$26. Производство и передача электроэнергии Производство атектрознереии. Основными пр произвоцителими икпляются те теплов ектрические станции (ТЭс) игидрав станции (ГЭ сжиганиика…
$26. Производство и передача электроэнергии Производство атектрознереии. Основными пр произвоцителими икпляются те теплов ектрические станции (ТЭс) игидрав станции (ГЭ сжиганиика каменного угля Нак тонловых электростанциях при химическаяэ энергин топлива( (пис. 26.1) Более расходует расходуется в пировом котле на нагревание Нагретый до дов высокой температуре температурып пар выпускае направляется на лопасти ротора па паровой ту парово турбины, прашается с со сскоростью 50 50 оборото дижущегося турбиной ротор электрогенератора со секунду. опасный на од на одной струне обмосках статора переменный индукционный т Общий КПД превращение энергии топлива в электроэнергию на на ТЭС составляет около 40 химической эл 40 турбина Электрогенератор Конденсатор Pис. 26.2 труба Водл р передаче электрической энергии по провозам от знектростанця часть энергии те терается на нагревание проводов линий электрель тл Мощность N, расходусмая в проводах линий электропередачи, длина квадрату силы тока и электрическому сопротиваенною прово N fr Охлаждающаи вода Для уменьшения потерь энергии на нагревание проводов линий электр нужно уменьшить силу тока в проводах. Чтоби передать потребителям ту же кю мощность при уменьшении в раз свлы тока в динии электропере во столько же раз увеличить напражение между провозами линии Рис. 26.1 N - IU - 2nU - IU - N. энергия движущейся воды. Для преобразования ме механической энергии текушей воды в электрическую энергию на на реке строится высокая плотина. Плотина имеет двойное назначение. Во-первых, она создает разность уровней воды. Чем больше разность уровией воды до и после плотины, тем б больше кинетическая энергия поступательного падающей в Во-иторых, поток воды в реке сильно изменяется в течение года. Весной воды а реке много, а осенью и зимой мало. . Для обеспечения п потребности и энергии влюбое в евремя года, вода накапливается в водохранилище перед плотиной в период паводка и постепенно расхолуется в период уменьшения потока воды вреке. На гилравлических электрических станциях источником энергии является кинетическая Трансформатор. Действие трансформатора основано на квлении электромагнитной индукции. Самый простой дансформатор состоит из двух катушек изолированного гровода и замкнутого стального сердечника, проходяшего дзоль обе катушки. Катушки изолированы друг от прута пот сердечника (рис. 26.3). Переменный ток в первой ка- ике создает в стальном сердечнике переменное магнит- поле. Э . Это поле создаёт индукционный ток во второй шушке, Если число витков во второй катушке в и раз базше, чем в первой, то напряжение между концами второй катушки оказывается в и раз больше, чем между кон- шми первой катушки. Повышение напряжения для уменьшения потерь электроэнергии при передаче на бальшие расстояния осуществляется с помошью трансформаторов. Движущався вода давит на лопасти гидротурбины 1-и приводит её во враше- ние. На одной оси с турбиной установлен ротор электрогенератора 2 (рис. 26.2). Гидротурбина и электрогенератор преобразуют кинетическую энергию воды в Во сколько раз увеличивается напряжение на вторич- ко обмотке трансформатора, примерно по столько же раз уснышается в ней сила тока при работе нагруженного трансформатора. В результате мошность тока в первичной вторичной обмотках трансформатора почти одинакова, тотому КПД трансформатора близок к единице. электрическую энергию. Передачи электроэнергии на большие расстояния. Одним из преимуществ электрической энергии является возможность её передачи на большие расстояния с малыми затратами. От места с запасами горючего не нужно строить железную дорогу и отправлять ежедневно сотни вагонов. Достаточно построить мошную тепловую электростанцию, преобразовать химическую энергию горючего в электрическую энергию и по проводам передавать её. Кинетическую энергию движу- шейся волы в реке невозможно переправить на расстояние никаким транспортом. Но эту энергию можно преобразовать в электрическую энергию и затем отправить по проводам линий электропередачи в любое место на Земле. Pиc, 16:3 Задача 26.1. Мощность гидроагретита Красноярской ГЭС 508 млн Вт. Сколько кубо- нетров воды должно проходить через турбину гидрогенератора за 1 с, если розность уров- воды перед плотиной и за плотиной 120 м и КПД преобразования ме вертин в электрическую равен 90%? механическо
Для решения задачи о том, сколько кубометров воды должно проходить через турбину гидрогенератора за 1 секунду, воспользуемся формулой преобразования механической энергии в электрическую энергию.
Дано:
- Мощность гидроагрегата \( P = 508 \, \text{млн Вт} = 508 \times 10^6 \, \text{Вт} \)
- Разность уровней воды перед плотиной и за плотиной \( h = 120 \, \text{м} \)
- КПД (\( \eta \)) преобразования механической энергии в электрическую \( \eta = 90\% = 0.9 \)
Шаг 1: Найдем механическую мощность, которая преобразуется в электрическую
Электрическая мощность, генерируемая гидроагрегатом, учитывает КПД: \[ P_{механическая} = \frac{P}{\eta} \] \[ P_{механическая} = \frac{508 \times 10^6}{0.9} \approx 564.44 \times 10^6 \, \text{Вт} \]
Шаг 2: Используем формулу для вычисления мощности воды
Механическая мощность, вырабатываемая падающей водой, выражается через плотность воды, ускорение свободного падения, объем воды и высоту: \[ P_{механическая} = \rho \cdot g \cdot Q \cdot h \] где:
- \( \rho \) — плотность воды, приблизительно \( 1000 \, \text{кг/м}^3 \)
- \( g \) — ускорение свободного падения \( \approx 9.81 \, \text{м/с}^2 \)
- \( Q \) — объемный расход воды в кубометрах в секунду (то, что нам нужно найти)
Шаг 3: Подставим известные значения в формулу
Теперь мы можем выразить \( Q \): \[ Q = \frac{P_{механическая}}{\rho \cdot g \cdot h} \] Подставляя известные значения: \[ Q = \frac{564.44 \times 10^6}{1000 \cdot 9.81 \cdot 120} \]
Шаг 4: Рассчитаем
Вычислим сначала знаменатель: \[ 1000 \cdot 9.81 \cdot 120 = 1177200 \] Теперь подставим это в выражение для \( Q \): \[ Q = \frac{564440000}{1177200} \approx 480.0 \, \text{м}^3/\text{с} \]
Ответ
Таким образом, необходимо, чтобы через турбину гидрогенератора проходило примерно 480 кубометров воды в секунду.
Обсуждение
4 сообщениясделай конспект
Конспект: Производство и передача электроэнергии
1. Производственные источники электроэнергии
- Тепловые электростанции (ТЭС) используют химическую энергию, сжигая ископаемые топлива (например, уголь).
- Гидравлические электростанции (ГЭС) используют кинетическую энергию движущейся воды.
2. Принцип работы ТЭС
- В ТЭС горючее сжигается в котле, нагревая воду.
- Нагретая вода превращается в пар, который вращает турбину.
- Турбина связана с электрогенератором, создающим электричество.
3. Передача электроэнергии
- При передаче электроэнергии потери происходят на нагрев проводов линий электропередачи, что зависит от силы тока и сопротивления.
- Чтобы уменьшить потери, увеличивают напряжение, что позволяет снизить силу тока.
4. Работа гидравлических электростанций
- Гидросистемы используют плотины для создания разности уровней воды (где увеличивается потенциальная энергия).
- Вода в хранилищах аккумулируется во время паводка и используется для обеспечения стабильного потока в течение года.
5. Действие трансформатора
- Трансформаторы используют электромагнитную индукцию для повышения напряжения и снижения тока.
- Это уменьшает потери при передаче электроэнергии на большие расстояния.
6. Преимущества передачи электроэнергии
- Электричество можно передавать на большие расстояния с низкими затратами.
- Энергия, полученная от ТЭС или ГЭС, может легко быть передана по проводам.
7. Задача: Гидроагрегат Красноярской ГЭС
- Мощность: 508 млн Вт.
- Разность уровней: 120 м.
- КПД: 90%.
Вычисления:
- Механическая мощность: \( P_{механическая} = \frac{P}{\eta} \)
- Объемный расход воды \( Q = \frac{P_{механическая}}{\rho \cdot g \cdot h} \).
- Необходимо пропустить 480 м³/с воды через турбину для достижения заданной мощности.
Этот конспект включает основные понятия о производстве и передаче электроэнергии, а также конкретную задачу, связанную с гидроагрегатами.
малюсенький конспект
Конспект: Производство и передача электроэнергии
Источники электроэнергии:
- Тепловые электростанции (ТЭС) — используют химическую энергию топлива.
- Гидравлические электростанции (ГЭС) — используют кинетическую энергию воды.
Работа ТЭС:
- Сжигание топлива нагревает воду, образует пар, который вращает турбину генератора.
Передача электроэнергии:
- Потери энергии зависят от тока и сопротивления. Для уменьшения потерь увеличивают напряжение.
ГЭС:
- Плотины создают разницу уровней воды, аккумулируя энергию.
Трансформаторы:
- Повышают напряжение и снижают силу тока для уменьшения потерь при передаче.
Задача:
- Для мощности 508 МВт и разности уровней 120 м требуется пропустить 480 м³/с воды через турбину ГЭС.
