چکیده فیزیک با موضوع تولید، انتقال و استفاده از برق. تولید، انتقال و استفاده از انرژی الکتریکی

در فیزیک

با موضوع «تولید، انتقال و استفاده از برق»

دانش آموزان کلاس یازدهم الف

موسسه آموزشی شهرداری شماره 85

کاترین

طرح انتزاعی.

معرفی.

1. تولید برق.

1. انواع نیروگاه ها.

2. منابع انرژی جایگزین.

2. انتقال برق.

مبدل ها.

3. استفاده از برق.

معرفی.

تولد انرژی چندین میلیون سال پیش اتفاق افتاد، زمانی که مردم یاد گرفتند از آتش استفاده کنند. آتش به آنها گرما و نور می بخشید، منبع الهام و خوش بینی بود، سلاحی در برابر دشمنان و حیوانات وحشی، درمان، دستیار کشاورزی، نگهدارنده مواد غذایی، کمک های فنی و غیره.

افسانه شگفت انگیز در مورد پرومتئوس که به مردم آتش می داد ظاهر شد یونان باستانبسیار دیرتر از بسیاری از نقاط جهان، روش های مدیریت کاملاً پیچیده آتش، تولید و خاموش کردن آن، حفظ آتش و استفاده منطقی از سوخت تسلط یافتند.

برای سال‌ها، آتش با سوزاندن منابع انرژی گیاهی (چوب، درختچه، نیزار، علف، جلبک خشک و غیره) حفظ می‌شد و سپس مشخص شد که می‌توان از مواد فسیلی برای حفظ آتش استفاده کرد: زغال سنگ، نفت، شیل. ، ذغال سنگ نارس

امروزه انرژی جزء اصلی زندگی بشر است. این امکان ایجاد مواد مختلف را فراهم می کند و یکی از عوامل اصلی توسعه فناوری های جدید است. به عبارت ساده، بدون تسلط بر انواع مختلف انرژی، یک فرد قادر به وجود کامل نیست.

تولید برق.

انواع نیروگاه.

نیروگاه حرارتی (TPP)، نیروگاهی است که در نتیجه تبدیل انرژی حرارتی آزاد شده از احتراق سوخت های فسیلی، انرژی الکتریکی تولید می کند. اولین نیروگاه های حرارتی در اواخر قرن نوزدهم پدیدار شدند و گسترده شدند. در اواسط دهه 70 قرن بیستم، نیروگاه های حرارتی نوع اصلی نیروگاه ها بودند.

در نیروگاه های حرارتی، انرژی شیمیایی سوخت ابتدا به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. سوخت چنین نیروگاهی می تواند زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، گاز، شیل نفتی و نفت کوره باشد.

نیروگاه های حرارتی به دو دسته تقسیم می شوند متراکم شدن(IES)، طراحی شده برای تولید تنها انرژی الکتریکی، و نیروگاه های ترکیبی حرارت و برق(CHP)، علاوه بر انرژی الکتریکی، انرژی حرارتی را به صورت آب گرم و بخار تولید می کند. CPP های بزرگ با اهمیت منطقه ای نیروگاه های منطقه ای ایالتی (SDPP) نامیده می شوند.

ساده ترین نمودار شماتیک یک CES با سوخت زغال سنگ در شکل نشان داده شده است. زغال سنگ به مخزن سوخت 1 و از آن به کارخانه سنگ شکن 2 وارد می شود که در آنجا به گرد و غبار تبدیل می شود. گرد و غبار زغال سنگ وارد کوره مولد بخار (دیگ بخار) 3 می شود که دارای سیستم لوله هایی است که در آن آب تصفیه شده شیمیایی به نام آب تغذیه در گردش است. در دیگ بخار، آب گرم می شود، تبخیر می شود و بخار اشباع شده به دمای 400-650 درجه سانتیگراد می رسد و تحت فشار 3-24 مگاپاسکال، از طریق یک خط بخار وارد توربین بخار 4 می شود به توان واحدها بستگی دارد.

نیروگاه های چگالشی حرارتی راندمان پایینی دارند (30-40%)، زیرا بیشتر انرژی با گازهای دودکش و آب خنک کننده کندانسور از بین می رود. ساخت IES در مجاورت سایت های تولید سوخت سودمند است. در این حالت، مصرف کنندگان برق ممکن است در فاصله قابل توجهی از ایستگاه قرار گیرند.

نیروگاه ترکیبی حرارت و برقبا داشتن یک توربین گرمایشی مخصوص با استخراج بخار روی آن نصب شده است. در نیروگاه حرارتی، یک قسمت بخار به طور کامل در توربین برای تولید برق در ژنراتور 5 استفاده می شود و سپس وارد کندانسور 6 می شود و قسمت دیگر با داشتن دما و فشار بالاتر، از مرحله میانی گرفته می شود. توربین و برای تامین حرارت مورد استفاده قرار می گیرد. مقدار بخار مصرفی بستگی به نیاز انرژی حرارتی شرکت دارد.

ضریب راندمان نیروگاه های حرارتی به 60-70 درصد می رسد. چنین ایستگاه هایی معمولاً در نزدیکی مصرف کنندگان - شرکت های صنعتی یا مناطق مسکونی ساخته می شوند. اغلب آنها با سوخت وارداتی کار می کنند.

ایستگاه های حرارتی با توربین گازی(GTPP) گاز بخار(PHPP) و کارخانه های دیزل.

گاز یا سوخت مایع در محفظه احتراق نیروگاه توربین گاز سوزانده می شود. محصولات احتراق در دمای 750-900 ºС وارد یک توربین گاز می شوند که یک ژنراتور الکتریکی را می چرخاند. راندمان چنین نیروگاه های حرارتی معمولاً 26-28٪ است، قدرت آن تا چند صد مگاوات است. . GTPP ها معمولا برای پوشش بارهای الکتریکی پیک استفاده می شوند. راندمان PGES می تواند به 42 - 43٪ برسد.

مقرون به صرفه ترین نیروگاه های توربین بخار حرارتی بزرگ (به اختصار TPP) هستند. اکثر نیروگاه های حرارتی در کشور ما از غبار زغال سنگ به عنوان سوخت استفاده می کنند. برای تولید 1 کیلووات ساعت برق، چند صد گرم زغال سنگ مصرف می شود. در دیگ بخار بیش از 90 درصد انرژی آزاد شده توسط سوخت به بخار منتقل می شود. در توربین، انرژی جنبشی جت های بخار به روتور منتقل می شود. شفت توربین به طور صلب به شفت ژنراتور متصل است.

توربین‌های بخار مدرن برای نیروگاه‌های حرارتی، ماشین‌های بسیار پیشرفته، پرسرعت، اقتصادی و با عمر طولانی هستند. قدرت آنها در نسخه جدید به 1 میلیون و 200 هزار کیلو وات می رسد و این محدودیت نیست. چنین ماشین‌هایی همیشه چند مرحله‌ای هستند، یعنی معمولاً چندین ده دیسک با تیغه‌های کار و به همان تعداد، در جلوی هر دیسک، گروه‌هایی از نازل‌ها دارند که جریانی از بخار از آن‌ها عبور می‌کند. فشار و دمای بخار به تدریج کاهش می یابد.

از یک درس فیزیک مشخص است که با افزایش دمای اولیه سیال کار، راندمان موتورهای حرارتی افزایش می یابد. بنابراین، بخار ورودی به توربین به پارامترهای بالایی می رسد: دما - تقریبا 550 درجه سانتیگراد و فشار - تا 25 مگاپاسکال. ضریب راندمان نیروگاه های حرارتی به 40 درصد می رسد. بیشتر انرژی همراه با بخار داغ اگزوز از بین می رود.

ایستگاه برق آبی (نیروگاه برق آبی)، مجموعه ای از سازه ها و تجهیزات که از طریق آن انرژی جریان آب به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. یک نیروگاه برق آبی از یک مدار سری تشکیل شده است سازه های هیدرولیکی،تامین غلظت لازم جریان آب و ایجاد فشار و تجهیزات نیرو که انرژی آب در حال حرکت تحت فشار را به انرژی چرخشی مکانیکی تبدیل می کند که به نوبه خود به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.

NaporHES با تمرکز ریزش رودخانه در منطقه مورد استفاده سد ایجاد می شود استخراج،یا سد و انحراف با هم. تجهیزات اصلی نیروگاه نیروگاه برق آبی در ساختمان نیروگاه برق آبی قرار دارد: در اتاق ماشین نیروگاه - واحدهای هیدرولیک،تجهیزات کمکی، دستگاه های کنترل و نظارت خودکار؛ در پست کنترل مرکزی - کنسول اپراتور-دیسپاچر یا اپراتور خودرو نیروگاه برق آبیدر حال افزایش است پست ترانسفورماتورهم در داخل ساختمان نیروگاه برق آبی و هم در ساختمان های مجزا یا مناطق باز واقع شده است. کلیداغلب در یک منطقه باز واقع شده است. ساختمان نیروگاه برق آبی را می توان به بخش هایی با یک یا چند واحد و تجهیزات کمکی، جدا از قسمت های مجاور ساختمان تقسیم کرد. یک محل نصب برای مونتاژ و تعمیر تجهیزات مختلف و برای عملیات کمکی برای سرویس نیروگاه برق آبی در یا داخل ساختمان یک نیروگاه برق آبی ایجاد می شود.

برق نصب شده (در مگاوات)تمایز بین نیروگاه های برق آبی قدرتمند(بیش از 250) میانگین(تا 25) و کم اهمیت(تا 5). قدرت یک نیروگاه برق آبی به فشار (تفاوت بین سطوح بالادست و پایین دست) بستگی دارد ), جریان آب مورد استفاده در توربین های هیدرولیک و راندمان واحد هیدرولیک. به دلایلی (به عنوان مثال به دلیل تغییرات فصلی سطح آب در مخازن، نوسانات بار سیستم برق، تعمیرات واحدهای هیدرولیک یا سازه های هیدرولیک و غیره)، فشار و جریان آب به طور مداوم تغییر می کند. و علاوه بر این، هنگام تنظیم توان یک نیروگاه برق آبی، جریان تغییر می کند. چرخه های سالانه، هفتگی و روزانه عملیات نیروگاه برق آبی وجود دارد.

بر اساس حداکثر فشار مصرفی، نیروگاه های برق آبی به دو دسته تقسیم می شوند فشار بالا(بیش از 60 م) فشار متوسط(از 25 تا 60 م)و فشار کم(از 3 تا 25 م).در رودخانه های دشت فشار به ندرت از 100 تجاوز می کند متردر شرایط کوهستانی، سد می تواند تا 300 فشار ایجاد کند متربیشتر، و با کمک مشتق - تا 1500 مترتقسیم بندی نیروگاه های برق آبی با توجه به فشار مورد استفاده، ماهیتی تقریبی و مشروط دارد.

بر اساس استفاده از منابع آب و غلظت فشار، نیروگاه های برق آبی معمولاً به دو دسته تقسیم می شوند کانال, سد, انحراف با فشار و انحراف جریان آزاد، مختلط، ذخیره سازی پمپ شدهو جزر و مد.

در نیروگاه های برق آبی روان و نزدیک به سد، فشار آب توسط سدی ایجاد می شود که رودخانه را مسدود می کند و سطح آب استخر بالایی را بالا می برد. در عین حال، برخی از طغیان دره رودخانه اجتناب ناپذیر است. نیروگاه‌های برق آبی مبتنی بر رودخانه و سدها هم بر روی رودخانه‌های پرآب پست و هم بر روی رودخانه‌های کوهستانی در دره‌های فشرده باریک ساخته می‌شوند. نیروگاه های برق آبی روان با فشارهای 30-40 مشخص می شوند. متر

در فشارهای بالاتر، انتقال فشار آب هیدرواستاتیک به ساختمان نیروگاه برق آبی نامناسب است. در این مورد از نوع استفاده می شود سدیک نیروگاه برق آبی که جبهه فشار در تمام طول آن توسط یک سد مسدود شده است، ساختمان نیروگاه برق آبی در پشت سد و در مجاورت پایین دست قرار دارد.

نوع دیگری از چیدمان سد شدهنیروگاه برق آبی با شرایط کوهستانی با جریان رودخانه نسبتا کم مطابقت دارد.

که در اشتقاقیتمرکز نیروگاه های برق آبی از ریزش رودخانه از طریق استخراج ایجاد می شود. آب در ابتدای بخش مورد استفاده رودخانه با شیب قابل توجهی کمتر از میانگین شیب رودخانه در این بخش و با صاف کردن پیچ ها و پیچ های کانال توسط مجرای از بستر رودخانه منحرف می شود. انتهای انحراف به محل ساختمان نیروگاه برق آبی آورده می شود. آب فاضلاب یا به رودخانه بازگردانده می شود یا به نیروگاه برق آبی انحرافی بعدی عرضه می شود. انحراف زمانی مفید است که شیب رودخانه زیاد باشد.

جایگاه ویژه ای در بین نیروگاه های برق آبی اشغال شده است نیروگاه های ذخیره سازی پمپاژ شده(PSPP) و نیروگاه های جزر و مدی(PES). ساخت نیروگاه های ذخیره سازی پمپی به دلیل تقاضای فزاینده برای پیک توان در سیستم های انرژی بزرگ است که ظرفیت تولید مورد نیاز برای پوشش بارهای پیک را تعیین می کند. توانایی نیروگاه های ذخیره سازی تلمبه ای برای انباشت انرژی بر این اساس است که انرژی الکتریکی رایگان در سیستم انرژی برای مدت زمان معینی توسط واحدهای نیروگاه ذخیره سازی پمپ شده استفاده می شود که با عملکرد در حالت پمپ، آب را از مخزن پمپاژ می کنند. به استخر ذخیره سازی بالایی در دوره‌های اوج بار، انرژی انباشته شده به سیستم قدرت برمی‌گردد (آب از حوضه بالایی وارد خط لوله فشار می‌شود و واحدهای هیدرولیکی را که در حالت مولد جریان کار می‌کنند می‌چرخاند).

PES انرژی جزر و مد دریا را به برق تبدیل می کند. الکتریسیته نیروگاه های برق آبی جزر و مدی، به دلیل برخی ویژگی های مرتبط با ماهیت متناوب جزر و مد، می تواند در سیستم های انرژی تنها در ارتباط با انرژی نیروگاه های تنظیم کننده استفاده شود که قطعی برق نیروگاه های جزر و مدی را جبران می کند. روزها یا ماه ها

مهمترین ویژگی منابع انرژی آبی در مقایسه با منابع سوخت و انرژی، تجدیدپذیری مستمر آنها است. لذا احداث نیروگاه های برق آبی علیرغم سرمایه گذاری های اختصاصی قابل توجه 1 کیلوواتظرفیت نصب شده و دوره های طولانی ساخت اهمیت زیادی داشته و دارند، به ویژه زمانی که این امر با استقرار صنایع فشرده برق همراه باشد.

نیروگاه هسته ای (NPP)، نیروگاهی که در آن انرژی اتمی (هسته ای) به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. مولد انرژی در یک نیروگاه هسته ای یک راکتور هسته ای است. گرمای آزاد شده در راکتور در نتیجه واکنش زنجیره ایبا شکافت هسته برخی عناصر سنگین، مانند نیروگاه های حرارتی معمولی (TPP) به الکتریسیته تبدیل می شود. بر خلاف نیروگاه های حرارتی که با سوخت های فسیلی کار می کنند، نیروگاه های هسته ای کار می کنند سوخت هسته ای(عمدتاً 233U، 235U، 239Pu مشخص شده است که منابع انرژی جهان از سوخت هسته ای (اورانیوم، پلوتونیوم و غیره) به طور قابل توجهی از منابع انرژی ذخایر طبیعی سوخت آلی (نفت، زغال سنگ، گاز طبیعی و غیره) فراتر می رود. ). این امر چشم‌اندازهای گسترده‌ای را برای برآوردن نیازهای رو به رشد سوخت ایجاد می‌کند. گیاهان علیرغم کشف ذخایر جدید سوخت آلی و بهبود روشهای استخراج آن، در دنیا تمایل به افزایش نسبی قیمت تمام شده آن وجود دارد. این سخت ترین شرایط را برای کشورهایی با ذخایر محدود سوخت های فسیلی ایجاد می کند. نیاز آشکار به توسعه سریع انرژی هسته ای وجود دارد که در حال حاضر جایگاه برجسته ای در تراز انرژی تعدادی از کشورهای صنعتی در سراسر جهان به خود اختصاص داده است.

نمودار شماتیک یک نیروگاه هسته ای با راکتور هسته ای خنک کننده آب، در شکل نشان داده شده است. 2. گرمای تولید شده در هستهراکتور خنک کننده،توسط آب از مدار اول جذب می شود که توسط یک پمپ گردش خون از طریق راکتور پمپ می شود و آب گرم شده از راکتور وارد مبدل حرارتی (مولد بخار) می شود. 3, جایی که گرمای دریافتی در راکتور را به آب مدار دوم منتقل می کند. آب مدار دوم در مولد بخار تبخیر می شود و بخار تشکیل می شود که سپس وارد توربین می شود. 4.

اغلب، 4 نوع راکتور نوترونی حرارتی در نیروگاه های هسته ای استفاده می شود:

1) آب-آب با آب معمولی به عنوان تعدیل کننده و خنک کننده.

2) گرافیت آب با خنک کننده آب و تعدیل کننده گرافیت؛

3) آب سنگین با خنک کننده آب و آب سنگین به عنوان تعدیل کننده؛

4) گرافیتو - گاز با خنک کننده گاز و تعدیل کننده گرافیت.

انتخاب نوع راکتوری که عمدتاً مورد استفاده قرار می گیرد عمدتاً با تجربه انباشته شده در راکتور حامل و همچنین در دسترس بودن تجهیزات صنعتی لازم، مواد خام و غیره تعیین می شود.

راکتور و سیستم های سرویس دهی آن عبارتند از: خود راکتور با حفاظت بیولوژیکی , مبدل های حرارتی، پمپ ها یا واحدهای دمنده گاز که مایع خنک کننده را به گردش در می آورند، خطوط لوله و اتصالات برای مدار گردش خون، دستگاه هایی برای بارگیری مجدد سوخت هسته ای، سیستم های تهویه ویژه، خنک کننده اضطراری و غیره.

برای محافظت از پرسنل نیروگاه هسته ای از قرار گرفتن در معرض تشعشعات، راکتور توسط حفاظت بیولوژیکی احاطه شده است که مواد اصلی آن بتن، آب و ماسه مارپیچ است. تجهیزات مدار راکتور باید کاملاً آب بندی شوند. سیستمی برای نظارت بر مکان های احتمالی نشت مایع خنک کننده ارائه شده است تا اطمینان حاصل شود که نشت و قطع شدن مدار منجر به انتشار رادیواکتیو و آلودگی محوطه نیروگاه هسته ای و اطراف آن نمی شود. هوای رادیواکتیو و مقدار کمی بخار خنک کننده که در اثر نشت از مدار ایجاد می شود، توسط یک سیستم تهویه مخصوص از اتاق های بدون مراقبت نیروگاه هسته ای خارج می شود که در آن فیلترهای تمیزکننده و نگهداری مخازن گاز برای از بین بردن احتمال آلودگی هوا در نظر گرفته شده است. . انطباق با قوانین ایمنی پرتو توسط پرسنل NPP توسط سرویس کنترل دزیمتری نظارت می شود.

وجود سیستم های حفاظت بیولوژیکی، سیستم های تهویه ویژه و خنک کننده اضطراری و سرویس نظارت بر تشعشعات، حفاظت کامل پرسنل عملیات NPP را در برابر اثرات مضر تشعشعات رادیواکتیو ممکن می سازد.

نیروگاه های هسته ای که بیشترین آنهاست ظاهر مدرننیروگاه ها نسبت به انواع دیگر نیروگاه ها دارای تعدادی مزیت قابل توجه هستند: وقتی شرایط عادیعملکرد آنها اصلا آلودگی ندارند محیط، نیازی به اتصال به منبع مواد خام ندارند و بر این اساس، تقریباً در هر مکانی می توان آن را قرار داد. ظرفیت واحدهای جدید برق تقریباً برابر با ظرفیت یک نیروگاه برق آبی متوسط ​​است، با این حال، ضریب استفاده از ظرفیت نصب شده در یک نیروگاه هسته ای (80٪) به طور قابل توجهی بیش از این رقم برای یک نیروگاه برق آبی یا نیروگاه حرارتی است.

نیروگاه های هسته ای عملاً در شرایط عملیاتی معمولی هیچ ضرر قابل توجهی ندارند، با این حال، نمی توان خطر نیروگاه های هسته ای را در شرایط فورس ماژور احتمالی متوجه نشد: زلزله، طوفان، و غیره - در اینجا مدل های قدیمی واحدهای نیرو نشان می دهند. خطر بالقوهآلودگی تابشی مناطق به دلیل گرمای بیش از حد کنترل نشده راکتور.

منابع انرژی جایگزین.

انرژی خورشید

اخیراً علاقه به مشکل استفاده از انرژی خورشیدی به شدت افزایش یافته است، زیرا پتانسیل انرژی مبتنی بر استفاده از تابش مستقیم خورشید بسیار زیاد است.

ساده ترین جمع کننده تابش خورشیدی یک ورق فلزی سیاه شده (معمولاً آلومینیومی) است که در داخل آن لوله هایی با مایع در گردش وجود دارد. با گرم شدن توسط انرژی خورشیدی جذب شده توسط کلکتور، مایع برای استفاده مستقیم عرضه می شود.

انرژی خورشیدی یکی از پرمصرف ترین انواع تولید انرژی است. استفاده در مقیاس وسیع از انرژی خورشیدی مستلزم افزایش عظیم نیاز به مواد، و در نتیجه، منابع نیروی کار برای استخراج مواد خام، غنی سازی آنها، به دست آوردن مواد، ساخت هلیواستات، کلکتورها، سایر تجهیزات و حمل و نقل آنها است.

تا کنون، انرژی الکتریکی تولید شده توسط پرتوهای خورشید بسیار گرانتر از انرژی حاصل از روش های سنتی است. دانشمندان امیدوارند آزمایش هایی که در تاسیسات و ایستگاه های آزمایشی انجام می دهند نه تنها به حل مشکلات فنی، بلکه مشکلات اقتصادی نیز کمک کند.

انرژی باد.

انرژی توده های هوا در حال حرکت بسیار زیاد است. ذخایر انرژی باد بیش از صد برابر بیشتر از ذخایر انرژی آبی تمام رودخانه های روی کره زمین است. بادها به طور مداوم و در همه جای زمین می وزند. شرایط آب و هوایی امکان توسعه انرژی باد را در یک قلمرو وسیع فراهم می کند.

امروزه موتورهای بادی تنها یک هزارم انرژی مورد نیاز جهان را پوشش می دهند. بنابراین، متخصصان ساخت هواپیما که می دانند چگونه مناسب ترین پروفیل تیغه را انتخاب کنند و آن را در یک تونل باد مطالعه کنند، در ایجاد طراحی چرخ باد، قلب هر نیروگاه بادی نقش دارند. با تلاش دانشمندان و مهندسان، طرح های متنوعی از توربین های بادی مدرن ایجاد شده است.

انرژی زمین.

از زمان های قدیم، مردم در مورد تظاهرات خود به خودی انرژی غول پیکر پنهان در سطح زمین می دانستند. خاطرات بشر افسانه هایی را در مورد فوران های آتشفشانی فاجعه بار که جان میلیون ها انسان را گرفت و ظاهر بسیاری از مکان های روی زمین را غیرقابل تشخیص تغییر داد حفظ می کند. قدرت فوران حتی یک آتشفشان نسبتاً کوچک بسیار زیاد است. درست است که نیازی به صحبت در مورد استفاده مستقیم از انرژی فوران های آتشفشانی نیست.

انرژی زمین نه تنها برای گرم کردن اماکن، همانطور که در ایسلند وجود دارد، بلکه برای تولید برق با استفاده از چشمه های آب گرم زیرزمینی نیز برای مدت طولانی کار می کند. اولین نیروگاه از این دست که هنوز هم بسیار کم مصرف است، در سال 1904 در شهر کوچک ایتالیایی لاردرلو ساخته شد. به تدریج، قدرت نیروگاه افزایش یافت، واحدهای جدید بیشتری به بهره برداری رسید، از منابع جدید آب گرم استفاده شد و امروز قدرت نیروگاه در حال حاضر به ارزش چشمگیر 360 هزار کیلووات رسیده است.

انتقال برق.

مبدل ها.

شما یک یخچال ZIL خریداری کرده اید. فروشنده به شما هشدار داد که یخچال برای ولتاژ برق 220 ولت طراحی شده است. و در خانه شما ولتاژ برق 127 ولت است. وضعیت ناامیدکننده ای؟ اصلا. فقط باید یک هزینه اضافی بکنید و یک ترانسفورماتور بخرید.

تبدیل کننده- دستگاهی بسیار ساده که به شما امکان افزایش و کاهش ولتاژ را می دهد. تبدیل جریان متناوب با استفاده از ترانسفورماتور انجام می شود. ترانسفورماتورها برای اولین بار در سال 1878 توسط شهید روسی P. N. Yablochkov برای تغذیه "شمع های الکتریکی" که او اختراع کرد، یک منبع نور جدید در آن زمان استفاده شد. ایده P N. Yablochkov توسط کارمند دانشگاه مسکو I. F. Usagin که ترانسفورماتورهای بهبود یافته را طراحی کرد.

ترانسفورماتور از یک هسته آهنی بسته تشکیل شده است که دو سیم پیچ (گاهی بیشتر) با سیم پیچی روی آن قرار می گیرد (شکل 1). یکی از سیم پیچ ها به نام سیم پیچ اولیه به منبع ولتاژ متناوب متصل است. سیم پیچ دوم، که "بار" به آن متصل است، یعنی ابزار و وسایلی که برق مصرف می کنند، ثانویه نامیده می شود.

Fig.1 Fig.2

نمودار یک ترانسفورماتور با دو سیم پیچ در شکل 2 نشان داده شده است، و نامگذاری غیر متعارف اتخاذ شده برای آن در شکل نشان داده شده است. 3.

عمل ترانسفورماتور بر اساس پدیده القای الکترومغناطیسی است. هنگامی که جریان متناوب از سیم پیچ اولیه عبور می کند، یک شار مغناطیسی متناوب در هسته آهنی ظاهر می شود که emf القایی را در هر سیم پیچ تحریک می کند هVهر چرخش سیم پیچ اولیه یا ثانویه طبق قانون فارادی با فرمول تعیین می شود:

e = -Δ F/Δ تی

اگر اف= Ф0соsωt، سپس

e = ω Ф0گناهω تی، یا

e =Eگناهω تی,

جایی که E=ω Ф0 دامنه EMF در یک نوبت است.

در سیم پیچ اولیه که دارد p1چرخش، EMF القایی کل ه1 مساوی با p1e.

یک EMF کل در سیم پیچ ثانویه وجود دارد. e2مساوی با p2e،جایی که n2- تعداد دورهای این سیم پیچ.

نتیجه می شود که

ه1 e2 = n1n2. (1)

مقدار ولتاژ تو1 , به سیم پیچ اولیه و EMF اعمال می شود ه1 باید برابر با افت ولتاژ در سیم پیچ اولیه باشد:

تو1 + ه1 = من1 آر1 , جایی که آر1 - مقاومت فعال سیم پیچ، و من1 - قدرت فعلی در آن. این معادله مستقیماً از معادله کلی پیروی می کند. به طور معمول، مقاومت فعال سیم پیچ کوچک است و من1 آر1 می توان نادیده گرفت. از همین رو

تو1 ≈ -ه1 . (2)

هنگامی که سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور باز است، جریانی در آن جریان ندارد و رابطه زیر برقرار است:

تو2 ≈ - ه2 . (3)

از آنجایی که مقادیر آنی emf ه1 و ه2 تغییر در فاز، سپس نسبت آنها در فرمول (1) را می توان با نسبت مقادیر موثر جایگزین کرد. E1 وE2 از این EMF ها یا با در نظر گرفتن برابری های (2) و (3)، نسبت مقادیر ولتاژ موثر U 1 و شما 2 .

U 1 /U 2 = E1 / E2 = n1 / n2 = ک. (4)

اندازه کنسبت تبدیل نامیده می شود. اگر ک> 1، سپس ترانسفورماتور به سمت پایین می رود، زمانی که ک<1 - افزایش می یابد

هنگامی که مدار سیم پیچ ثانویه بسته می شود، جریان در آن جریان می یابد. سپس نسبت تو2 ≈ - ه2 دیگر دقیقاً انجام نمی شود و بر این اساس ارتباط بین U 1 و شما 2 پیچیده تر از رابطه (4) می شود.

طبق قانون پایستگی انرژی، توان در مدار اولیه باید برابر با توان مدار ثانویه باشد:

U 1 من1 = U 2 من2, (5)

جایی که من1 و من2 - مقادیر موثر نیرو در سیم پیچ های اولیه و ثانویه.

نتیجه می شود که

U 1 /U 2 = من1 / من2 . (6)

یعنی با چندین بار افزایش ولتاژ به کمک ترانسفورماتور، جریان را به همان تعداد (و بالعکس) کاهش می دهیم.

با توجه به تلفات انرژی اجتناب ناپذیر ناشی از انتشار حرارت در سیم پیچ ها و هسته آهنی، معادلات (5) و (6) تقریباً برآورده می شوند. با این حال، در ترانسفورماتورهای قدرتمند مدرن، کل تلفات از 2-3٪ تجاوز نمی کند.

در تمرین روزمره، ما اغلب باید با ترانسفورماتورها سر و کار داشته باشیم. علاوه بر آن دسته از ترانسفورماتورهایی که خواه ناخواه از آنها استفاده می کنیم به دلیل اینکه دستگاه های صنعتی برای یک ولتاژ طراحی شده اند و شبکه شهری از ولتاژ دیگری استفاده می کند، باید با بوبین خودرو نیز سر و کار داشته باشیم. بوبین یک ترانسفورماتور استپ آپ است. برای ایجاد جرقه ای که مخلوط کار را شعله ور می کند، ولتاژ بالایی لازم است که پس از تبدیل جریان مستقیم باتری به جریان متناوب با استفاده از قطع کننده، ولتاژ بالایی لازم است انرژی مورد استفاده برای گرم کردن ترانسفورماتور، با افزایش ولتاژ، قدرت جریان کاهش می یابد و بالعکس.

ماشین های جوشکاری به ترانسفورماتورهای کاهنده نیاز دارند. جوشکاری نیاز به جریان های بسیار بالایی دارد و ترانسفورماتور دستگاه جوش تنها یک دور خروجی دارد.

احتمالا متوجه شده اید که هسته ترانسفورماتور از ورقه های نازک فولادی ساخته شده است. این کار به گونه ای انجام می شود که در هنگام تبدیل ولتاژ انرژی از دست نرود. در مواد ورق، جریان های گردابی نقش کمتری نسبت به مواد جامد دارند.

در خانه شما با ترانسفورماتورهای کوچک سر و کار دارید. در مورد ترانسفورماتورهای قدرتمند، آنها ساختارهای عظیمی هستند. در این موارد، هسته با سیم پیچی در مخزن پر از روغن خنک کننده قرار می گیرد.

انتقال برق

مصرف کنندگان برق همه جا هستند. در مکان های نسبتا کمی نزدیک به منابع سوخت و منابع آبی تولید می شود. بنابراین نیاز به انتقال الکتریسیته در مسافت هایی که گاهی به صدها کیلومتر می رسد وجود دارد.

اما انتقال برق در فواصل طولانی با تلفات قابل توجهی همراه است. واقعیت این است که با عبور جریان از خطوط برق، آنها را گرم می کند. مطابق با قانون ژول-لنز، انرژی صرف شده برای گرم کردن سیم های خط با فرمول تعیین می شود.

که در آن R مقاومت خط است. با طول خط بزرگ، انتقال انرژی ممکن است به طور کلی بی سود شود. برای کاهش تلفات، البته می توانید مسیر کاهش مقاومت R خط را با افزایش سطح مقطع سیم ها دنبال کنید. اما برای کاهش R، مثلاً 100 برابر، باید جرم سیم را 100 برابر افزایش دهید. واضح است که نمی توان چنین مصرف زیادی از فلزات غیرآهنی گران قیمت را مجاز دانست، چه رسد به مشکلات بستن سیم های سنگین روی دکل های بلند و غیره. بنابراین، تلفات انرژی در خط به روش دیگری کاهش می یابد: با کاهش جریان. در خط به عنوان مثال، کاهش 10 برابر جریان، مقدار گرمای آزاد شده در هادی ها را تا 100 برابر کاهش می دهد، یعنی همان اثری را که از سنگین کردن سیم صد برابر می شود، حاصل می شود.

از آنجایی که توان جریان متناسب با حاصلضرب جریان و ولتاژ است، برای حفظ توان ارسالی لازم است ولتاژ در خط انتقال افزایش یابد. علاوه بر این، هرچه خط انتقال طولانی تر باشد، استفاده از ولتاژ بالاتر سودآورتر است، به عنوان مثال، در خط انتقال فشار قوی Volzhskaya HPP - مسکو، ولتاژ 500 کیلو ولت استفاده می شود. در همین حال، ژنراتورهای جریان متناوب در ولتاژهای بیش از 16-20 کیلو ولت ساخته می شوند، زیرا ولتاژهای بالاتر نیاز به اقدامات ویژه پیچیده تری برای عایق بندی سیم پیچ ها و سایر قسمت های ژنراتور دارند.

به همین دلیل است که ترانسفورماتورهای افزایش دهنده در نیروگاه های بزرگ نصب می شوند. ترانسفورماتور به همان میزانی که جریان را کاهش می دهد، ولتاژ خط را افزایش می دهد. از دست دادن قدرت اندک است.

برای استفاده مستقیم از الکتریسیته در موتورهای محرک الکتریکی ماشین ابزار، شبکه های روشنایی و سایر اهداف، ولتاژ انتهای خط باید کاهش یابد. این امر با استفاده از ترانسفورماتورهای کاهنده به دست می آید. علاوه بر این، معمولاً کاهش ولتاژ و بر این اساس، افزایش جریان در چندین مرحله اتفاق می افتد. در هر مرحله، ولتاژ کمتر و کمتر می شود، قلمرو تحت پوشش شبکه الکتریکی گسترده تر می شود. نمودار انتقال و توزیع برق در شکل نشان داده شده است.

نیروگاه های برق در تعدادی از مناطق کشور توسط خطوط انتقال فشار قوی به هم متصل می شوند و شبکه برق مشترکی را تشکیل می دهند که مصرف کنندگان به آن متصل می شوند. چنین ارتباطی سیستم انرژی نامیده می شود. سیستم قدرت تامین بی وقفه انرژی مصرف کنندگان را بدون توجه به موقعیت مکانی آنها تضمین می کند.

استفاده از برق.

استفاده از برق در زمینه های مختلف علوم

قرن بیستم به قرنی تبدیل شد که علم به تمام حوزه های جامعه هجوم می آورد: اقتصاد، سیاست، فرهنگ، آموزش و پرورش و غیره. طبیعتاً علم به طور مستقیم بر توسعه انرژی و دامنه کاربرد برق تأثیر می گذارد. علم از یک سو به گسترش دامنه کاربرد انرژی الکتریکی و در نتیجه افزایش مصرف آن کمک می کند، اما از سوی دیگر، در عصری که استفاده بی حد و حصر از منابع انرژی تجدید ناپذیر برای نسل های آینده خطری را به همراه دارد، ضروری است. وظایف علم توسعه فناوری های صرفه جویی در انرژی و اجرای آنها در زندگی است.

بیایید با استفاده از مثال های خاص به این سوالات نگاه کنیم. حدود 80 درصد رشد تولید ناخالص داخلی (تولید ناخالص داخلی) کشورهای توسعه یافتهاز طریق نوآوری فنی به دست آمده است که بیشتر آن مربوط به استفاده از برق است. همه چیز جدید در صنعت، کشاورزی و زندگی روزمره به لطف پیشرفت های جدید در شاخه های مختلف علم به ما می رسد.

بیشتر پیشرفت های علمی با محاسبات نظری آغاز می شود. اما اگر در قرن نوزدهم این محاسبات با قلم و کاغذ انجام می شد، در عصر STR (انقلاب علمی و فناوری) همه محاسبات نظری، انتخاب و تحلیل داده های علمی و حتی تحلیل زبانی آثار ادبی انجام می شد. با استفاده از رایانه ها (کامپیوترهای الکترونیکی) که با انرژی الکتریکی کار می کنند، برای انتقال آن از راه دور و استفاده از آن راحت تر است. اما اگر در ابتدا از رایانه برای محاسبات علمی استفاده می شد، اکنون رایانه ها از علم جان گرفته اند.

اکنون آنها در تمام زمینه های فعالیت انسانی استفاده می شوند: برای ضبط و ذخیره اطلاعات، ایجاد آرشیو، تهیه و ویرایش متون، انجام کارهای طراحی و گرافیک، خودکارسازی تولید و کشاورزی. الکترونیکی شدن و اتوماسیون تولید مهمترین پیامدهای انقلاب صنعتی دوم یا میکروالکترونیکی در اقتصاد کشورهای توسعه یافته است. توسعه اتوماسیون پیچیده از نظر کیفی مستقیماً با میکروالکترونیک مرتبط است مرحله جدیدکه با اختراع ریزپردازنده در سال 1971 آغاز شد - یک دستگاه منطقی میکروالکترونیک که در دستگاه های مختلف برای کنترل عملکرد آنها ساخته شده است.

ریزپردازنده ها رشد رباتیک را تسریع کرده اند. اکثر ربات‌هایی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می‌گیرند از نسل اول هستند و برای جوشکاری، برش، پرس، پوشش و غیره استفاده می‌شوند. ربات های نسل دومی که جایگزین آن ها می شوند مجهز به دستگاه هایی برای تشخیص محیط هستند. "روشنفکران" روباتیک نسل سوم "ببینند"، "احساس کنند"، "شنوند". دانشمندان و مهندسان انرژی هسته‌ای، اکتشاف فضا، حمل‌ونقل، تجارت، انبارداری، مراقبت‌های پزشکی، پردازش زباله و توسعه منابع اقیانوسی را از اولویت‌دارترین حوزه‌های کاربرد روبات‌ها نام می‌برند. اکثر ربات ها با انرژی الکتریکی کار می کنند، اما افزایش مصرف برق توسط ربات ها با کاهش مصرف انرژی در بسیاری از فرآیندهای تولید انرژی بر به دلیل معرفی روش های منطقی تر و فرآیندهای فناوری جدید صرفه جویی در انرژی جبران می شود.

اما بیایید به علم برگردیم، همه پیشرفت های نظری جدید، پس از محاسبات کامپیوتری، به صورت تجربی آزمایش می شوند. و به عنوان یک قاعده، در این مرحله، تحقیقات با استفاده از اندازه گیری های فیزیکی، تجزیه و تحلیل شیمیایی و غیره انجام می شود. در اینجا، ابزارهای تحقیقات علمی متنوع هستند - ابزارهای اندازه گیری متعدد، شتاب دهنده ها، میکروسکوپ های الکترونی، اسکنرهای تصویربرداری تشدید مغناطیسی و غیره. بخش عمده ای از این ابزارهای علوم تجربی بر اساس انرژی الکتریکی کار می کنند.

علم در زمینه ارتباطات و ارتباطات بسیار سریع در حال توسعه است. ارتباطات ماهواره ای دیگر تنها به عنوان یک وسیله ارتباط بین المللی استفاده نمی شود، بلکه در زندگی روزمره نیز استفاده می شود. دیش های ماهواره ایدر شهر ما غیر معمول نیست وسایل ارتباطی جدید، مانند فناوری فیبر، می تواند به میزان قابل توجهی تلفات انرژی را در فرآیند انتقال سیگنال در فواصل طولانی کاهش دهد.

علم از حوزه مدیریت عبور نکرده است. با توسعه پیشرفت علمی و فناوری و گسترش حوزه های تولیدی و غیرتولیدی فعالیت های انسانی، مدیریت شروع به ایفای نقش مهم فزاینده ای در افزایش کارایی آنها می کند. از نوعی هنر که تا همین اواخر مبتنی بر تجربه و شهود بود، اخیراً مدیریت به یک علم تبدیل شده است. علم مدیریت، قوانین کلی دریافت، ذخیره، انتقال و پردازش اطلاعات را سایبرنتیک می نامند. این اصطلاح از کلمات یونانی "سکاندار"، "سکاندار" در آثار فیلسوفان یونان باستان یافت می شود. با این حال، تولد دوباره آن در واقع در سال 1948 و پس از انتشار کتاب "سایبرنتیک" توسط دانشمند آمریکایی نوربرت وینر رخ داد.

قبل از شروع انقلاب "سایبرنتیک" فقط علوم کامپیوتر کاغذی وجود داشت که ابزار اصلی درک آن مغز انسان بود و از برق استفاده نمی کرد. انقلاب "سایبرنتیک" اساساً متفاوتی را به وجود آورد - انفورماتیک ماشینی، مطابق با جریان های غول پیکر اطلاعات، که منبع انرژی آن الکتریسیته است تشکیل یک ساختار اطلاعاتی پیچیده این شامل سیستم‌های کنترل خودکار (سیستم‌های کنترل خودکار)، بانک‌های اطلاعاتی، پایگاه‌های اطلاعاتی خودکار، مراکز کامپیوتری، پایانه‌های ویدئویی، دستگاه‌های کپی و فوتوتلگراف، سیستم‌های اطلاعات ملی، ماهواره‌ها و سیستم‌های ارتباطی فیبر نوری پرسرعت است - همه اینها به طور نامحدود گسترش یافته است. دامنه استفاده از برق

بسیاری از دانشمندان بر این باورند که در این مورد ما در مورد یک تمدن جدید "اطلاعاتی" صحبت می کنیم که جایگزین سازمان سنتی یک جامعه از نوع صنعتی می شود. این تخصص با ویژگی های مهم زیر مشخص می شود:

· استفاده گسترده از فناوری اطلاعات در تولیدات مادی و غیر مادی، در زمینه علم، آموزش، بهداشت و درمان و غیره.

· وجود شبکه گسترده ای از بانک های داده مختلف، از جمله بانک های عمومی.

· تبدیل اطلاعات به یکی از مهمترین عوامل توسعه اقتصادی، ملی و فردی.

· گردش آزاد اطلاعات در جامعه.

چنین انتقالی از یک جامعه صنعتی به یک "تمدن اطلاعاتی" عمدتاً به دلیل توسعه انرژی و ارائه نوع مناسب انرژی برای انتقال و استفاده - انرژی الکتریکی امکان پذیر شد.

برق در تولید.

جامعه مدرن را نمی توان بدون برقی شدن فعالیت های تولیدی تصور کرد. در اواخر دهه 80 بیش از 1/3 کل مصرف انرژی در جهان به صورت انرژی الکتریکی انجام می شد. تا آغاز قرن آینده، این سهم ممکن است به 1/2 افزایش یابد. این افزایش مصرف برق در درجه اول با افزایش مصرف آن در صنعت مرتبط است. بخش اصلی شرکت های صنعتیبا انرژی الکتریکی کار می کند مصرف بالای برق برای صنایع انرژی بر مانند متالورژی، آلومینیوم و مهندسی مکانیک معمول است.

برق در خانه.

برق یک دستیار جدایی ناپذیر در زندگی روزمره است. ما هر روز با او سروکار داریم و احتمالاً نمی توانیم زندگی خود را بدون او تصور کنیم. یادت باشه آخرین باری که چراغت خاموش شد یعنی برق به خونه ات نمیومد، یادت باشه چطور قسم خوردی که وقت نکردی کاری انجام بدی و به نور احتیاج داری، به تلویزیون و کتری و یک دسته نیاز داری. از سایر وسایل برقی به هر حال، اگر قرار بود برای همیشه قدرت را از دست بدهیم، به آن دوران باستانی برمی‌گردیم که غذا روی آتش پخته می‌شد و در ویگوام‌های سرد زندگی می‌کردیم.

یک شعر کامل را می توان به اهمیت برق در زندگی ما اختصاص داد، آنقدر در زندگی ما مهم است و ما آنقدر به آن عادت کرده ایم. اگرچه دیگر متوجه ورود آن به خانه‌هایمان نمی‌شویم، اما وقتی خاموش می‌شود، بسیار ناراحت‌کننده می‌شود.

قدر برق را بدان!

کتابشناسی - فهرست کتب.

1. کتاب درسی توسط S.V. Gromov "فیزیک، کلاس 10." مسکو: روشنگری.

2. فرهنگ لغت دانشنامه یک فیزیکدان جوان. ترکیب. V.A. چویانوف، مسکو: آموزش.

3. Elion L., Wilkons U... Physics. مسکو: علم.

4. KoltunM. دنیای فیزیک مسکو

5. منابع انرژی. حقایق، مشکلات، راه حل ها. مسکو: علم و فناوری.

6. منابع انرژی غیر سنتی. مسکو: دانش.

7. Yudasin L.S... انرژی: مشکلات و امیدها. مسکو: روشنگری.

8. Podgorny A.N. انرژی هیدروژن. مسکو: علم.

استفاده از برق در زمینه های مختلف علوم
و تأثیر علم بر استفاده از برق در زندگی

قرن بیستم به قرنی تبدیل شد که علم به تمام عرصه‌های زندگی اجتماعی هجوم می‌آورد: اقتصاد، سیاست، فرهنگ، آموزش و پرورش و غیره. طبیعتاً علم به طور مستقیم بر توسعه انرژی و دامنه کاربرد برق تأثیر می گذارد. علم از یک سو به گسترش دامنه کاربرد انرژی الکتریکی و در نتیجه افزایش مصرف آن کمک می کند، اما از سوی دیگر، در عصری که استفاده بی حد و حصر از منابع انرژی تجدید ناپذیر برای نسل های آینده خطری را به همراه دارد، ضروری است. وظایف علم توسعه فناوری های صرفه جویی در انرژی و اجرای آنها در زندگی است.

بیایید با استفاده از مثال های خاص به این سوالات نگاه کنیم. حدود 80 درصد از رشد تولید ناخالص داخلی (تولید ناخالص داخلی) کشورهای توسعه یافته از طریق نوآوری فنی حاصل می شود که بخش عمده آن مربوط به استفاده از برق است. همه چیز جدید در صنعت، کشاورزی و زندگی روزمره به لطف پیشرفت های جدید در شاخه های مختلف علم به ما می رسد.

بیشتر پیشرفت های علمی با محاسبات نظری آغاز می شود. اما اگر در قرن نوزدهم این محاسبات با استفاده از قلم و کاغذ انجام می شد، در عصر STR (انقلاب علمی و فناوری) همه محاسبات نظری، انتخاب و تحلیل داده های علمی و حتی تحلیل زبانی آثار ادبی با استفاده از رایانه انجام می شد. (کامپیوترهای الکترونیکی) که با انرژی الکتریکی کار می کنند که برای انتقال آن از راه دور و استفاده از آن راحت ترین است. اما اگر در ابتدا از رایانه برای محاسبات علمی استفاده می شد، اکنون رایانه ها از علم به زندگی تبدیل شده اند.

اکنون آنها در تمام زمینه های فعالیت انسانی استفاده می شوند: برای ضبط و ذخیره اطلاعات، ایجاد آرشیو، تهیه و ویرایش متون، انجام کارهای طراحی و گرافیک، خودکارسازی تولید و کشاورزی. الکترونیکی شدن و اتوماسیون تولید مهمترین پیامدهای انقلاب صنعتی دوم یا میکروالکترونیکی در اقتصاد کشورهای توسعه یافته است. توسعه اتوماسیون پیچیده مستقیماً با میکروالکترونیک مرتبط است ، مرحله کیفی جدیدی از آن پس از اختراع ریزپردازنده در سال 1971 آغاز شد - یک دستگاه منطقی میکروالکترونیکی که در دستگاه های مختلف برای کنترل عملکرد آنها ساخته شده است.

ریزپردازنده ها رشد رباتیک را تسریع کرده اند. بیشتر ربات‌هایی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند متعلق به نسل اول هستند و در جوشکاری، برش، پرس، پوشش و غیره استفاده می‌شوند. ربات‌های نسل دومی که جایگزین آن‌ها می‌شوند، مجهز به دستگاه‌هایی برای تشخیص محیط هستند. و ربات‌های «هوشمند» نسل سوم «دیدن»، «احساس» و «شنیدن» خواهند بود. دانشمندان و مهندسان انرژی هسته‌ای، اکتشاف فضا، حمل‌ونقل، تجارت، انبارداری، مراقبت‌های پزشکی، پردازش زباله و توسعه غنای کف اقیانوس‌ها را از بالاترین اولویت‌ها برای استفاده از روبات‌ها نام می‌برند. اکثر ربات ها با انرژی الکتریکی کار می کنند، اما افزایش مصرف برق توسط ربات ها با کاهش هزینه های انرژی در بسیاری از فرآیندهای تولید انرژی بر به دلیل معرفی روش های منطقی تر و فرآیندهای فناوری جدید صرفه جویی در انرژی جبران می شود.

اما بیایید به علم برگردیم. تمام پیشرفت های نظری جدید پس از محاسبات کامپیوتری به صورت تجربی آزمایش می شوند. و به عنوان یک قاعده، در این مرحله، تحقیقات با استفاده از اندازه گیری های فیزیکی، تجزیه و تحلیل شیمیایی و غیره انجام می شود. در اینجا، ابزارهای تحقیقات علمی متنوع هستند - ابزارهای اندازه گیری متعدد، شتاب دهنده ها، میکروسکوپ های الکترونی، تصویربرداری تشدید مغناطیسی و غیره. بخش عمده ای از این ابزارهای علوم تجربی با انرژی الکتریکی کار می کنند.

اما علم نه تنها از الکتریسیته در زمینه‌های نظری و تجربی خود استفاده می‌کند، ایده‌های علمی دائماً در زمینه سنتی فیزیک مرتبط با دریافت و انتقال برق به وجود می‌آیند. به عنوان مثال، دانشمندان در تلاش هستند تا ژنراتورهای الکتریکی را بدون قطعات چرخان ایجاد کنند. در موتورهای الکتریکی معمولی، جریان مستقیم باید به روتور داده شود تا "نیروی مغناطیسی" ایجاد شود. به یک آهنربای الکتریکی "که به عنوان روتور کار می کند" (سرعت چرخش آن به سه هزار دور در دقیقه می رسد) برقباید از طریق برس ها و حلقه های کربن رسانا تغذیه شود که به یکدیگر ساییده می شوند و به راحتی فرسوده می شوند. فیزیکدانان ایده جایگزینی روتور را با یک جت گازهای داغ، یک جت پلاسما، که در آن تعداد زیادی الکترون و یون آزاد وجود دارد، مطرح کردند. اگر چنین جت را بین قطب های یک آهنربای قوی عبور دهید، طبق قانون القای الکترومغناطیسیجریان الکتریکی در آن ایجاد می شود - از این گذشته ، جت در حال حرکت است. الکترودهایی که با کمک آنها باید جریان از جت داغ حذف شود، برخلاف برس های کربنی تاسیسات الکتریکی معمولی، می توانند ثابت باشند. نوع جدیدی از ماشین های الکتریکی ژنراتور مغناطیسی هیدرودینامیکی نامیده می شود.

در اواسط قرن بیستم، دانشمندان یک ژنراتور الکتروشیمیایی اصلی به نام پیل سوختی ساختند. دو گاز به صفحات الکترود پیل سوختی عرضه می شود - هیدروژن و اکسیژن. در الکترودهای پلاتین، گازها الکترون‌ها را به یک مدار الکتریکی خارجی می‌دهند، به یون تبدیل می‌شوند و در صورت ترکیب به آب تبدیل می‌شوند. هم برق و هم آب از سوخت گاز به دست می آید. منبع تغذیه راحت، آرام و تمیز برای سفرهای طولانی مدت، مانند فضا، جایی که هر دو محصول پیل سوختی به ویژه مورد نیاز هستند.

یکی دیگر از روش های اصلی تولید برق، که اخیراً رایج شده است، تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی "مستقیم" - با استفاده از تاسیسات فتوولتائیک (باتری های خورشیدی) است. ظهور "خانه های خورشیدی"، "گلخانه های خورشیدی"، "مزارع خورشیدی" با آنها همراه است. از چنین پنل های خورشیدی در فضا نیز برای تامین برق سفینه ها و ایستگاه ها استفاده می شود.

علم در زمینه ارتباطات و ارتباطات بسیار سریع در حال توسعه است. ارتباطات ماهواره ای دیگر تنها به عنوان یک وسیله ارتباط بین المللی استفاده نمی شود، بلکه در زندگی روزمره نیز استفاده می شود - بشقاب های ماهواره ای در شهر ما غیر معمول نیست. وسایل ارتباطی جدید، مانند فناوری فیبر، می تواند به میزان قابل توجهی تلفات انرژی را در فرآیند انتقال سیگنال در فواصل طولانی کاهش دهد.

علم از حوزه مدیریت عبور نکرده است. با توسعه پیشرفت علمی و فناوری و گسترش حوزه های تولیدی و غیرتولیدی فعالیت های انسانی، مدیریت شروع به ایفای نقش مهم فزاینده ای در افزایش کارایی آنها می کند. از نوعی هنر که تا همین اواخر مبتنی بر تجربه و شهود بود، امروزه مدیریت به یک علم تبدیل شده است. علم مدیریت، قوانین کلی دریافت، ذخیره، انتقال و پردازش اطلاعات را سایبرنتیک می نامند. این اصطلاح از کلمات یونانی "سکاندار"، "سکاندار" گرفته شده است. در آثار فیلسوفان یونان باستان یافت می شود. با این حال، تولد دوباره آن در واقع در سال 1948 و پس از انتشار کتاب "سایبرنتیک" توسط دانشمند آمریکایی نوربرت وینر رخ داد.

قبل از شروع انقلاب "سایبرنتیک" فقط علوم کامپیوتر کاغذی وجود داشت که ابزار اصلی درک آن مغز انسان بود و از برق استفاده نمی کرد. انقلاب "سایبرنتیک" اساساً متفاوتی را به وجود آورد - انفورماتیک ماشینی که مطابق با جریان های عظیم اطلاعات افزایش یافته است که منبع انرژی آن الکتریسیته است. ابزارهای کاملاً جدیدی برای به دست آوردن اطلاعات، انباشت، پردازش و انتقال آن ایجاد شده است که با هم یک ساختار اطلاعاتی پیچیده را تشکیل می دهند. این شامل سیستم‌های کنترل خودکار (سیستم‌های کنترل خودکار)، بانک‌های اطلاعاتی، پایگاه‌های اطلاعاتی خودکار، مراکز کامپیوتری، پایانه‌های ویدئویی، دستگاه‌های کپی و فوتوتلگراف، سیستم‌های اطلاعات ملی، ماهواره‌ها و سیستم‌های ارتباطی فیبر نوری پرسرعت است - همه اینها به طور نامحدود گسترش یافته است. دامنه استفاده از برق

بسیاری از دانشمندان بر این باورند که در این مورد ما در مورد یک تمدن جدید "اطلاعاتی" صحبت می کنیم که جایگزین سازمان سنتی یک جامعه از نوع صنعتی می شود. این تخصص با ویژگی های مهم زیر مشخص می شود:

· استفاده گسترده از فناوری اطلاعات در تولیدات مادی و غیر مادی، در زمینه علوم، آموزش، بهداشت و درمان و غیره.

· وجود شبکه گسترده ای از بانک های داده مختلف، از جمله بانک های عمومی.

· تبدیل اطلاعات به یکی از مهم ترین عوامل توسعه اقتصادی، ملی و فردی.

· گردش آزاد اطلاعات در جامعه.

چنین انتقالی از یک جامعه صنعتی به یک "تمدن اطلاعاتی" عمدتاً به لطف توسعه انرژی و ارائه نوع مناسب انرژی برای انتقال و استفاده - انرژی الکتریکی امکان پذیر شد.

برق در تولید

جامعه مدرن را نمی توان بدون برقی شدن فعالیت های تولیدی تصور کرد. در اواخر دهه 80 بیش از 1/3 کل مصرف انرژی در جهان به صورت انرژی الکتریکی انجام می شد. تا آغاز قرن آینده، این سهم ممکن است به 1/2 افزایش یابد. این افزایش مصرف برق در درجه اول با افزایش مصرف آن در صنعت مرتبط است. بخش عمده ای از شرکت های صنعتی با انرژی الکتریکی کار می کنند. مصرف بالای برق برای صنایع انرژی بر مانند متالورژی، آلومینیوم و مهندسی مکانیک معمول است.

این مسئله استفاده بهینه از این انرژی را مطرح می کند. هنگام انتقال برق در فواصل طولانی، از تولید کننده به مصرف کننده، تلفات حرارتی در طول خط انتقال به نسبت مجذور جریان افزایش می یابد، یعنی. اگر جریان دو برابر شود، تلفات حرارتی 4 برابر افزایش می یابد. بنابراین، مطلوب است که جریان در خطوط کم باشد. برای انجام این کار، ولتاژ در خط انتقال افزایش می یابد. برق از طریق خطوطی که ولتاژ آن به صدها هزار ولت می رسد منتقل می شود. در نزدیکی شهرهایی که از خطوط انتقال انرژی دریافت می کنند، این ولتاژ با استفاده از یک ترانسفورماتور کاهنده تا چند هزار ولت افزایش می یابد. در خود شهر، در پست ها ولتاژ به 220 ولت کاهش می یابد.

کشور ما قلمرو بزرگی را اشغال می کند، تقریباً 12 منطقه زمانی. این بدان معنی است که در حالی که در برخی مناطق مصرف برق در حداکثر خود است، در برخی دیگر روز کاری به پایان رسیده و مصرف در حال کاهش است. برای استفاده منطقیاز برق تولید شده توسط نیروگاه ها، آنها در سیستم های برق مناطق جداگانه متحد می شوند: بخش اروپایی، سیبری، اورال، خاور دور و غیره. . اکنون سیستم های انرژی مختلف در یک سیستم انرژی واحد روسیه متحد شده اند.

فرصت بعدی برای استفاده موثر، کاهش مصرف انرژی با استفاده از فناوری های صرفه جویی در انرژی و تجهیزات مدرنی است که حداقل مقدار برق مصرف می کنند. نمونه ای از این می تواند تولید فولاد باشد. اگر در دهه 60، روش اصلی ذوب فولاد، روش کوره باز (72٪ از کل ذوب) بود، در دهه 90 این فناوری ذوب با روش های کارآمدتر جایگزین شد: تبدیل اکسیژن و فولادسازی با کوره الکتریکی.

ادبیات:

1. کلتون ام. دنیای فیزیک: ادبیات علمی و هنری. - م.: دت. lit., 1984.- 271 p.

2. Maksakovsky V.P. تصویر جغرافیایی جهان. قسمت 1. خصوصیات عمومی جهان - یاروسلاول: Verkh.-Volzh. کتاب انتشارات، 1374.- 320 ص.

3. Elion L., Wilkons U. Physics. - م.: ناوکا، 1967.- 808 ص.

4. فرهنگ لغت دانشنامه یک فیزیکدان جوان / Comp. V.A. چویانوف. - م.: پداگوژی، 1984.- 352 ص.

ولتاژ متناوب را می توان تبدیل کرد - افزایش یا کاهش داد.

دستگاه هایی که می توان از آنها برای تبدیل ولتاژ استفاده کردترانسفورماتور نامیده می شوند.عملکرد ترانسفورماتورها بر اساس پدیده القای الکترومغناطیسی

دستگاه ترانسفورماتور

ترانسفورماتور شامل هسته فرومغناطیسی که دو سیم پیچ روی آن قرار می گیرد.

سیم پیچ اولیه نامیده می شود سیم پیچ متصل به منبع ولتاژ متناوب U 1 .

سیم پیچ ثانویه نامیده می شود یک سیم پیچ که می تواند به دستگاه هایی که انرژی الکتریکی مصرف می کنند متصل شود.

دستگاه هایی که انرژی الکتریکی مصرف می کنند به عنوان یک بار عمل می کنند و یک ولتاژ متناوب U در آنها ایجاد می شود 2 .

اگر U 1 > U 2 ، آنترانسفورماتور ترانسفورماتور کاهنده نامیده می شود و اگر U 2 > U 1 - سپس افزایش می یابد.

اصل عملیات

یک جریان متناوب در سیم پیچ اولیه ایجاد می شود، بنابراین، یک شار مغناطیسی متناوب در آن ایجاد می شود. این شار در هسته فرومغناطیسی بسته است و در هر دور هر دو سیم پیچ نفوذ می کند. در هر یک از چرخش های هر دو سیم پیچ همان emf القایی ظاهر می شوده من 0 

اگر n 1 و n 2 به ترتیب تعداد چرخش های سیم پیچ اولیه و ثانویه باشد، پس

EMF القایی در سیم پیچ اولیه ه من 1 = n 1 * ه من 0  EMF القایی در سیم پیچ ثانویه ه من 2 = n 1 * ه من 0 

جایی کهه من 0  - Emf القایی که در یک دور سیم پیچ ثانویه و اولیه ایجاد می شود .

1. انتقال برق

پ
انتقال انرژی الکتریکی از نیروگاه ها به شهرهای بزرگ یا مراکز صنعتی در فواصل هزاران کیلومتری یک مشکل پیچیده علمی و فنی است. تلفات انرژی (قدرت) سیم های گرمایش را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد

برای کاهش تلفات ناشی از گرم شدن سیم ها، افزایش ولتاژ ضروری است. به طور معمول، خطوط برق برای ولتاژ 400-500 ساخته می شوند کیلوولت، در حالی که در خطوط جریان متناوب با فرکانس 50 استفاده می شود هرتز در شکل نموداری از خط انتقال برق از نیروگاه به مصرف کننده نشان داده شده است. این نمودار ایده ای از استفاده از ترانسفورماتورها در انتقال نیرو ارائه می دهد

41. میدان الکترومغناطیسی و امواج الکترومغناطیسی. سرعت امواج الکترومغناطیسی خواص امواج الکترومغناطیسی ایده های نظریه ماکسول

وجود امواج الکترومغناطیسی توسط فیزیکدان بزرگ انگلیسی جی. ماکسول در سال 1864 به صورت نظری پیش بینی شد. ماکسول این مفهوم را وارد فیزیک کرد میدان الکتریکی گردابو تفسیر جدیدی از قانون پیشنهاد کرد القای الکترومغناطیسی،در سال 1831 توسط فارادی کشف شد:

هر گونه تغییر در میدان مغناطیسی یک میدان الکتریکی گردابی در فضای اطراف ایجاد می کند .

ماکسول وجود فرآیند معکوس را فرض کرد:

یک میدان الکتریکی متغیر با زمان یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف ایجاد می کند.

پس از شروع، فرآیند تولید متقابل میدان های مغناطیسی و الکتریکی باید به طور مداوم ادامه یابد و مناطق بیشتری از فضا را جذب کند.

نتیجه:

شکل خاصی از ماده وجود دارد - میدان الکترومغناطیسی - که از میدان های الکتریکی و مغناطیسی گردابی تشکیل شده است که یکدیگر را تولید می کنند.

میدان الکترومغناطیسی مشخص می شود دو کمیت برداری - کششE میدان الکتریکی گرداب و القاءکه در میدان مغناطیسی.

فرآیند انتشار میدان های الکتریکی و مغناطیسی گردابی در فضا نامیده می شودموج الکترومغناطیسی.

فرضیه ماکسول فقط یک فرض نظری بود که تایید تجربی نداشت، اما ماکسول بر اساس آن موفق شد یک سیستم ثابت از معادلات را که تبدیل‌های متقابل میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی را توصیف می‌کند، بنویسد، یعنی سیستمی از معادلات. میدان الکترومغناطیسی (معادلات ماکسول)

الکترودینامیکس

پدیده القای الکترومغناطیسیعبارت است از وقوع جریان الکتریکی در مدار بسته زمانی که هر گونه تغییر در شار مغناطیسیاز طریق سطح محدود شده توسط این کانتور.

جریان متناوب-این یک جریان الکتریکی است که قدرت آن در طول زمان به نوعی تغییر می کند.

تبدیل کننده-این وسیله ای برای افزایش یا کاهش ولتاژ متناوب است.

1. تولید:

نیروگاه حرارتی (TPP)، نیروگاهی است که در نتیجه تبدیل انرژی حرارتی آزاد شده در طی احتراق سوخت های فسیلی، انرژی الکتریکی تولید می کند.

در نیروگاه های حرارتی، انرژی شیمیایی سوخت ابتدا به انرژی مکانیکی و سپس به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. سوخت چنین نیروگاهی می تواند زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، گاز، شیل نفتی و نفت کوره باشد.

2. انتقال:

ترانسفورماتور وسیله ای است که به شما امکان افزایش و کاهش ولتاژ را می دهد. تبدیل جریان متناوب با استفاده از ترانسفورماتور انجام می شود. ترانسفورماتور از یک هسته آهنی بسته تشکیل شده است که دو سیم پیچ (گاهی بیشتر) با سیم پیچی روی آن قرار می گیرد. یکی از سیم پیچ ها به نام سیم پیچ اولیه به منبع ولتاژ متناوب متصل است. سیم پیچ دوم، که "بار" به آن متصل است، یعنی ابزارها و وسایلی که برق مصرف می کنند، ثانویه نامیده می شود. عملکرد یک ترانسفورماتور بر اساس پدیده القای الکترومغناطیسی است. هنگامی که جریان متناوب از سیم پیچ اولیه عبور می کند، یک شار مغناطیسی متناوب در هسته آهنی ظاهر می شود که یک emf القایی را در هر سیم پیچ تحریک می کند.

3. مصرف:

الکترونیکی شدن و اتوماسیون تولید مهمترین پیامدهای انقلاب صنعتی دوم یا میکروالکترونیکی در اقتصاد کشورهای توسعه یافته است. توسعه اتوماسیون پیچیده مستقیماً با میکروالکترونیک مرتبط است ، مرحله کیفی جدیدی از آن پس از اختراع ریزپردازنده در سال 1971 آغاز شد - یک دستگاه منطقی میکروالکترونیکی که در دستگاه های مختلف برای کنترل عملکرد آنها ساخته شده است. علم در زمینه ارتباطات و ارتباطات بسیار سریع در حال توسعه است. ارتباطات ماهواره ای دیگر تنها به عنوان یک وسیله ارتباط بین المللی استفاده نمی شود، بلکه در زندگی روزمره نیز استفاده می شود - بشقاب های ماهواره ای در شهر غیر معمول نیستند.

مشکلات صرفه جویی در انرژیروسیه چشم اندازهای زیادی برای صرفه جویی در انرژی دارد و در عین حال یکی از بیهوده ترین کشورهای جهان است. صرفه جویی در انرژی به طور مستقیم به استفاده منطقی از منابع انرژی موجود بستگی دارد. تلفات عظیم انرژی برای مسکن و خدمات عمومی معمول است. به گفته کارشناسان، حدود 70 درصد از اتلاف حرارت به دلیل بی توجهی مصرف کنندگان رخ می دهد. اغلب، آپارتمان ها دارای باتری هایی هستند که بدون تنظیم برق نصب می شوند، در نتیجه آنها با ظرفیت کامل کار می کنند و ساکنان مجبورند پنجره ها را برای کاهش دمای اتاق باز کنند. برای تحقق پتانسیل صرفه جویی در انرژی در مسکن و خدمات عمومی، معرفی گسترده دستگاه های اندازه گیری، حرکت به سمت استانداردهای اجباری بهره وری انرژی برای ساختمان های جدید و بازسازی شده، مدرن سازی سیستم های تامین گرما برای ساختمان ها و سازه ها، معرفی روشنایی صرفه جویی در انرژی برنامه ریزی شده است. سیستم‌ها، معرفی دستگاه‌ها و فناوری‌های صرفه‌جویی در مصرف انرژی در دیگ‌خانه‌ها، تصفیه خانه‌های فاضلاب، شرکت‌های آبرسانی، اعطای حق به سازمان‌های بودجه‌ای برای دفع وجوه صرفه‌جویی شده در نتیجه اجرای طرح‌های صرفه‌جویی در انرژی برای مدت حداکثر 5 سال و موارد دیگر. .

اقدامات احتیاطی در هنگام کار با جریان الکتریکیجریان 25 ولت یا بیشتر برای انسان خطرناک در نظر گرفته می شود، در این شرایط، باید به وضوح بین ولتاژ و جریان تمایز قائل شد. این آخرین کسی است که می کشد. به عنوان مثال: جرقه های آبی تخلیه استاتیک دارای ولتاژ 7000 ولت هستند، اما قدرت ناچیز دارند، در حالی که ولتاژ سوکت 220 ولت، اما با جریان 10-16 A می تواند باعث مرگ شود. علاوه بر این، عبور جریان با نیروی 30-50 میلی آمپر از عضله قلب می تواند باعث فیبریلاسیون (فلتر) عضله قلب و ایست قلبی رفلکس شود. این که چگونه پایان خواهد یافت کاملاً روشن است. اگر جریان به قلب (و مسیرهای برق در بدن انسانبسیار عجیب هستند)، پس اثر آن می تواند باعث فلج عضلات تنفسی شود، که همچنین نوید خوبی ندارد.

میدان الکترومغناطیسی و امواج الکترومغناطیسی.میدان الکترومغناطیسی- شکل خاصی از ماده که از طریق آن برهمکنش بین ذرات باردار الکتریکی رخ می دهد.

موج الکترومغناطیسی- فرآیند انتشار میدان الکترومغناطیسی در فضا.

سرعت امواج الکترومغناطیسیطول موج ضریب سرعت تقسیم بر فرکانس است.

اصول ارتباطات رادیوییاصول ارتباط رادیویی به شرح زیر است. جریان الکتریکی متناوب با فرکانس بالا ایجاد شده در آنتن فرستنده باعث ایجاد یک میدان الکترومغناطیسی به سرعت در حال تغییر در فضای اطراف می شود که به شکل موج الکترومغناطیسی منتشر می شود. موج الکترومغناطیسی با رسیدن به آنتن گیرنده، جریان متناوب را در همان فرکانسی که فرستنده در آن کار می کند، در آن القا می کند.

دسته K: کار نصب برق

تولید انرژی الکتریکی

انرژی الکتریکی (الکتریسیته) پیشرفته ترین نوع انرژی است و در تمامی زمینه ها و شاخه های تولید مواد مورد استفاده قرار می گیرد. از مزایای آن می توان به امکان انتقال در فواصل طولانی و تبدیل به انواع دیگر انرژی (مکانیکی، حرارتی، شیمیایی، نور و ...) اشاره کرد.

انرژی الکتریکی در شرکت های ویژه تولید می شود - نیروگاه هایی که انواع دیگر انرژی را به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند: انرژی شیمیایی، سوخت، آب، باد، خورشیدی، انرژی هسته ای.

توانایی انتقال الکتریسیته در فواصل طولانی، ساخت نیروگاه‌ها را در نزدیکی مکان‌های سوخت یا رودخانه‌های پرآب ممکن می‌سازد، که مقرون به صرفه‌تر از انتقال مقادیر زیادی سوخت به نیروگاه‌های واقع در نزدیکی مصرف‌کنندگان برق است.

بسته به نوع انرژی مورد استفاده، نیروگاه ها به حرارتی، هیدرولیکی و هسته ای تقسیم می شوند. نیروگاه‌هایی که از انرژی باد و گرمای خورشیدی استفاده می‌کنند همچنان منابع انرژی کم مصرف هستند که اهمیت صنعتی ندارند.

مورد استفاده در نیروگاه های حرارتی انرژی حرارتیاز سوزاندن سوخت جامد (زغال سنگ، ذغال سنگ نارس، شیل نفتی)، مایع (نفت سوخت) و گاز (گاز طبیعی و کارخانه های متالورژی- کوره بلند و گاز کوره کک).

انرژی حرارتی با چرخش توربین به انرژی مکانیکی تبدیل می شود که در ژنراتور متصل به توربین به انرژی الکتریکی تبدیل می شود. ژنراتور به منبع برق تبدیل می شود. نیروگاه های حرارتی بر اساس نوع موتور اولیه متمایز می شوند: توربین بخار، موتور بخار، موتور احتراق داخلی، لوکوموبیل، توربین گاز. علاوه بر این، نیروگاه های توربین بخار به نیروگاه های چگالشی و گرمایشی تقسیم می شوند. ایستگاه های چگالش تنها انرژی الکتریکی را برای مصرف کنندگان تامین می کنند. بخار اگزوز یک چرخه خنک کننده را طی می کند و با تبدیل شدن به میعانات مجدداً به دیگ عرضه می شود.

تامین گرما و برق مصرف کنندگان توسط ایستگاه های گرمایشی به نام نیروگاه های ترکیبی حرارت و برق (CHP) انجام می شود. در این ایستگاه‌ها، انرژی حرارتی فقط تا حدی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود و عمدتاً برای تامین بخار و آب گرم شرکت‌های صنعتی و سایر مصرف‌کنندگان واقع در نزدیکی نیروگاه‌ها هزینه می‌شود.

نیروگاه های برق آبی (HPP) بر روی رودخانه ها ساخته می شوند که منبع انرژی تمام نشدنی برای نیروگاه ها هستند. آنها از ارتفاعات به مناطق پست سرازیر می شوند و بنابراین قادرند کارهای مکانیکی. نیروگاه های برق آبی با استفاده از فشار طبیعی آب بر روی رودخانه های کوهستانی ساخته می شوند. در رودخانه های دشتی به دلیل اختلاف سطح آب در دو طرف سد، فشار به صورت مصنوعی با ساخت سدها ایجاد می شود. موتورهای اولیه در نیروگاه های برق آبی، توربین های هیدرولیک هستند که در آنها انرژی جریان آب به انرژی مکانیکی تبدیل می شود.

آب پروانه توربین هیدرولیک و ژنراتور را می چرخاند، در حالی که انرژی مکانیکی توربین هیدرولیک به انرژی الکتریکی تولید شده توسط ژنراتور تبدیل می شود. ساخت نیروگاه برق آبی علاوه بر مشکل تولید برق، مجموعه ای از مشکلات دیگر با اهمیت اقتصادی ملی را حل می کند - بهبود کشتیرانی رودخانه ها، آبیاری و آبیاری زمین های خشک، بهبود آبرسانی به شهرها و شرکت های صنعتی. .

نیروگاه های هسته ای (NPP) به عنوان ایستگاه های توربین بخار حرارتی طبقه بندی می شوند که با سوخت آلی کار نمی کنند، اما از گرمای حاصل از شکافت هسته های اتم های سوخت هسته ای (سوخت) - اورانیوم یا پلوتونیوم به عنوان منبع انرژی استفاده می کنند. در نیروگاه های هسته ای نقش واحدهای دیگ بخار توسط راکتورهای هسته ایو ژنراتورهای بخار

تامین برق مصرف کنندگان عمدتاً از شبکه های الکتریکی که تعدادی نیروگاه را به هم وصل می کنند انجام می شود. بهره برداری موازی نیروگاه ها در یک شبکه برق مشترک، توزیع منطقی بار بین نیروگاه ها، اقتصادی ترین تولید برق، استفاده بهتر از ظرفیت نصب شده نیروگاه ها، افزایش قابلیت اطمینان منبع تغذیه مصرف کنندگان و تامین برق مورد نیاز را تضمین می کند. آنها با شاخص های کیفیت معمولی در فرکانس و ولتاژ.

نیاز به یکسان سازی ناشی از بار نابرابر نیروگاه ها است. تقاضای مصرف کننده برای برق نه تنها در طول روز، بلکه در طول روز نیز به شدت تغییر می کند زمان های مختلفاز سال. در زمستان مصرف برق برای روشنایی افزایش می یابد. که در کشاورزیبرق در مقادیر زیاد در تابستان برای کارهای مزرعه و آبیاری مورد نیاز است.

تفاوت در میزان بار ایستگاه ها به ویژه زمانی قابل توجه است که مناطق مصرف برق در جهت شرق به غرب به طور قابل توجهی از یکدیگر فاصله داشته باشند که با زمان بندی متفاوت ساعات حداکثر بار صبح و عصر توضیح داده می شود. برای اطمینان از تامین برق مطمئن برای مصرف کنندگان و استفاده کاملتر از توان نیروگاه های فعال در حالت های مختلفآنها با استفاده از شبکه های برق فشار قوی در انرژی یا سیستم های الکتریکی ترکیب می شوند.

مجموعه نیروگاه ها، خطوط انتقال نیرو و شبکه های گرمایشی و همچنین گیرنده های انرژی الکتریکی و حرارتی که با اشتراک رژیم و تداوم فرآیند تولید و مصرف انرژی الکتریکی و حرارتی به یکدیگر متصل می شوند، نامیده می شود. یک سیستم انرژی (سیستم انرژی). سیستم الکتریکی، متشکل از پست ها و خطوط برق با ولتاژهای مختلف، بخشی از سیستم انرژی است.

سیستم های انرژی مناطق جداگانه به نوبه خود برای عملیات موازی به هم متصل می شوند و سیستم های بزرگی را تشکیل می دهند، به عنوان مثال، سیستم انرژی یکپارچه (UES) بخش اروپایی اتحاد جماهیر شوروی، سیستم های یکپارچه سیبری، قزاقستان، آسیای مرکزیو غیره.

نیروگاه های ترکیبی حرارت و برق و نیروگاه های کارخانه معمولاً از طریق خطوط ولتاژ ژنراتور 6 و 10 کیلوولت یا خطوط ولتاژ بالاتر (35 کیلو ولت و بالاتر) از طریق پست های ترانسفورماتور به شبکه الکتریکی نزدیکترین سیستم برق متصل می شوند. انرژی تولید شده توسط نیروگاه های قدرتمند منطقه ای برای تامین مصرف کنندگان از طریق خطوط فشار قوی (110 کیلو ولت و بالاتر) به شبکه برق منتقل می شود.

- تولید انرژی الکتریکی