إنتاج واستخدام الطاقة الكهربائية العرض. عرض تقديمي حول موضوع "استخدام الكهرباء"

الشريحة 2

الكهرباء الكهرباء مصطلح فيزيائي يستخدم على نطاق واسع في التكنولوجيا وفي الحياة اليومية لتحديد الكمية طاقة كهربائيةيزودها المولد بالشبكة الكهربائية أو يستقبلها المستهلك من الشبكة. الوحدة الأساسية لقياس إنتاج واستهلاك الطاقة الكهربائية هي كيلووات/ساعة (ومضاعفاتها). للحصول على وصف أكثر دقة، يتم استخدام معلمات مثل الجهد والتردد وعدد المراحل (للتيار المتردد)، والتيار الكهربائي المقدر والحد الأقصى. الطاقة الكهربائية هي أيضًا منتج يتم شراؤه من قبل المشاركين في سوق الجملة (شركات مبيعات الطاقة وكبار مستهلكي الجملة) من شركات التوليد ومستهلكي الكهرباء في سوق التجزئة من شركات مبيعات الطاقة. يتم التعبير عن سعر الطاقة الكهربائية بالروبل والكوبيك لكل كيلووات ساعة مستهلكة (كوبيك / كيلووات ساعة، روبل / كيلووات ساعة) أو بالروبل لكل ألف كيلووات ساعة (روبل / ألف كيلووات ساعة). عادة ما يستخدم تعبير السعر الأخير في سوق الجملة. ديناميات إنتاج الكهرباء العالمي حسب السنة

الشريحة 3

ديناميكيات إنتاج الكهرباء العالمي السنة مليار كيلوواط ساعة 1890 - 9 1900 - 15 1914 - 37.5 1950 - 950 1960 - 2300 1970 - 5000 1980 - 8250 1990 - 11800 2000 - 14500 2002 - 16100.2 2 003 - 16700.9 2004 - 17468.5 2005 - 18138.3

الشريحة 4

الإنتاج الصناعي للكهرباء في عصر التصنيع، يتم توليد الغالبية العظمى من الكهرباء صناعيًا في محطات توليد الطاقة. حصة الكهرباء المولدة في روسيا (2000) حصة الكهرباء المولدة في العالم محطات الطاقة الحرارية (TPP) 67%، 582.4 مليار كيلوواط ساعة محطات الطاقة الكهرومائية (HPP) 19%؛ 164.4 مليار كيلوواط ساعة محطات الطاقة النووية (NPP) 15%؛ 128.9 مليار كيلووات/ساعة في الآونة الأخيرة، وبسبب المشاكل البيئية ونقص الوقود الأحفوري وتوزيعه الجغرافي غير المتساوي، أصبح من المناسب توليد الكهرباء باستخدام محطات طاقة الرياح، الألواح الشمسيةمولدات غاز صغيرة. وقد تبنت بعض البلدان، مثل ألمانيا، برامج خاصة لتشجيع الاستثمار الأسري في إنتاج الكهرباء.

الشريحة 5

مخطط نقل الكهرباء

الشريحة 6

الشبكة الكهربائية عبارة عن مجموعة من المحطات الفرعية والمفاتيح الكهربائية وخطوط الكهرباء التي تربط بينها، والمصممة لنقل وتوزيع الطاقة الكهربائية. تصنيف الشبكات الكهربائية عادة ما يتم تصنيف الشبكات الكهربائية حسب الغرض (مجال التطبيق)، وخصائص المقياس، ونوع التيار. الغرض ونطاق شبكات الأغراض العامة: إمداد الطاقة للمستهلكين المنزليين والصناعيين والزراعيين والنقل. شبكات إمداد الطاقة المستقلة: إمداد الطاقة للأجسام المتنقلة والمستقلة ( مركباتوالسفن والطائرات والمركبات الفضائية والمحطات المستقلة والروبوتات وما إلى ذلك) شبكات المرافق التكنولوجية: إمداد الطاقة لمرافق الإنتاج وشبكات المرافق الأخرى. شبكة الاتصال: شبكة خاصة تستخدم لنقل الكهرباء إلى المركبات التي تسير على طولها (القاطرة، الترام، الترولي باص، المترو).

الشريحة 7

يعود تاريخ صناعة الطاقة الكهربائية الروسية، وربما العالمية، إلى عام 1891، عندما قام العالم المتميز ميخائيل أوسيبوفيتش دوليفو-دوبروفولسكي بالنقل العملي للطاقة الكهربائية بحوالي 220 كيلوواط على مسافة 175 كم. وكانت كفاءة خط النقل الناتجة البالغة 77.4% عالية بشكل مثير لمثل هذا الهيكل المعقد متعدد العناصر. تم تحقيق هذه الكفاءة العالية بفضل استخدام الجهد ثلاثي الطور الذي اخترعه العالم نفسه. في روسيا ما قبل الثورة، كانت قدرة جميع محطات الطاقة 1.1 مليون كيلوواط فقط، وكان توليد الكهرباء السنوي 1.9 مليار كيلوواط ساعة. بعد الثورة، بناء على اقتراح V. I. تم إطلاق لينين الخطة الشهيرة لكهربة روسيا GOELRO. نصت على بناء 30 محطة كهرباء بقدرة إجمالية 1.5 مليون كيلوواط، تم تنفيذها بحلول عام 1931، وبحلول عام 1935 تم تجاوزها 3 مرات.

الشريحة 8

في عام 1940، بلغت القدرة الإجمالية لمحطات الطاقة السوفيتية 10.7 مليون كيلووات، وتجاوز إنتاج الكهرباء السنوي 50 مليار كيلووات في الساعة، وهو ما يزيد 25 مرة عن الأرقام المقابلة في عام 1913. بعد انقطاع سببه الكبير الحرب الوطنيةاستؤنفت كهربة اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، حيث وصل مستوى الإنتاج إلى 90 مليار كيلوواط ساعة في عام 1950. في الخمسينيات من القرن العشرين، تم تشغيل محطات الطاقة مثل تسيمليانسكايا وجيوموشسكايا وفيرخني سفيرسكايا ومينغاشيفيرسكايا وغيرها. بحلول منتصف الستينيات، احتل اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية المرتبة الثانية في العالم في توليد الكهرباء بعد الولايات المتحدة. أساسي العمليات التكنولوجيةفي صناعة الطاقة الكهربائية

الشريحة 9

توليد الطاقة الكهربائية توليد الطاقة الكهربائية هو عملية التحول أنواع مختلفةالطاقة إلى كهرباء في المنشآت الصناعية التي تسمى محطات توليد الطاقة. يوجد حاليًا أنواع التوليد التالية: توليد الطاقة الحرارية. وفي هذه الحالة يتم تحويلها إلى طاقة كهربائية طاقة حراريةاحتراق الوقود العضوي. تشمل صناعة الطاقة الحرارية محطات الطاقة الحرارية (TPP)، والتي تأتي في نوعين رئيسيين: محطات توليد الطاقة التكثيفية (KES، يُستخدم أيضًا الاختصار القديم GRES)؛ التدفئة المركزية (محطات الطاقة الحرارية، محطات الحرارة والطاقة المشتركة). التوليد المشترك للطاقة هو الإنتاج المشترك للطاقة الكهربائية والحرارية في نفس المحطة.

الشريحة 10

يتم نقل الطاقة الكهربائية من محطات توليد الطاقة إلى المستهلكين باستخدام الشبكات الكهربائيةيعد اقتصاد الشبكة الكهربائية قطاعًا احتكاريًا طبيعيًا لصناعة الطاقة الكهربائية: يمكن للمستهلك أن يختار من يشتري منه الكهرباء (أي شركة مبيعات الطاقة)، ​​ويمكن لشركة مبيعات الطاقة الاختيار من بين موردي الجملة (منتجي الكهرباء)، ولكن الشبكة التي يتم من خلالها توفير الكهرباء، كقاعدة عامة، وحدها، ولا يستطيع المستهلك من الناحية الفنية اختيار شركة المرافق الكهربائية. خطوط الكهرباء هي موصلات معدنية تحمل التيار الكهربائي. تستخدم حاليا في كل مكان تقريبا التيار المتناوب. يكون الإمداد بالكهرباء في الغالبية العظمى من الحالات ثلاثي الطور، لذلك يتكون خط الكهرباء عادةً من ثلاث مراحل، وقد تشتمل كل منها على عدة أسلاك. من الناحية الهيكلية، تنقسم خطوط الكهرباء إلى خطوط علوية وكابلات.

الشريحة 11

يتم تعليق خطوط الكهرباء العلوية فوق سطح الأرض على ارتفاع آمن على هياكل خاصة تسمى الدعامات. كقاعدة عامة، لا يحتوي السلك الموجود على الخط العلوي على عزل سطحي؛ العزل موجود في نقاط التعلق بالدعامات. توجد أنظمة حماية من الصواعق على الخطوط الهوائية. الميزة الرئيسية لخطوط الكهرباء الهوائية هي رخصتها النسبية مقارنة بخطوط الكابلات. تعد قابلية الصيانة أيضًا أفضل بكثير (خاصة بالمقارنة مع خطوط الكابلات بدون فرش): ليست هناك حاجة لإجراء أعمال الحفر لاستبدال السلك، كما أن الفحص البصري لحالة الخط ليس بالأمر الصعب.

الشريحة 12

تم وضع خطوط الكابلات (CL) تحت الأرض. تختلف الكابلات الكهربائية في التصميم، ولكن يمكن تحديد العناصر المشتركة. يتكون قلب الكابل من ثلاثة نوى موصلة (حسب عدد المراحل). تحتوي الكابلات على عزل خارجي وداخلي. عادة، يعمل زيت المحولات السائل أو الورق المزيت كعازل. عادة ما يكون القلب الموصل للكابل محميًا بدرع فولاذي. الجزء الخارجي من الكابل مغطى بالقار.

الشريحة 13

الاستخدام الكفؤ للكهرباء تتزايد الحاجة إلى استخدام الكهرباء كل يوم، وذلك لأن... نحن نعيش في قرن من التصنيع على نطاق واسع. بدون الكهرباء، لا يمكن للصناعة ولا النقل ولا المؤسسات العلمية ولا حياتنا الحديثة أن تعمل.

الشريحة 14

ويمكن تلبية هذا الطلب بطريقتين: أولا: بناء محطات طاقة جديدة قوية: حرارية وهيدروليكية ونووية، لكن هذا يستغرق وقتا ويكلف الكثير. ويتطلب عملها أيضًا موارد طبيعية غير متجددة. ثانيا. تطوير أساليب وأجهزة جديدة.

الشريحة 15

ولكن على الرغم من كل الفوائد المذكورة أعلاه لإنتاج الكهرباء، إلا أنه يجب الحفاظ عليها وحمايتها وسنحصل على كل شيء

عرض كافة الشرائح

استخدام الكهرباء المستهلك الرئيسي للكهرباء هو الصناعة، والتي تمثل حوالي 70٪ من الكهرباء المنتجة. النقل هو أيضا مستهلك رئيسي. يتم تحويل عدد متزايد من خطوط السكك الحديدية إلى الجر الكهربائي.

يتم استخدام حوالي ثلث الكهرباء التي تستهلكها الصناعة للأغراض التكنولوجية (اللحام الكهربائي والتسخين الكهربائي وصهر المعادن والتحليل الكهربائي وما إلى ذلك). لا يمكن تصور الحضارة الحديثة دون الاستخدام الواسع النطاق للكهرباء. أدى انقطاع التيار الكهربائي عن مدينة كبيرة أثناء وقوع حادث إلى إصابة حياته بالشلل.

نقل الكهرباء مستهلكو الكهرباء موجودون في كل مكان. يتم إنتاجه في أماكن قليلة نسبيًا قريبة من مصادر الوقود والموارد المائية. لا يمكن الحفاظ على الكهرباء على نطاق واسع. ويجب استهلاكه فور استلامه. ولذلك، هناك حاجة لنقل الكهرباء لمسافات طويلة.

يرتبط نقل الطاقة بخسائر ملحوظة. والحقيقة هي أن التيار الكهربائي يسخن أسلاك خطوط الكهرباء. وفقًا لقانون Joule-Lenz، يتم تحديد الطاقة المستهلكة لتسخين أسلاك الخط بواسطة الصيغة حيث R هي مقاومة الخط.

نظرًا لأن الطاقة الحالية تتناسب مع منتج التيار والجهد، للحفاظ على الطاقة المرسلة، فمن الضروري زيادة الجهد في خط النقل. كلما كان خط النقل أطول، كلما كان استخدامه أكثر ربحية الجهد العالي. وهكذا، في خط نقل الجهد العالي Volzhskaya HPP - موسكو وبعض الآخرين، يتم استخدام الجهد من 500 كيلو فولت. وفي الوقت نفسه، يتم تصنيع مولدات التيار المتردد لجهود لا تتجاوز كيلو فولت.

تتطلب الجهود العالية إجراءات خاصة معقدة لعزل اللفات والأجزاء الأخرى من المولدات. ولهذا السبب يتم تركيب محولات تصعيدية في محطات الطاقة الكبيرة. لاستخدام الكهرباء مباشرة في المحركات الكهربائية للآلات الآلية وفي شبكة الإضاءة ولأغراض أخرى يجب تخفيض الجهد الكهربائي عند أطراف الخط. ويتم تحقيق ذلك باستخدام المحولات التنحي.

في الآونة الأخيرة، وبسبب المشاكل البيئية ونقص الوقود الأحفوري وتوزيعه الجغرافي غير المتساوي، أصبح من المناسب توليد الكهرباء باستخدام محطات طاقة الرياح والألواح الشمسية ومولدات الغاز الصغيرة.

عرض حول الموضوع:
"الإنتاج والنقل
كهرباء"
تلاميذ الصف الحادي عشر من مدرسة GBOU الثانوية رقم 1465 تاتيانا ستارتسوفا.
المعلم: لاريسا يوريفنا كروجلوفا 1. إنتاج الكهرباء مع
باستخدام محطات الطاقة
أ) محطة الطاقة النووية
ب) محطة الطاقة الكهرومائية
ج) حزب الشعب الجمهوري
2. نقل الكهرباء، أنواع الخطوط
نقل الطاقة
أ) الهواء
ب) الكابل

توليد الطاقة

يتم إنتاج الكهرباء في
محطات توليد الطاقة. هناك ثلاثة رئيسية
نوع محطات الطاقة:
o محطات الطاقة النووية (NPP)
o محطات الطاقة الكهرومائية (HPP)
o محطات الطاقة الحرارية، أو
محطات الحرارة والطاقة المشتركة (CHP)

محطات الطاقة النووية

النووية
محطة توليد الكهرباء (NPP) -
المنشآت النووية ل
إنتاج الطاقة في
الأوضاع والشروط المحددة
التطبيقات,
تقع داخل
التي يحددها المشروع
الإقليم الذي
تنفيذ هذا الهدف
النووية المستخدمة
المفاعل (المفاعلات) و
مجمع من الضروري
أنظمة، أجهزة،
المعدات والمرافق مع
العمال الأساسيين

مبدأ التشغيل

.

يوضح الشكل رسمًا تخطيطيًا لعمل الذرة
محطات توليد الطاقة ذات الدائرة المزدوجة للمياه - الماء
مفاعل الطاقة. الطاقة المنطلقة في
يتم نقل قلب المفاعل إلى المبرد
الدائرة الأولى. بعد ذلك، يدخل المبرد
مبادل حراري (مولد بخار)، حيث تصل درجة حرارته إلى
الماء المغلي في الدائرة الثانوية. النتيجة
يدخل البخار إلى التوربينات،
مولدات كهربائية دوارة. عند مخرج التوربينات
يدخل البخار إلى المكثف، حيث يتم تبريده بشكل كبير
كمية المياه القادمة من الخزان.
معوض الضغط تماما
هيكل معقد وضخم يخدم
لمعادلة تقلبات الضغط في الدائرة أثناء
وقت تشغيل المفاعل الناشئ بسبب الحرارة
توسيع المبرد. الضغط في الدائرة الأولى
يمكن أن يصل إلى 160 ATM (VVER-1000).

.

بالإضافة إلى الماء، في مفاعلات مختلفة كما
ويمكن أيضا استخدام المبرد يذوب
المعادن: الصوديوم والرصاص وسبائك الرصاص سهلة الانصهار مع
البزموت، الخ. استخدام المعدن السائل
المبردات تجعل من الممكن تبسيط التصميم
الكسوة الأساسية للمفاعل (على عكس
دائرة المياه، الضغط في المعدن السائل
الدائرة لا تتجاوز الغلاف الجوي)، والتخلص من
معوض الضغط. العدد الإجمالي للدوائر
قد تختلف باختلاف المفاعلات، الرسم البياني على
يظهر الشكل للمفاعلات من النوع VVER (مفاعل طاقة الماء والماء). نوع المفاعلات
RBMK (مفاعل نوع القناة عالية الطاقة)
يستخدم دائرة مائية واحدة ومفاعلات سريعة
النيوترونات - دائرتان من الصوديوم ودائرتان مائيتان،
المشاريع الواعدة لمصانع المفاعلات SVBR-100
وBREST تفترض دائرة مزدوجة، مع ثقيلة
المبرد في الدائرة الأولية والماء في الثانية.

توليد الكهرباء

زعماء العالم في مجال الإنتاج النووي
الكهرباء هي:
الولايات المتحدة الأمريكية (836.63 مليار كيلووات ساعة/سنة)، تعمل 104 محطات للطاقة النووية
مفاعل (20% من الكهرباء المولدة)
فرنسا (439.73 مليار كيلووات ساعة/سنة)،
اليابان (263.83 مليار كيلووات ساعة/سنة)،
روسيا (177.39 مليار كيلووات ساعة/سنة)،
كوريا (142.94 مليار كيلووات ساعة/سنة)
ألمانيا (140.53 مليار كيلووات ساعة/سنة).
هناك 436 محطة للطاقة النووية تعمل في العالم
مفاعلات بقدرة إجمالية 371.923 جيجاوات،
شركة TVEL الروسية تزود بالوقود
لـ 73 منها (17% من السوق العالمية)

محطات الطاقة الكهرومائية

محطة الطاقة الكهرومائية (HPP) - محطة توليد الكهرباء في
استخدام الطاقة كمصدر للطاقة
تدفق المياه. عادة ما يتم بناء محطات الطاقة الكهرومائية
على الأنهار وبناء السدود والخزانات.
لإنتاج الكهرباء بكفاءة في محطات الطاقة الكهرومائية
هناك حاجة إلى عاملين رئيسيين: مضمون
توافر المياه على مدار السنة وربما كبيرة
منحدرات النهر تفضل البناء الهيدروليكي
أنواع الإغاثة التي تشبه الوادي.

مبدأ التشغيل

.

سلسلة الهياكل الهيدروليكية
توفير ضغط المياه اللازمة واردة
على شفرات التوربينات الهيدروليكية التي تدفع
المولدات التي تنتج الكهرباء.
يتم توليد ضغط الماء المطلوب بواسطة
بناء السد، ونتيجة للتركيز
الأنهار في مكان معين، أو عن طريق التحويل -
التدفق الطبيعي للمياه. في بعض الحالات ل
للحصول على استخدام ضغط الماء المطلوب
كل من السد والتحويل معا.
مباشرة في مبنى محطة الطاقة الكهرومائية نفسها
تقع جميع معدات الطاقة. في
اعتمادا على الغرض، لديها خاصة بها
تقسيم معين. في غرفة الآلةتقع
الوحدات الهيدروليكية التي تحول مباشرة
طاقة تدفق الماء إلى طاقة كهربائية.

.

محطات الطاقة الكهرومائية
يتم تقسيمها اعتمادا
من الطاقة المولدة:
قوية - تنتج من 25 ميجاوات وما فوق؛
متوسطة - ما يصل إلى 25 ميجاوات؛
محطات الطاقة الكهرومائية الصغيرة - ما يصل إلى 5 ميجاوات.
وهي مقسمة أيضًا اعتمادًا على
أقصى استخدام للضغط
ماء:
الضغط العالي - أكثر من 60 م؛
الضغط المتوسط ​​- من 25 م؛
الضغط المنخفض - من 3 إلى 25 م.

أكبر محطات الطاقة الكهرومائية في العالم

اسم
قوة
غيغاواط
المعدل السنوي
إنتاج
مالك
جغرافية
الخوانق الثلاثة
22,5
100 مليار كيلووات ساعة
ر. اليانغتسى،
ساندوبينج، الصين
إيتايبو
14
100 مليار كيلووات ساعة
ر. كاروني، فنزويلا
جوري
10,3
40 مليار كيلووات ساعة
ر. توكانتينز، البرازيل
شلالات تشرشل
5,43
35 مليار كيلووات ساعة
ر. تشرشل، كندا
توكوروي
8,3
21 مليار كيلووات ساعة
ر. بارانا,
البرازيل / باراجواي

محطات توليد الطاقة الحرارية

محطة توليد الطاقة الحرارية (أو الحرارية
محطة طاقة) -
توليد محطة توليد الكهرباء
الطاقة الكهربائية بسبب
التحول الكيميائي
طاقة الوقود إلى طاقة ميكانيكية
دوران عمود المولد الكهربائي.

مبدأ التشغيل

أنواع

محطات توليد الطاقة التوربينية الغلاية
محطات توليد الطاقة التكثيفية (CPS، تاريخيا
حصلت على اسم GRES - محطة كهرباء منطقة الولاية
محطة طاقة)
محطات الحرارة والطاقة المشتركة (محطات التوليد المشترك للطاقة)
محطات توليد الطاقة، محطات الطاقة الحرارية)
محطات توليد الطاقة التوربينية الغازية
محطات توليد الطاقة المعتمدة على محطات الغاز ذات الدورة المركبة
محطات توليد الطاقة تعتمد على المحركات المكبسية
المحركات
اشتعال الضغط (الديزل)
اشتعلت شرارة
الدورة المركبة

نقل الكهرباء

نقل الطاقة الكهربائية من الكهرباء
يتم تنفيذ المحطات للمستهلكين
عبر الشبكات الكهربائية. مرافق الشبكة الكهربائية -
قطاع الاحتكارات الطبيعية لصناعة الطاقة الكهربائية:
يمكن للمستهلك أن يختار من يشتري
الكهرباء (أي شركة مبيعات الطاقة)،
يمكن لشركة إمدادات الطاقة الاختيار من بينها
الموردين بالجملة (المصنعين)
الكهرباء)، أي الشبكة التي يتم من خلالها توفيرها
الكهرباء، كقاعدة عامة، هي واحدة، والمستهلك
من الناحية الفنية لا يمكن اختيار شبكة الكهرباء
شركة. من الناحية الفنية والكهربائية
الشبكة عبارة عن مجموعة من الخطوط
خطوط نقل الطاقة (خطوط الكهرباء) والمحولات،
تقع في المحطات الفرعية.

.

خطوط الكهرباء هي
موصل معدني يحمل
.
كهربائي
حاضِر. حاليا تقريبا
يستخدم التيار المتردد في كل مكان.
إمدادات الكهرباء بأغلبية ساحقة
الحالات - ثلاث مراحل، وبالتالي فإن الخط
يتكون نقل الطاقة عادة من ثلاث مراحل،
كل منها قد يشمل عدة
الأسلاك

تنقسم خطوط الكهرباء إلى نوعين:

هواء
كابل

هواء

يتم تعليق خطوط الكهرباء العلوية فوق الأرض على ارتفاع آمن عند
هياكل خاصة تسمى الدعامات. عادة، السلك ل
لا يحتوي الخط العلوي على عزل سطحي؛ العزل متوفر في الأماكن
التثبيت على الدعم. توجد أنظمة حماية من الصواعق على الخطوط الهوائية.
الميزة الرئيسية لخطوط الكهرباء العلوية هي
رخيصة نسبيا مقارنة بالكابل. أيضا أفضل بكثير
قابلية الصيانة (خاصة بالمقارنة مع CL بدون فرش): لا
مطلوب أعمال الحفر لاستبدال السلك، لا مشكلة
الفحص البصري لحالة الخط. ومع ذلك، خطوط الكهرباء العلوية لديها عدد من
سلبيات:
حرم الطريق واسع: يمنع تركيب أي نوع بالقرب من خطوط الكهرباء
الهياكل والأشجار النباتية. عندما يمر الخط عبر الغابة، الأشجار على طول
يتم قطع عرض حق الطريق بالكامل؛
الضعف من التأثيرات الخارجية، على سبيل المثال، سقوط الأشجار
سرقة الخطوط والأسلاك؛ على الرغم من أجهزة الحماية من الصواعق والهواء
الخطوط تعاني أيضًا من الصواعق. بسبب الضعف، على واحد
غالبًا ما يكون الخط الهوائي مجهزًا بدائرتين: الرئيسية والاحتياطية؛
عدم الجاذبية الجمالية هذا هو أحد الأسباب
انتقال واسع النطاق إلى نقل الطاقة عبر الكابلات في المناطق الحضرية
خط.

كابل

تم وضع خطوط الكابلات (CL) تحت الأرض. الكهرباء
الكابلات لها تصميمات مختلفة، ولكن يمكن تحديدها
العناصر المشتركة. جوهر الكابل هو ثلاثة
الموصلات الحاملة للتيار (حسب عدد المراحل). الكابلات على حد سواء
العزل الخارجي والداخلي. عادة كما
العازل هو زيت المحولات في صورة سائلة،
أو ورق مزيت. النواة الموصلة للكابل،
كقاعدة عامة، فهي محمية بالدروع الفولاذية. من الخارج
الكابل مغطى بالبيتومين. هناك جامع و
خطوط الكابلات بدون فرش. في الحالة الأولى، الكابل
وضعت في قنوات خرسانية تحت الأرض - جامعي.
في فترات معينة يتم تجهيز الخط
يخرج إلى السطح على شكل فتحات - للراحة
اختراق أطقم الإصلاح في المجمع.
يتم وضع خطوط الكابلات بدون فرش
مباشرة في الأرض.

.

الخطوط بدون فرش أرخص بكثير من خطوط المجمع عندما
البناء، ولكن تشغيلها أكثر تكلفة بسبب
عدم إمكانية الوصول إلى الكابل. الميزة الرئيسية لخطوط الكابلات
نقل الطاقة (مقارنة بنقل الهواء) هو عدم وجود واسعة
حق المرور. بشرط أن يكون عميقا بما فيه الكفاية،
يمكن بناء هياكل مختلفة (بما في ذلك السكنية).
مباشرة فوق خط المجمع. في حالة فرش
البناء ممكن في المنطقة المجاورة مباشرة للخط.
خطوط الكابلات لا تفسد منظر المدينة بمظهرها، فهي أكثر من ذلك بكثير
حماية أفضل للهواء من التأثيرات الخارجية. إلى العيوب
يمكن أن تعزى خطوط كهرباء الكابلات إلى التكلفة العالية
البناء والتشغيل اللاحق: حتى في حالة عدم وجود فرش
التثبيت، التكلفة المقدرة لكل متر خطي من خط الكابل أعلى عدة مرات،
من تكلفة الخط الهوائي من نفس فئة الجهد. كابل
لا يمكن الوصول إلى الخطوط للمراقبة البصرية لحالتها (وفي الحالة
التثبيت بدون فرش - غير متوفر بشكل عام)، وهو أيضًا
عيب تشغيلي كبير.

مسألة إنتاج ونقل واستخدام الطاقة الكهربائية

• ما هي المزايا التي يتمتع بها التيار المتردد على التيار المباشر؟

مولد كهرباء

• المولد - الأجهزة التي تحول الطاقة من نوع أو آخر إلى طاقة كهربائية.

أنواع مولدات الطاقة

• يتكون المولد من
• مغناطيس دائم يخلق مجالًا مغناطيسيًا، ولفًا يتم فيه تحفيز قوة دافعة متناوبة

• يتم لعب الدور السائد في عصرنا عن طريق الحث الكهروميكانيكي لمولدات التيار المتردد. هناك يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية.

محولات

• المحول - جهاز يقوم بتحويل التيار المتردد، حيث يزيد الجهد أو ينقص عدة مرات دون فقدان الطاقة تقريبًا.
• في أبسط الحالات، يتكون المحول من قلب فولاذي مغلق، حيث يتم وضع ملفين مع لفات سلكية. تسمى إحدى اللفات المتصلة بمصدر جهد متناوب بالملف الأولي، والملف الذي يتصل به "الحمل"، أي الأجهزة التي تستهلك الكهرباء، تسمى بالملف الثانوي.

محول

• الابتدائي الثانوي
• لف لف
• يربط
• إلى المصدر
• ~ الجهد إلى "تحميل"
• قلب فولاذي مغلق

• يعتمد مبدأ تشغيل المحول على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي.

خصائص المحولات

• نسبة التحول
• U1/U2 =N1/N2=ك
• K> 1 محول تنحي
• ك<1трансформатор повышающий

إنتاج الطاقة الكهربائية

• يتم إنتاج الكهرباء في محطات توليد الطاقة الكبيرة والصغيرة بشكل رئيسي باستخدام مولدات الحث الكهروميكانيكية. هناك عدة أنواع من محطات الطاقة: محطات الطاقة الحرارية والكهرومائية والنووية.

• محطات توليد الطاقة الحرارية

استخدام الكهرباء

• المستهلك الرئيسي للكهرباء هو الصناعة، والتي تمثل حوالي 70٪ من الكهرباء المنتجة. النقل هو أيضا مستهلك رئيسي. يتم تحويل عدد متزايد من خطوط السكك الحديدية إلى الجر الكهربائي. تحصل جميع القرى والقرى تقريبًا على الكهرباء من محطات توليد الطاقة الحكومية لتلبية الاحتياجات الصناعية والمنزلية. يتم استخدام حوالي ثلث الكهرباء التي تستهلكها الصناعة للأغراض التكنولوجية (اللحام الكهربائي والتسخين الكهربائي وصهر المعادن والتحليل الكهربائي وما إلى ذلك).

نقل الكهرباء

• المحولات تغير الجهد
• في عدة نقاط على طول الخط.

الاستخدام الفعال للكهرباء

• الطلب على الكهرباء يتزايد باستمرار. هناك طريقتان لتلبية هذه الحاجة.
• الطريقة الأكثر طبيعية والوحيدة للوهلة الأولى هي بناء محطات طاقة قوية جديدة. لكن محطات الطاقة الحرارية تستهلك موارد طبيعية غير متجددة، كما تسبب ضررا كبيرا للتوازن البيئي على كوكبنا.
• تتيح التقنيات المتقدمة تلبية احتياجات الطاقة بطريقة مختلفة. وينبغي إعطاء الأولوية لزيادة كفاءة استخدام الطاقة بدلا من زيادة قدرة محطات توليد الكهرباء.

مهام

• № 966, 967

إجابة

• 1) يمكن تحويل (تحويل) الجهد والتيار ضمن نطاق واسع جدًا دون فقدان الطاقة تقريبًا؛
• 2) سهولة تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر
• 3) المولد أبسط وأرخص بكثير.

العمل في المنزل

• §§38-41 التمرين 5 (من 123)
• يفكر:
• لماذا يهمهم المحول؟
• إعداد عرض تقديمي "استخدام المحولات"
• (للمهتمين)

فهرس:

• الفيزياء. الصف الحادي عشر: كتاب مدرسي لمؤسسات التعليم العام: الأساسي والملف الشخصي. المستويات /G.Ya. مياكيشيف، ب.ب. بوخوفتسيف. – م: التربية، 2014. – 399 ص.
• أوي. جرومتسيفا. الفيزياء. امتحان الدولة الموحدة. دورة كاملة. – م: دار النشر “امتحان”، 2015.-367 ص.
• فولكوف ف. تطورات الدروس العالمية في الفيزياء. الصف 11. - م: فاكو، 2014. - 464 ص.
• ريمكيفيتش أ.ب.، ريمكيفيتش ب.أ. مجموعة من المسائل في الفيزياء للصفوف 10-11 من المدرسة الثانوية. – الطبعة 13. – م: التربية، 2014. – 160 ثانية

الشريحة 2

طرق غير عادية لتوليد الكهرباء

هناك العديد من الطرق لتوليد الكهرباء، وبعضها غير عادي إلى حد ما. أدى بيع منتجات مصانع الشوكولاتة المتخصصة إلى قيام عالم بريطاني بإيجاد طريقة لاستخراج الطاقة من النفايات الناتجة عن إنتاج الشوكولاتة. قام عالم الأحياء الدقيقة بتغذية البكتيريا بمحلول الكراميل والنوجا، وقاموا بتكسير السكر وإنتاج الهيدروجين، الذي تم إرساله إلى خلية الوقود. وكانت الطاقة المولدة كافية لتشغيل مروحة كهربائية صغيرة. الطريقة الثانية غير العادية لتوليد الكهرباء اقترحها المهندسون المعماريون في لندن. وقرروا أن الاهتزازات الناتجة عن المشاة يمكن استخدامها كمصدر متجدد للكهرباء. ومن المخطط مستقبلاً استخدام الاهتزازات الناتجة عن مرور المشاة والقطارات والشاحنات وتحويلها إلى طاقة لإضاءة الشوارع. يعمل المهندسون المعماريون الآن على تطوير وتنفيذ تكنولوجيا جديدة تسمح لهم بجمع الاهتزازات واستخدام طاقتهم بشكل مفيد

الشريحة 3

لقد تعلم المخترعون الأمريكيون الحصول على الطاقة من الأشجار الحية. وباستخدام قضيب معدني عالق في شجرة ومغمس في الأرض، من خلال دائرة ترشيح وزيادة الجهد، يستخرج العلماء الكهرباء. يكفي شحن البطارية. وفي المستقبل، سيقومون بتخزين الطاقة في البطاريات، والتي سيتم استخدامها حسب الحاجة.

الشريحة 4

لقد كان إنتاج الكهرباء دائمًا عملاً مربحًا للغاية. تعتبر أفكار إنتاج الكهرباء بطرق غير عادية أصلية بشكل خاص. اليوم، تم تجهيز معظم المراكز التجارية بأبواب دوارة. ابتكر المصممان المحترفان كارمن ترودل وجنيفر بروتييه، وهما موظفان في الاستوديو الأمريكي Fluxxlab، تصميمًا ممتازًا حقًا. إنهم ينتجون ويستخدمون الكهرباء من خلال الطاقة الحركية للإنسان.

الشريحة 5

توليد الطاقة. إنتاج واستخدام الكهرباء

يحدث إنتاج الكهرباء على النحو التالي. عند دخول مركز الأعمال، يقوم الأشخاص بتدوير الباب الدوار، مما يولد الكهرباء. هذه الفكرة بسيطة للغاية ولا تتطلب أي استثمار رأسمالي. وبالتالي، فإن إنتاج واستخدام الكهرباء يوفر بشكل كبير على إدارة الشركات الأموال التي كان ينبغي إنفاقها على دفع ثمن الكهرباء. يمكن إنتاج الكهرباء بعدة طرق، والشيء الرئيسي هو دراسة أنسبها وتطبيقها في الممارسة العملية. يمكنك أيضًا عرض أفكارك لتوليد الكهرباء على مؤسسات أخرى مقابل رسوم معينة.

الشريحة 6

مصادر الطاقة غير عادية

أصبحت مصادر الكهرباء غير القياسية مشكلة ملحة للغاية في الآونة الأخيرة. في الظروف الحديثة، يبحث العديد من العلماء عن مصادر جديدة للكهرباء، وبعضهم يتوصل إلى حلول غير قياسية على الإطلاق. لقد جمعنا لك في هذه المقالة عددًا من الطرق الأكثر غرابة لتوليد الكهرباء.

الشريحة 7

مخلفات مصانع الشوكولاتة

وجدت لين ماكاسكي، عالمة الأحياء الدقيقة من جامعة برمنغهام البريطانية، طريقة للبكتيريا لإنتاج الطاقة من نفايات الشوكولاتة. لين "تغذي" بكتيريا الإشريكية القولونية بالنوجا والكراميل، أو بالأحرى محلول هذين المكونين الذي يتم الحصول عليه من مخلفات مصنع الشوكولاتة. قامت هذه البكتيريا بتفكيك السكر وأنتجت أيضًا دوامة مرسلة إلى خلية الوقود، مما أدى إلى توليد ما يكفي من الكهرباء لمروحة صغيرة.

الشريحة 8

مياه الصرف

ابتكر علماء في جامعة بنسلفانيا ما يشبه محطة توليد الكهرباء للمراحيض التي تولد الكهرباء عن طريق تحلل النفايات العضوية. يتم استخدام البكتيريا الموجودة في مياه الصرف الصحي العادية في هذا التثبيت. تستهلك هذه البكتيريا المواد العضوية وتطلق ثاني أكسيد الكربون. لقد وجد العلماء طريقة للتدخل في عملية نقل الإلكترونات بين الذرات، مما يجبر الإلكترونات على التدفق عبر دائرة خارجية.

الشريحة 9

طاقة النجوم

تم إنشاء هذه الطريقة من قبل علماء نوويين روس قاموا بتطوير بطارية قادرة على تحويل طاقة النجوم (بما في ذلك طاقة الشمس) إلى كهرباء. تم عرض هذا الجهاز مؤخرًا في المعهد المشترك للأبحاث النووية. هذا الجهاز الفريد ليس له نظائره في العالم ويمكنه العمل على مدار الساعة. وقد أظهر هذا التطوير بالفعل كفاءة عالية في الأوقات المظلمة والغائمة من اليوم.

الشريحة 10

هواء

قدمت شركة هيتاشي تطورها الجديد المصمم لتوليد الكهرباء من الاهتزازات التي تحدث بشكل طبيعي في الهواء. وعلى الرغم من أن التكنولوجيا لا تزال توفر جهدًا منخفضًا إلى حد ما، إلا أنها جذابة للغاية نظرًا لأن المولدات مصممة للعمل في أي ظروف، على عكس الألواح الشمسية على سبيل المثال.

الشريحة 11

المياه الجارية

يُطلق على اختراع العلماء الكنديين اسم البطارية الحركية الكهربائية، وهي في الواقع عبارة عن جهاز بدائي إلى حد ما مصنوع من وعاء زجاجي مثقوب بمئات الآلاف من القنوات المجهرية. يعمل الجهاز كبطارية تسخين بسيطة، وهو أمر ممكن بفضل ظاهرة المجال الكهربائي الناتجة عن الوسط المكون من طبقتين. في الآونة الأخيرة، أصبح عدد الطرق الجديدة لتوليد الكهرباء والأجهزة المصممة لهذه الأغراض أكثر وأكثر. ومع ذلك، سيتم استخدام عدد قليل منهم فقط في المستقبل. .

الشريحة 12

إنتاج الكهرباء كان إنتاج الكهرباء دائمًا عملاً مربحًا إلى حد ما. تعتبر أفكار إنتاج الكهرباء بطرق غير عادية أصلية بشكل خاص.

الشريحة 13

توليد الطاقة. إنتاج واستخدام الكهرباء. يحدث إنتاج الكهرباء على النحو التالي. عند دخول مركز الأعمال، يقوم الأشخاص بتدوير الباب الدوار، مما يولد الكهرباء. هذه الفكرة بسيطة للغاية ولا تتطلب أي استثمار رأسمالي. وبالتالي، فإن إنتاج الكهرباء يوفر بشكل كبير على إدارة الشركات الأموال التي كان ينبغي إنفاقها على دفع ثمن الكهرباء.

الشريحة 14

يمكن إنتاج الكهرباء بعدة طرق، والشيء الرئيسي هو دراسة أنسبها وتطبيقها في الممارسة العملية. يمكنك أيضًا عرض أفكارك لتوليد الكهرباء على مؤسسات أخرى مقابل رسوم معينة. يتم توليد الكهرباء المستهلكة في المنازل والمؤسسات والمصانع في محطات توليد الطاقة، التي يعمل معظمها بالفحم أو الغاز الطبيعي، باستخدام زيت الوقود كوقود احتياطي. تعمل بعض محطات الطاقة بالطاقة النووية أو تستخدم طاقة المياه المتدفقة من السدود العالية. في روسيا في عام 2002، أنتجت محطات الطاقة الحرارية 65.6% من الكهرباء، وشكلت محطات الطاقة الكهرومائية ومحطات الطاقة النووية 18.4% و16% على التوالي. في محطات الطاقة الحديثة التي تستخدم الوقود الأحفوري، يتم استخدام الحرارة المنبعثة أثناء الاحتراق لتسخين المياه في مولد بخار الغلاية. يتم تغذية البخار الناتج عبر الأنابيب إلى شفرات التوربينات ويؤدي إلى دورانها.

الشريحة 15

يقوم التوربين بتشغيل المولد الذي ينتج تيارًا كهربائيًا. مولد البخار مولد البخار عبارة عن غلاية طويلة توجد بها أنابيب يتدفق من خلالها الماء. في محطات الطاقة التي تعمل بالفحم، يتم توفير الوقود لمولد البخار بواسطة سيور ناقلة. يتم طحن الفحم إلى مسحوق ناعم يشبه الدقيق، ويخلط بالهواء ويتم نفخه بواسطة مراوح في المرجل، حيث يتم حرقه. تعمل الحرارة المتولدة على تسخين الماء في الغلاية حتى الغليان. يتم التقاط البخار أولاً ثم إعادة تدويره عبر المناطق الأكثر سخونة في الغلاية. هذه هي الطريقة التي يتم بها الحصول على البخار شديد السخونة. التوربينات يتم إمداد البخار المسخن عبر الأنابيب إلى ثلاث توربينات متصلة ببعضها البعض. عندما يمر البخار من خلال أولهم - التوربينات ذات الضغط العالي - يدخل مرة أخرى إلى مولد البخار، حيث يتم تسخينه مرة أخرى.

الشريحة 16

بعد ذلك، يمر عبر توربينين آخرين، مما يمنحهما طاقته تدريجياً. يتم تحويل البخار في النهاية إلى ماء في مكثف، وهو خزان كبير يتم تبريده بواسطة أنابيب تنقل الماء البارد من جسم مائي قريب. "يأخذ" ماء التبريد الحرارة المتبقية من البخار، فيتكثف ويتحول إلى ماء ساخن، ويعاد الماء إلى مولد البخار، وبعد ذلك تتكرر الدورة. المولد تعمل التوربينات الدوارة على تشغيل المولدات، والتي تتكون عناصرها الرئيسية من ملفين من الأسلاك. واحد، يسمى الدوار، يتم تدويره بواسطة التوربين. الآخر - الجزء الثابت - ملفوف على قلب حديدي ومثبت على الأرض. يتم ممغنطة قلب الحديد بشكل دائم قليلاً، لذلك عند تشغيل المولد، يتم توليد تيار كهربائي ضعيف في الملف الدوار. يتدفق جزء من هذا التيار إلى ملف ثابت، والذي يتحول إلى مغناطيس كهربائي قوي. بعد ذلك يزداد التيار تدريجياً حتى يصل إلى أقصى قوة. أنظر أيضا موارد الطاقة، الطاقة البديلة، الهندسة الميكانيكية

عرض كافة الشرائح