрических станций; 2. к понижению КПД вырабатывающих и трансформирующих элементов цепи; 3. к увеличению потерь мощности и напряжения в проводах. Необходимо, чтобы как можно большую часть в полной мощности составляла именно активная мощность, в этом случае коэффициент мощности будет ближе к единице. Для увеличения коэффициента мощности можно: изменить мощность и тип устанавливаемых электродвигателей; увеличить загрузку электродвигателей в процессе работы; уменьшить время работы в холостом режиме оборудования потребляющего индуктивную мощность.

Электрическая подстанция Электрическая подстанция электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств.

Повышающие и понижающие подстанции Повышающая подстанция, в которой стоят повышающие трансформаторы, повышает электрическое напряжение при соответствующем снижении значения силы тока, в то время как понижающая подстанция уменьшает выходное напряжение при пропорциональном увеличении силы тока. Необходимость в повышении передаваемого напряжения возникает в целях экономии металла, используемого в проводах ЛЭП. Уменьшение силы проходящего тока влечёт за собой уменьшение потери энергии, которая находится в прямой квадратичной зависимости от значения силы тока. Основная причина повышения напряжения состоит в том, что чем выше напряжение, тем большую мощность и на большее расстояние можно передать по линии электропередачи.

Передача электроэнергии постоянным током Наиболее перспективный способ использование постоянного тока. ЛЭП постоянного тока позволяют передать большую энергию по тем же проводам, кроме того, исчезают затруднения, связанные с индуктивным сопротивлением и емкостью линий. Переменное напряжение повышение переменного напряжения (трансформатор) постоянное напряжение переменное напряжение (выпрямитель) (инвертор) понижение до нужного значения. (трансформатор)

Энергосистемы Энергосистемы электрические станции ряда районов страны, объединенные высоковольтными линиями передач, образующие общую электрическую сеть, к которой присоединены потребители. Энергосистема обеспечивает бесперебойность подачи энергии потребителям вне зависимости от места их расположения. Сейчас почти вся Россия обеспечивается электроэнергией объединенными энергетическими системами.

Объединённая энергосистема Объединенная энергетическая система (ОЭС) совокупность нескольких энергетических систем, объединенных общим режимом работы, имеющая общее диспетчерское управление как высшую ступень управления по отношению к диспетчерским управлениям входящих в нее энергосистем. В составе Единой энергетической системы России выделяют шесть ОЭС, седьмая - ОЭС Востока - работает изолированно от Единой энергетической системы. ОЭС Центра (Астраханскую, Белгородскую, Брянскую, Владимирскую, Волгоградскую, Вологодскую, Воронежскую, Нижегородскую, Ивановскую, Тверскую, Калужскую, Костромскую, Курскую, Липецкую, Московскую, Орловскую, Рязанскую, Смоленскую, Тамбовскую, Тульскую и Ярославскую энергосистемы). ОЭС Юга (ранее - ОЭС Северного Кавказа), включающая в себя Дагестанскую, Калмыцкую, Карачаево-Черкесскую, Кабардино-Балкарскую, Кубанскую, Ростовскую, Северо-Осетинскую, Ставропольскую, Чеченскую и Ингушскую энергосистемы.

ОЭС Северо-запада, включающая в себя Архангельскую, Карельскую, Кольскую, Коми, Ленинградскую, Новгородскую, Псковскую и Калининградскую энергосистемы. ОЭС Средней Волги, включающая в себя Марийскую, Мордовскую, Пензенскую, Самарскую, Саратовскую, Татарскую, Ульяновскую и Чувашскую энергосистемы. ОЭС Урала, включающая в себя Башкирскую, Кировскую, Курганскую, Оренбургскую, Пермскую, Свердловскую, Тюменскую, Удмуртскую и Челябинскую энергосистемы. ОЭС Сибири, включающая в себя Алтайскую, Бурятскую, Иркутскую, Красноярскую, Кузбасскую, Новосибирскую, Омскую, Томскую, Хакасскую и Читинскую энергосистемы. ОЭС Востока, включающая в себя Амурскую, Дальневосточную и Хабаровскую энергосистемы.

ПРОИЗВОДСТВО, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ И ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.

Производство электроэнергии.Тип электростанций

КПД электростанций

% от всей вырабатываемой энергии

Электрическая энергия обладает неоспоримыми преимуществами перед всеми другими видами энергии. Её можно передавать по проводам на огромные расстояния со сравнительно малыми потерями и удобно распределять между потребителями. Главное же в том, что эту энергию с помощью достаточно простых устройств легко превратить в любые другие виды энергии: механическую, внутреннюю, энергию света и т.д.Электрическая энергия обладает неоспоримыми преимуществами перед всеми другими видами энергии. Её можно передавать по проводам на огромные расстояния со сравнительно малыми потерями и удобно распределять между потребителями. Главное же в том, что эту энергию с помощью достаточно простых устройств легко превратить в любые другие виды энергии: механическую, внутреннюю, энергию света и т.д.

ХХ век стал веком, когда наука вторгается во все сферы жизни общества: экономику, политику, культуру, образование и т.д. Естественно, что наука непосредственно влияет на развитие энергетики и сферу применения электроэнергии. 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 энергетических ресурсов несет опасность для будущих поколений, актуальными задачами науки становятся задачи разработки энергосберегающих технологий и внедрение их в жизнь.ХХ век стал веком, когда наука вторгается во все сферы жизни общества: экономику, политику, культуру, образование и т.д. Естественно, что наука непосредственно влияет на развитие энергетики и сферу применения электроэнергии. 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 энергетических ресурсов несет опасность для будущих поколений, актуальными задачами науки становятся задачи разработки энергосберегающих технологий и внедрение их в жизнь.

Использование электроэнергии.Удвоение потребления электроэнергии происходит за 10 лет

Сферы
хозяйства

Количество используемой электроэнергии,%

Промышленность
Транспорт
Сельское хозяйство
Быт

70
15
10
4

Рассмотрим эти вопросы на конкретных примерах. Около 80% прироста ВВП (внутреннего валового продукта) развитых стран достигается за счет технических инноваций, основная часть которых связана с использованием электроэнергии. Большая часть научных разработок начинается с теоретических расчетов. Все новые теоретические разработки после расчетов на ЭВМ проверяются экспериментально. И, как правило, на этом этапе исследования проводятся с помощью физических измерений, химических анализов и т.д. Здесь инструменты научных исследований многообразны - многочисленные измерительные приборы, ускорители, электронные микроскопы, магниторезонансные томографы и т.д. Основная часть этих инструментов экспериментальной науки работают на электрической энергии.Рассмотрим эти вопросы на конкретных примерах. Около 80% прироста ВВП (внутреннего валового продукта) развитых стран достигается за счет технических инноваций, основная часть которых связана с использованием электроэнергии. Большая часть научных разработок начинается с теоретических расчетов. Все новые теоретические разработки после расчетов на ЭВМ проверяются экспериментально. И, как правило, на этом этапе исследования проводятся с помощью физических измерений, химических анализов и т.д. Здесь инструменты научных исследований многообразны - многочисленные измерительные приборы, ускорители, электронные микроскопы, магниторезонансные томографы и т.д. Основная часть этих инструментов экспериментальной науки работают на электрической энергии.

Но наука не только использует электроэнергию в своей теоретической и экспериментальной областях, научные идеи постоянно возникают в традиционной области физики, связанной с получением и передачей электроэнергии. Ученые, например, пытаются создать электрические генераторы без вращающихся частей. В обычных электродвигателях к ротору приходится подводить постоянный ток, чтобы возникла «магнитная сила».Но наука не только использует электроэнергию в своей теоретической и экспериментальной областях, научные идеи постоянно возникают в традиционной области физики, связанной с получением и передачей электроэнергии. Ученые, например, пытаются создать электрические генераторы без вращающихся частей. В обычных электродвигателях к ротору приходится подводить постоянный ток, чтобы возникла «магнитная сила».
Современное общество невозможно представить без электрификации производственной деятельности. Уже в конце 80-х годов более 1/3 всего потребления энергии в мире осуществлялось в виде электрической энергии. К началу следующего века эта доля может увеличиться до 1/2. Такой рост потребления электроэнергии прежде всего связан с ростом ее потребления в промышленности. Основная часть промышленных предприятий работает на электрической энергии. Высокое потребление электроэнергии характерно для таких энергоемких отраслей, как металлургия, алюминиевая и машиностроительная промышленность. Крупным потребителем является также транспорт. Всё большее количество железнодорожных линий переводится на электрическую тягу. Почти все деревни и села получают электроэнергию от государственных электростанций для производственных и бытовых нужд.

Презентация по слайдам

Текст слайда: Производство, передача и использование электрической энергии. Разработал: Н.В.Грузинцева. г. Красноярск

Текст слайда: Цель проекта: Понимание производства, передачи и использования электрической энергии. Задачи проекта, рассмотреть: Генерирование электрической энергии. Трансформаторы. Производство и использование электрической энергии. Передача электроэнергии. Эффективное использование электроэнергии.

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

Текст слайда: Если тело или несколько взаимодействующих между собой тел (система тел) могут совершить работу, то говорят, что они обладают энергией. Энергия – физическая величина, показывающая, какую работу может совершить тело (или несколько тел). Энергию выражают в системе СИ в тех же единицах, что и работу, т.е. в джоулях.

Текст слайда: Преобладают электромеханические индукционные генераторы переменного тока. Механическая энергия Электрическая энергия Для получения большого магнитного потока в генераторах применяют специальную магнитную систему состоящую из: Статор; Генератор; Кольца; Турбина; Корпус; Ротор; Щётки; 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 более) катушки с проволочными обмотками. первичная, вторичная, применяемая к источнику к ней присоединяют переменного напряжения. нагрузку, т.е. приборы и устройства, потребляющие электроэнергию.

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

Текст слайда: На ГЭС для вращения роторов генераторов используется потенциальная энергия воды. Дают 20% электроэнергии. ГЭС ПОТРЕБИТЕЛЬ Внутренняя энергия проводов

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

Слайд №10

Текст слайда: Электрические станции ряда районов страны объединены высоковольтными линиями электропередачи, образующие общую электрическую цепь, к которой присоединены потребители. Такое объединение называется энергосистемой. Передача электроэнергии. заметные потери Потребитель трансформатор напряжение понижается; трансформатор напряжение увеличивается; сила тока уменьшается.

ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ Электрическая энергия обладает неоспоримыми преимуществами перед всеми другими видами энергии. Ее можно передавать по проводам на большие расстояния со сравнительно небольшими потерями и несложно распределять между потребителями. Благодаря этому электрическая энергия является наиболее распространенным и удобным видом энергии. Электрическая энергия обладает неоспоримыми преимуществами перед всеми другими видами энергии. Ее можно передавать по проводам на большие расстояния со сравнительно небольшими потерями и несложно распределять между потребителями. Благодаря этому электрическая энергия является наиболее распространенным и удобным видом энергии. Она представляется уникальной с точки зрения универсальной применяемости, регулируемости и способности эффективно выполнять множество задач. Но главное достоинство состоит в том, что электрическую энергию с помощью достаточно простых устройств с высокой эффективностью можно превращать в другие виды: механическую, внутреннюю (нагревание тел), энергию света и т. д. Она представляется уникальной с точки зрения универсальной применяемости, регулируемости и способности эффективно выполнять множество задач. Но главное достоинство состоит в том, что электрическую энергию с помощью достаточно простых устройств с высокой эффективностью можно превращать в другие виды: механическую, внутреннюю (нагревание тел), энергию света и т. д. Освещение, нагрев и охлаждение, термическая и механическая обработка, медицинские приборы и оборудование, компьютеры, средства коммуникации - лишь некоторые услуги, которые электричество предоставляет все увеличивающемуся населению земного шара, коренным образом изменив весь его жизненный уклад. Освещение, нагрев и охлаждение, термическая и механическая обработка, медицинские приборы и оборудование, компьютеры, средства коммуникации - лишь некоторые услуги, которые электричество предоставляет все увеличивающемуся населению земного шара, коренным образом изменив весь его жизненный уклад. При особом значении электроэнергии для функционирования всех секторов экономики дефицит ее имел бы тяжелые последствия. Однако финансирование строительства мощных электростанций - весьма дорогое мероприятие: электростанция мощностью 1000 МВт обойдется в среднем в 1 млрд долларов США. По этой причине производители и потребители электроэнергии оказываются перед выбором: либо вырабатывать требуемое количество электроэнергии, либо сокращать потребность в ней, либо решать обе задачи одновременно. При особом значении электроэнергии для функционирования всех секторов экономики дефицит ее имел бы тяжелые последствия. Однако финансирование строительства мощных электростанций - весьма дорогое мероприятие: электростанция мощностью 1000 МВт обойдется в среднем в 1 млрд долларов США. По этой причине производители и потребители электроэнергии оказываются перед выбором: либо вырабатывать требуемое количество электроэнергии, либо сокращать потребность в ней, либо решать обе задачи одновременно. Потенциал повышения эффективности является экономически целесообразным исходя из срока окупаемости инвестиций, который не должен превышать 5 лет. Использование электроэнергии в промышленности приходится в основном на три категории потребителей: привод, технологические процессы (в большинстве тепловые) и освещение. Потенциал повышения эффективности является экономически целесообразным исходя из срока окупаемости инвестиций, который не должен превышать 5 лет. Использование электроэнергии в промышленности приходится в основном на три категории потребителей: привод, технологические процессы (в большинстве тепловые) и освещение. Потребление электроэнергии приводом (электродвигатели) варьирует в достаточно широком диапазоне в зависимости от типа двигателей (постоянного тока, синхронные или индукционные), их мощности (размеров) и применения. Потребление электроэнергии приводом (электродвигатели) варьирует в достаточно широком диапазоне в зависимости от типа двигателей (постоянного тока, синхронные или индукционные), их мощности (размеров) и применения. Второй по величине потребитель, технологические процессы, обычно менее однороден, чем другие категории. Выделяют три основные подгруппы: электроэнергия, непосредственно генерирующая тепло; электрохимические процессы; электродуговые печи, используемые в основном в производстве чугуна и стали. Электротермические процессы в странах, потребляют менее 30% промышленного потребления электроэнергии (за исключением Швеции, где на их долю приходится до 37%). Второй по величине потребитель, технологические процессы, обычно менее однороден, чем другие категории. Выделяют три основные подгруппы: электроэнергия, непосредственно генерирующая тепло; электрохимические процессы; электродуговые печи, используемые в основном в производстве чугуна и стали. Электротермические процессы в странах, потребляют менее 30% промышленного потребления электроэнергии (за исключением Швеции, где на их долю приходится до 37%). Использование электроэнергии для осуществления электрохимических процессов доминирует в производстве цветных металлов (прежде всего, выплавка алюминия). В силу высокой энергоинтенсивности алюминиевая промышленность занимает особое место в потреблении электроэнергии по сравнению с другими отраслями. Вместе с тем электрохимические технологии идентичны в большинстве отраслей промышленности и хорошо изучены. Пути дальнейшего повышения их эффективности понятны, но реализация сильно зависит от стоимости электроэнергии, которая в алюминиевой промышленности, например, составляет основную часть эксплуатационных расходов. Использование электроэнергии для осуществления электрохимических процессов доминирует в производстве цветных металлов (прежде всего, выплавка алюминия). В силу высокой энергоинтенсивности алюминиевая промышленность занимает особое место в потреблении электроэнергии по сравнению с другими отраслями. Вместе с тем электрохимические технологии идентичны в большинстве отраслей промышленности и хорошо изучены. Пути дальнейшего повышения их эффективности понятны, но реализация сильно зависит от стоимости электроэнергии, которая в алюминиевой промышленности, например, составляет основную часть эксплуатационных расходов. Доля освещения в общем потреблении электроэнергии промышленностью составляет 4-11%. Эффективность промышленного освещения в целом существенно выше и доля его в общем потреблении электроэнергии меньше, чем в жилищно-бытовом и социальном секторах. Доля освещения в общем потреблении электроэнергии промышленностью составляет 4-11%. Эффективность промышленного освещения в целом существенно выше и доля его в общем потреблении электроэнергии меньше, чем в жилищно-бытовом и социальном секторах. Экономьте электроэнергию!

Использование электроэнергии 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.

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.

Передача электроэнергии Потребители электроэнергии имеются повсюду. Производится же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам топливо- и гидроресурсов. Электроэнергию не удается консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

Передача энергии связана с заметными потерями. Дело в том, что электрический ток нагревает провода линий электропередачи. В соответствии с законом Джоуля-Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой где R – сопротивление линии.

Так как мощность тока пропорциональна произведению силы тока на напряжение, то для сохранения передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее линия передачи, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. Так, в высоковольтной линии передачи Волжская ГЭС – Москва и некоторых других используют напряжение 500 кВ. Между тем генераторы переменного тока строят на напряжения, не превышающие кВ.

Более высокое напряжение потребовало бы принятия сложных специальных мер для изоляции обмоток и других частей генераторов. Поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы. Для непосредственного использования электроэнергии в двигателях электропривода станков, в осветительной сети и для других целей напряжение на концах линии нужно понизить. Это достигается с помощью понижающих трансформаторов.

В последнее время, в связи с экологическими проблемами, дефицитом ископаемого топлива и его неравномерным географическим распределением, становится целесообразным вырабатывать электроэнергию используя ветроэнергетические установки, солн ечные батареи, малые газогенераторы