Производство, передача и потребление электрической энергии
Производство электроэнергии. Электроэнергия производится на электрических станциях в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов. Два основных типа электростанций — тепловые (ТЭС) и гидроэлектрические (ГЭС) — различаются характером двигателей, вращающих роторы генераторов.
На ТЭС источником энергии служит топливо: нефть, мазут, горючие сланцы, угольная пыль. Роторы электрогенераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания (ДВС).
Как известно, КПД тепловых двигателей увеличивается с ростом начальной температуры рабочего тела. Поэтому поступающий в турбину пар доводят до температуры порядка 550 °C при давлении около 25 МПа. КПД ТЭС достигает 40%. Превращения энергии показаны на рис. 149.
На тепловых электростанциях (ТЭЦ) значительная часть энергии отработанного пара используется на промышленных предприятиях и для бытовых нужд. КПД ТЭЦ достигает 60-70%.
На ГЭС для вращения роторов генераторов используется потенциальная энергия воды.
Часть электроэнергии, потребляемой в нашей стране (около 10%), производится на атомных электростанциях (АЭС).
Передача электроэнергии. Как правило, этот процесс сопровождается заметными потерями, связанными с нагревом проводов линий электропередачи током. Согласно закону Джоуля — Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов, пропорциональна квадрату силы тока и сопротивлению линии, так что при большой длине линии передача электроэнергии может стать экономически невыгодной. Поэтому необходимо уменьшать силу тока, что при данной передаваемой мощности приводит к необходимости увеличения напряжения. Чем длиннее линия электропередачи, тем выгоднее использовать большие напряжения (на некоторых из них напряжение доходит до 500 кВ). Генераторы переменного тока, между тем, выдают напряжения, не превышающие 20 кВ (что связано со свойствами используемых изоляционных материалов).
Поэтому на электростанциях ставят повышающие трансформаторы, увеличивающие напряжение и во столько же раз уменьшающие силу тока. Для подачи потребителю электроэнергии нужного (низкого) напряжения на концах линии электропередачи ставят понижающие трансформаторы. Понижение напряжения обычно осуществляется поэтапно (рис. 150).
Использование электроэнергии. Основными потребителями электроэнергии являются:
1) промышленность — 70%;
2) транспорт (электрическая тяга);
3) бытовые потребители (освещение жилищ, электроприборы).
Большая часть используемой электроэнергии превращается в механическую энергию. Почти все механизмы в промышленности приводятся в движение электродвигателями.
Около трети электроэнергии, потребляемой промышленностью, используется для технологических целей (электросварка, электрический нагрев и плавление металлов, электролиз и т. д.).
Эта лекция взята со страницы лекций по всем темам предмета физика:
Возможно эти страницы вам будут полезны:
| Ёмкостное сопротивление в физике |
| Индуктивное сопротивление в физике |
| Трансформатор в физике |
| Различные виды электромагнитных излучений и их практическое применение в физике |
