ההולכה והחלוקה של אנרגיה חשמלית מתבצעת על ידי רשתות חשמל - פנימיות (סדנאות) וחיצוניות. רשתות חיצוניות נקראות לעתים קרובות רשתות אינטרשופ (ספק כוח 3UR, 2UR ו-RP-10 kV נפרדים) או רשתות ראשיות (אספקת חשמל דרך מנהרות ובלוקים מ-6UR, 5UR עד 4UR). רשתות חיצוניות של עד 1 קילו וולט במפעלים תעשייתיים הינן בתפוצה מוגבלת (בעיקר רשתות תאורה חיצוניות).

הנחת מתבצעת עם חוטים מבודדים ובלתי מבודדים (חשופים) (בעיקר קווי חשמל עיליים). חוטים מבודדיםמתבצעים מוגנים - נדן מתכת או אחר מוחל מעל הבידוד החשמלי, המגן על הבידוד מפני נזק מכני. מוליכים מבודדים: חוטים, כבלים וחוטים. חוטים חשופים:אלומיניום, נחושת, פסי פסי פלדה, מוליכים, עגלות וחוטים חשופים.

עבור רשתות, נעשה שימוש בנחושת קשיחה, מכוסה בסרט תחמוצת דק, המספק עמידות טובה להשפעה של תנאי אטמוספירה ולהשפעות של תרכובות כימיות הכלולות בפליטות תעשייתיות. אלומיניום מושך קשה המשמש למטרות אלו מכוסה גם הוא בסרט, אך פוגע בקרבת הים ומספר תעשיות הקשורות לייצור או שימוש בחומצות. התנגדות חשמלית גדולה יותר, תכונות הרכבה ותפעול גרועות יותר, אך עלות נמוכה יותר בהשוואה לנחושת קובעים את היקף היישום שלה. מוליכי פלדה נדרשים להיות מגולוונים (תוספים עד 0.4% נחושת), הם משמשים בגלל הזולות שלהם, לעומסים נמוכים (ברשתות כפריות). עדיף להשתמש בדו מתכתיים, שבהם חוטי פלדה הנושאים עומס מכני מצופים מבחוץ בשכבת נחושת אלקטרוליטית או אלומיניום.

הובלת חשמל במערכות אספקת חשמל מתבצעת:

1) קווים עיליים - מכשירים להולכה והפצה של חשמל באמצעות חוטים הממוקמים באוויר הפתוח ומוצמדים בעזרת מבודדים ואביזרים לתמיכות או תושבות, מתלים על מבנים ומבנים הנדסיים (גשרים, גשרים עיליים, רחפות וכו'). ;

2) קווי כבלים - מכשירים להעברת כוח, המורכבים מכבל מקביל אחד או יותר עם שרוולי חיבור, נעילה וקצה (מסופים) ומהדקים;

3) מוליכים - מכשירים להולכה והפצה של חשמל, המורכבים ממוליכים לא מבודדים או מבודדים ומבודדים הקשורים אליהם, מעטפות מגן, אמצעי תאורה, מבנים תומכים או תומכים;

4) חיווט חשמלי - קבוצה של חוטים וכבלים עם מחברים קשורים, מבני מגן וחלקים תומכים.

החתכים של המוליכים של מכשירי ביוב החשמל נבחרים: א) על ידי חימום (בהתחשב במצבים רגילים, לאחר חירום, תיקון) עם זרם מקסימלי למשך חצי שעה; ב) צפיפות זרם כלכלית; ג) לפי תנאי הפעולה הדינמיים והחימום בזמן קצר חשמלי.

הערך המנורמל לחימום ולצפיפות הזרם הכלכלית j eq נקבע על ידי ה-PUE. על פי צפיפות הזרם הכלכלית, הם לא בוחרים: רשתות של מפעלים תעשייתיים ומבנים עד 1 קילו וולט בשעה ט מקסימוםעד 4000-5000; מסתעפים למקלטי חשמל בודדים ולנטלים עם מתח של עד 1 קילו וולט; רשתות תאורה של מפעלי תעשייה, מגורים ומבני ציבור; פסים ופסים של מתג חיצוני ו-3RU של כל המתחים; רשתות של מבנים זמניים, כמו גם מכשירים עם חיי שירות של 3-5 שנים.

במתקנים חשמליים מעל 1 קילו וולט במצב קצר חשמלי, יש לבדוק את הדברים הבאים: א) כבלים ומוליכים אחרים, מוליכים, וכן מבנים תומכים ותומכים עבורם; ב) קווים עיליים בעלי זרם קצר חשמלי בהלם של 50 kA ומעלה, למניעת קשירה של חוטים בפעולה דינמית של זרמי קצר חשמלי, במתקנים חשמליים מתחת ל-1 kV - רק מוליכים זרם, מרכזיות וארונות חשמל. עמידים בפני זרמים קצרים הם אותם אלמנטים של הובלת חשמל שבתנאי תכנון עומדים בפני השפעות הזרמים הללו מבלי להיות נתונים לנזק או עיוות חשמלי ומכני.

על פי מצב הקצר במתח מעל 1 קילו וולט, האלמנטים אינם נבדקים:

מוגן על ידי נתיכים עם תוספות (מבחינת התנגדות אלקטרודינמית - לזרם הנקוב של מוסיף עד 60 A וללא תלות בו - מבחינת יציבות תרמית),

במעגלים למקלטים בודדים, לרבות שנאים בחנות בהספק כולל של עד 2.5 MVA ועם מתח גבוה יותר של עד 20 קילו וולט [אם מתקיימים בו-זמנית התנאים הבאים: מבין המקלטים הללו אינו גורם לשיבוש התהליך הטכנולוגי, ב. ) פגיעה במוליך במהלך קצר חשמלי אינה יכולה לגרום לפיצוץ או שריפה, ג) ניתן להחליף את המוליך ללא קשיים משמעותיים];

מוליכים של מקלטים בודדים חסרי אחריות,

חוטים VL;

שנאי זרם ומתח בתנאים מסוימים

טמפרטורת החימום של מוליכים במהלך קצר חשמלי לא תעלה על הערכים המרביים המותרים הבאים, ° С

נחושת 300

אלומיניום 200

כבלים מבודדים:

נייר למתח של עד 10 קילו וולט 200

גומי PVC 150

פוליאתילן 120

בפיזיקה

בנושא "ייצור, הולכה ושימוש בחשמל"

תלמידי כיתה יא' א'

בית ספר MOU מספר 85

קתרין.

תוכנית מופשטת.

מבוא.

1. ייצור חשמל.

1. סוגי תחנות כוח.

2. מקורות אנרגיה חלופיים.

2. הולכת חשמל.

רוֹבּוֹטרִיקִים.

3. שימוש בחשמל.

מבוא.

לידת האנרגיה התרחשה לפני כמה מיליוני שנים, כאשר אנשים למדו להשתמש באש. האש נתנה להם חום ואור, הייתה מקור להשראה ואופטימיות, נשק נגד אויבים וחיות בר, תְרוּפָה, עוזר חקלאי, חומר משמר מזון, כלי טכנולוגי וכו'.

המיתוס היפהפה של פרומתאוס, שנתן לאנשים אש, הופיע יוון העתיקההרבה יותר מאוחר מאשר, בחלקים רבים של העולם, שיטות לטיפול מתוחכם למדי בשריפה, ייצורה וכיבויה, שימור האש ו שימוש רציונלידלק.

במשך שנים רבות נשמרה האש על ידי שריפת מקורות אנרגיה צמחיים (עץ, שיחים, קנים, דשא, אצות יבשות ועוד), ואז התגלה כי ניתן להשתמש בחומרים מאובנים לשמירה על האש: פחם, שמן. , פצלים, כבול.

כיום, האנרגיה נותרה המרכיב העיקרי בחיי האדם. היא מאפשרת ליצור חומרים שונים, ומהווה את אחד הגורמים המרכזיים בפיתוח טכנולוגיות חדשות. במילים פשוטות, בלי מאסטר סוגים שוניםאנרגיה, אדם אינו מסוגל להתקיים במלואו.

ייצור חשמל.

סוגי תחנות כוח.

תחנת הכוח התרמו (TPP), תחנת כוח המייצרת אנרגיה חשמלית כתוצאה מהמרת אנרגיה תרמית המשתחררת בעת שריפה של דלקים מאובנים. תחנות הכוח התרמיות הראשונות הופיעו בסוף המאה ה-19 והפכו לתפוצה רחבה. באמצע שנות ה-70 של המאה ה-20, תחנות כוח תרמיות היו הסוג העיקרי של תחנות כוח.

בתחנות כוח תרמיות, האנרגיה הכימית של הדלק מומרת תחילה לאנרגיה מכנית ולאחר מכן לאנרגיה חשמלית. הדלק לתחנת כוח כזו יכול להיות פחם, כבול, גז, פצלי שמן, מזוט.

תחנות כוח תרמיות מחולקות ל הִתְעַבּוּת(IES), שנועד לייצר רק אנרגיה חשמלית, ו תחנות חום וכוח משולבות(CHP), המייצר בנוסף אנרגיית חום חשמלית בצורה של מים חמיםוזוג. IES גדולות בעלות משמעות מחוזית נקראות תחנות כוח מחוזיות של המדינה (GRES).

הדיאגרמה הסכמטית הפשוטה ביותר של IES פחם מוצגת באיור. פחם מוזן לתוך בונקר הדלק 1, וממנו - למפעל הריסוק 2, שם הוא הופך לאבק. אבק פחם נכנס לכבשן מחולל הקיטור (דוד הקיטור) 3, שיש לו מערכת צינורות שבה מסתובבים מים מטוהרים כימית, הנקראים מי הזנה. בדוד המים מתחממים, מתאדים, והקיטור הרווי המתקבל מובא לטמפרטורה של 400-650 מעלות צלזיוס ובלחץ של 3-24 MPa, נכנס לטורבינת הקיטור 4 דרך צינור הקיטור. הפרמטרים תלויים בעוצמת היחידות.

לתחנות כוח עיבוי תרמי יש יעילות נמוכה (30-40%), שכן רוב האנרגיה אובדת עם גזי פליטה ומי קירור מעבה. כדאי לבנות IES בסביבה הקרובה של אתרי מיצוי דלק. יחד עם זאת, ניתן לאתר צרכני חשמל במרחק ניכר מהתחנה.

תחנת חום וכוח משולבתשונה מתחנת העיבוי על ידי טורבינת חום וכוח מיוחדת עם מיצוי קיטור המותקנת עליה. ב-CHP, חלק אחד של הקיטור משמש לחלוטין בטורבינה לייצור חשמל בגנרטור 5 ואז נכנס למעבה 6, בעוד החלק השני, בעל טמפרטורה ולחץ גבוהים, נלקח משלב הביניים של ה-CHP. טורבינה ומשמשת לאספקת חום. משאבת עיבוי 7 דרך מסיר הקיטור 8 ולאחר מכן משאבת הזנה 9 מוזנת לתוך מחולל הקיטור. כמות הקיטור המופקת תלויה בצרכים של ארגונים לאנרגיה תרמית.

היעילות של CHP מגיעה ל-60-70%. תחנות כאלה נבנות בדרך כלל ליד צרכנים - מפעלי תעשייה או אזורי מגורים. לרוב הם עובדים על דלק מיובא.

תחנות כוח תרמיות עם טורבינת גז(GTPS), קיטור-גז(PGES) ומפעלי דיזל.

גז או דלק נוזלי נשרף בתא הבעירה GTPP; מוצרי בעירה בטמפרטורה של 750-900 ºС נכנסים לטורבינת הגז המסובבת את הגנרטור החשמלי. היעילות של תחנות כוח תרמיות כאלה היא בדרך כלל 26-28%, ההספק הוא עד כמה מאות MW . GTPPs משמשים בדרך כלל לכיסוי שיאי עומס חשמלי. היעילות של SGPP יכולה להגיע ל-42 - 43%.

החסכוניות ביותר הן תחנות כוח גדולות של טורבינת קיטור תרמית (בקיצור TPPs). רוב תחנות הכוח התרמיות בארצנו משתמשות באבק פחם כדלק. צריך כמה מאות גרמים של פחם כדי לייצר 1 קילוואט של חשמל. בדוד קיטור, מעל 90% מהאנרגיה המשתחררת מהדלק מועברת לקיטור. בטורבינה, האנרגיה הקינטית של סילוני הקיטור מועברת אל הרוטור. ציר הטורבינה מחובר בצורה נוקשה לציר הגנרטור.

טורבינות קיטור מודרניות לתחנות כוח תרמיות הן מכונות מתקדמות מאוד, מהירות, חסכוניות מאוד עם חיי שירות ארוכים. ההספק שלהם בגרסת פיר בודד מגיע למיליון 200 אלף קילוואט, וזה לא הגבול. מכונות כאלה הן תמיד רב-שלביות, כלומר יש להן בדרך כלל כמה עשרות דיסקים עם להבים עובדים ומספר זהה, מול כל דיסק, של קבוצות חרירים שדרכם זורם סילון קיטור. לחץ הקיטור והטמפרטורה מופחתים בהדרגה.

ממהלך הפיזיקה ידוע כי היעילות של מנועי חום עולה עם עלייה בטמפרטורה ההתחלתית של נוזל העבודה. לכן, הקיטור הנכנס לטורבינה מובא לפרמטרים גבוהים: הטמפרטורה היא כמעט עד 550 מעלות צלזיוס והלחץ הוא עד 25 MPa. היעילות של TPP מגיעה ל-40%. רובאנרגיה אובדת יחד עם אדי הפליטה החמים.

תחנה הידרואלקטרית (HPP), קומפלקס של מבנים וציוד שדרכם מומרת אנרגיית זרימת המים לאנרגיה חשמלית. HPP מורכב ממעגל סדרתי מבנים הידראוליים,מתן הריכוז הדרוש של זרימת המים ויצירת לחץ, וציוד כוח הממיר את אנרגיית המים הנעים בלחץ לאנרגיה מכנית של סיבוב, אשר, בתורה, מומרת לאנרגיה חשמלית.

ראש תחנת הכוח ההידרואלקטרית נוצר מריכוז נפילת הנהר בקטע המשומש ליד הסכר, או גִזרָה,או סכר וגזירה ביחד. ציוד הכוח העיקרי של ה-HPP ממוקם בבניין HPP: בחדר המכונות של תחנת הכוח - יחידות הידראוליות,ציוד עזר, התקני בקרה וניטור אוטומטיים; בעמדת השליטה המרכזית - קונסולת המפעיל-שולח או מפעיל תחנת כוח הידרואלקטרית.חיזוק תחנת משנה שנאיםממוקם הן בתוך מבנה תחנת הכוח והן במבנים נפרדים או בשטחים פתוחים. מכשירי הפצהלעתים קרובות ממוקם בשטח פתוח. ניתן לחלק את מבנה תחנת הכוח למקטעים עם יחידה אחת או יותר וציוד עזר, המופרדים מחלקים סמוכים של המבנה. אתר הרכבה נוצר בבניין ה-HPP או בתוכו להרכבה ותיקון של ציוד שונים ולפעולות תחזוקה נלוות של ה-HPP.

לפי קיבולת מותקנת (ב MW)להבחין בין תחנות כוח הידרואלקטריות חָזָק(St. 250), בינוני(עד 25) ו קָטָן(עד 5). הספק של תחנת הכוח ההידרואלקטרית תלוי בלחץ (ההבדל בין הרמות של מעלה ומורד הזרם ), קצב הזרימה של המים המשמשים בטורבינות הידראוליות, ויעילות היחידה ההידראולית. ממספר סיבות (עקב, למשל, שינויים עונתיים במפלס המים במאגרים, שונות בעומס מערכת החשמל, תיקון יחידות הידרואלקטריות או מבנים הידראוליים וכו'), גובה המים וזרימת המים נמצאים כל הזמן משתנה, ובנוסף, הזרימה משתנה בעת ויסות הכוח של ה-HPP. ישנם מחזורים שנתיים, שבועיים ויומיים של מצב הפעולה של HPP.

על פי הלחץ המרבי בשימוש, HPPs מחולקים ל לחץ גבוה(מעל 60 M), לחץ בינוני(מ-25 עד 60 M)ו לחץ נמוך(מ-3 עד 25 M).בנהרות שטוחים, הלחץ לעיתים רחוקות עולה על 100 M,בתנאים הרריים, דרך הסכר, ניתן ליצור לחצים של עד 300 Mועוד, ובעזרת גזירה - עד 1500 M.חלוקת המשנה של תחנת הכוח ההידרואלקטרית לפי הלחץ בו נעשה שימוש היא משוערת, מותנית.

על פי תכנית השימוש במשאבי מים וריכוז הלחץ, HPPs מחולקים בדרך כלל ל עָרוּץ , ליד הסכר , הסחה עם גזירת לחץ ולא לחץ, אחסון מעורב, שאובו שֶׁל גֵאוּת וְשֵׁפֶל .

ב-HPP של ריצת הנהר והסמוך לסכר, לחץ המים נוצר על ידי סכר שחוסם את הנהר ומעלה את מפלס המים במעלה הזרם. יחד עם זאת, הצפה מסוימת של עמק הנהר היא בלתי נמנעת. תחנות כוח הידרואלקטריות של זרימת נהר וכמעט סכר בנויות הן על נהרות גבוהי מים נמוכים והן על נהרות הרים, בעמקים דחוסים צרים. HPPs בריצת הנהר מאופיינים בראשים של עד 30-40 M.

בלחצים גבוהים יותר, מסתבר שלא מעשי להעביר לחץ מים הידרוסטטי למבנה תחנת הכוח. במקרה זה, הסוג סֶכֶרתחנת הכוח ההידרואלקטרית, שבה חזית הלחץ חסומה על ידי סכר לכל אורכה, ומבנה תחנת הכוח ההידרואלקטרית נמצא מאחורי הסכר, צמודה למורד הזרם.

סוג אחר של פריסה ליד הסכרתחנת הכוח ההידרואלקטרית מתאימה לתנאים הרריים עם קצב זרימת נהר נמוך יחסית.

IN גזירהריכוז הידרואלקטרי של נפילת הנהר נוצר באמצעות גזירה; מים בתחילת הקטע המשומש של הנהר מופנים מערוץ הנחל על ידי צינור, עם שיפוע נמוך משמעותית מהשיפוע הממוצע של הנחל בקטע זה ועם יישור עיקולי הערוץ. סוף הגזירה מובא למיקום בניין HPP. מי שפכים מוחזרים לנהר או מוזנים ל-HPP ההסטה הבאה. גזירה מועילה כאשר שיפוע הנהר גבוה.

מקום מיוחד בקרב HPPs תופס על ידי תחנות כוח אגירה שאובות(PSPP) ו תחנות כוח גאות ושפל(PES). הקמת תחנת כוח אגירה שאובה נובעת מהביקוש הגובר להספק שיא במערכות אנרגיה גדולות, הקובע את כושר הייצור הנדרש לכיסוי עומסי שיא. היכולת של תחנת הכוח האגירה השאובה לצבור אנרגיה מבוססת על העובדה שהאנרגיה החשמלית הפנויה במערכת החשמל לפרק זמן מסוים משמשת את יחידות תחנת הכוח האגירה השאובה, הפועלות במצב משאבה, משאבות. מים מהמאגר לתוך בריכת האגירה העליונה. בזמן שיאי עומס, האנרגיה המצטברת מוחזרת למערכת החשמל (מים מהבריכה העליונה נכנסים לצינור הלחץ ומסובבים את היחידות ההידרואלקטריות הפועלות במצב מחולל זרם).

PES ממירים את האנרגיה של גאות ושפל בים לאנרגיה חשמלית. הכוח החשמלי של תחנות כוח הידרואלקטריות גאות ושפל, בשל כמה תכונות הקשורות לאופי התקופתי של הגאות והשפל, יכול לשמש במערכות חשמל רק בשילוב עם האנרגיה של תחנות כוח מווסתות, המפצות על הפסקות חשמל של תחנות כוח גאות במהלך יום או חודשים.

המאפיין החשוב ביותר של משאבי אנרגיה הידרומית בהשוואה למשאבי דלק ואנרגיה הוא חידושם המתמשך. היעדר הצורך בדלק עבור HPPs קובע את העלות הנמוכה של חשמל המופק ב-HPPs. לכן, הקמת תחנות כוח הידרואלקטריות, למרות השקעות הון משמעותיות וספציפיות לכל 1 קילוואטקיבולת מותקנת וזמן בנייה ארוך, הייתה והינה בעלת חשיבות רבה, במיוחד כאשר היא קשורה למיקומן של תעשיות עתירות חשמל.

תחנת כוח גרעינית (NPP), תחנת כוח שבה אנרגיה אטומית (גרעינית) מומרת לאנרגיה חשמלית. מחולל החשמל בתחנת כוח גרעינית הוא כור גרעיני. החום המשתחרר בכור כתוצאה מ תגובת שרשרתביקוע גרעיני של כמה יסודות כבדים, אם כן, בדיוק כמו בתחנות כוח תרמיות קונבנציונליות (TPPs), הוא הופך לחשמל. בניגוד לתחנות כוח תרמיות הפועלות על דלק מאובנים, תחנות כוח גרעיניות פועלות דלק גרעיני(מבוסס על 233 U, 235 U, 239 Pu). הוכח כי משאבי האנרגיה בעולם של דלק גרעיני (אורניום, פלוטוניום וכו') עולים באופן משמעותי על משאבי האנרגיה. משאבים טבעייםאורגני, דלק (נפט, פחם, גז טבעי וכו'). זה פותח סיכויים רחבים לעמוד בביקוש הגובר במהירות לדלק. בנוסף, יש צורך לקחת בחשבון את נפח הצריכה ההולך וגדל של פחם ונפט למטרות טכנולוגיות של הכלכלה העולמית. תעשייה כימית, שהופכת למתחרה רצינית לתחנות כוח תרמיות. למרות גילוי מרבצים חדשים של דלק אורגני ושיפור השיטות להפקתו, העולם נוטה לעלות יחסית בעלותו. זה יוצר את התנאים הקשים ביותר עבור מדינות עם עתודות מוגבלות של דלקים מאובנים. יש צורך ברור בפיתוח מהיר של אנרגיה גרעינית, שכבר תופסת מקום נכבד במאזן האנרגיה של מספר מדינות תעשייתיות בעולם.

תרשים סכמטי של תחנת כוח גרעינית עם כור גרעיני מקורר מים מוצג באיור. 2. חום שנוצר ב הליבהכור נוזל קירור,נלקח על ידי מים של מעגל 1, אשר נשאבים דרך הכור ע"י משאבת סירקולציה. המים המחוממים מהכור נכנסים למחליף החום (מחולל קיטור) 3, שם הוא מעביר את החום המתקבל בכור למים של המעגל השני. מים מהמעגל השני מתאדים במחולל הקיטור, ונוצר אדים שנכנסים לטורבינה. 4.

לרוב, 4 סוגים של כורי נויטרונים תרמיים משמשים בתחנות כוח גרעיניות:

1) מים-מים עם מים רגיליםכמנחה וכנוזל קירור;

2) מי גרפיט עם נוזל קירור מים ומנחה גרפיט;

3) מים כבדים עם נוזל קירור מים ומים כבדים כמנחה;

4) גרפיטו - גז עם נוזל קירור גז ומנחה גרפיט.

הבחירה בסוג הכור המשמש בעיקר נקבעת בעיקר על פי הניסיון המצטבר בכור המוביל, כמו גם הזמינות של הציוד התעשייתי הדרוש, חומרי הגלם וכו'.

הכור והמערכות התומכות בו כוללים: הכור עצמו עם הגנה ביולוגית , מחליפי חום, משאבות או מתקני ניפוח גז המזרימים את נוזל הקירור, צינורות ואביזרים למחזור המעגל, מכשירים לטעינת דלק גרעיני, מערכות אוורור מיוחד, קירור חירום וכו'.

כדי להגן על אנשי NPP מחשיפה לקרינה, הכור מוקף בהגנה ביולוגית, שהחומר העיקרי עבורו הוא בטון, מים, חול סרפנטין. ציוד מעגל הכור חייב להיות אטום לחלוטין. מסופקת מערכת לניטור מקומות של דליפה אפשרית של נוזל הקירור, אמצעים ננקטים כך שהופעת דליפות ושברים במעגל לא יובילו לפליטות רדיואקטיביות ולזיהום של שטחי ה- NPP והסביבה. אוויר רדיואקטיבי וכמות קטנה של אדי נוזל קירור, עקב נוכחות דליפות מהמעגל, מוסרים ממתחם ה- NPP ללא השגחה על ידי מערכת אוורור מיוחדת, שבה מסופקים מסנני טיהור ומחזיקי גז כדי למנוע את האפשרות של זיהום אטמוספרי. . שירות הבקרה הדוסימטרית מפקח על הציות לכללי בטיחות הקרינה על ידי אנשי ה- NPP.

הזמינות של הגנה ביולוגית, מערכות אוורור מיוחדות וקירור חירום ושירות בקרה דוסימטרית מאפשרת להגן באופן מוחלט על אנשי התחזוקה של NPP מפני ההשפעות המזיקות של חשיפה רדיואקטיבית.

NPPs, שהם הכי הרבה מראה מודרנילתחנות כוח יש מספר יתרונות משמעותיים על פני סוגים אחרים של תחנות כוח: בתנאי הפעלה רגילים, הם לחלוטין לא מזהמים סביבה, אינם מצריכים התקשרות למקור חומרי הגלם ובהתאם, ניתן למקם כמעט בכל מקום. ליחידות הכוח החדשות קיבולת כמעט שווה לזו של תחנת כוח מים ממוצעת, אך מקדם ניצול ההספק המותקן בתחנות כוח גרעיניות (80%) עולה באופן משמעותי על זה של תחנות כוח הידרואלקטריות או תחנות כוח תרמיות.

אין כמעט חסרונות משמעותיים של תחנות כוח גרעיניות בתנאי הפעלה רגילים. עם זאת, אי אפשר שלא להבחין בסכנה של תחנות כוח גרעיניות בנסיבות אפשריות של כוח עליון: רעידות אדמה, הוריקנים וכדומה - כאן מהווים דגמים ישנים של יחידות כוח סכנה פוטנציאלית של זיהום קרינה של שטחים עקב התחממות יתר בלתי מבוקרת של הכור.

מקורות אנרגיה חלופיים.

אנרגיה של שמש.

IN לָאַחֲרוֹנָהעניין בבעיית השימוש אנרגיה סולאריתגדל בחדות, כי הפוטנציאל לאנרגיה, המבוסס על שימוש בקרינת שמש ישירה, הוא גבוה ביותר.

הקולט הפשוט ביותר של קרינת השמש הוא יריעת מתכת מושחרת (בדרך כלל אלומיניום), שבתוכה יש צינורות עם נוזל שמסתובב בתוכו. מחומם על ידי אנרגיית השמש הנספגת בקולט, הנוזל מסופק לשימוש ישיר.

אנרגיה סולארית היא אחד מסוגי הפקת האנרגיה עתירי החומרים ביותר. השימוש באנרגיה סולארית בקנה מידה גדול כרוך בגידול עצום בצורך בחומרים, וכתוצאה מכך, במשאבי עבודה להפקת חומרי גלם, העשרה שלהם, ייצור חומרים, ייצור הליוסטטים, קולטים, ציוד אחר, וההסעה שלהם.

עד כה, האנרגיה החשמלית הנוצרת מקרני השמש היא הרבה יותר יקרה מזו שהתקבלה דרכים מסורתיות. המדענים מקווים שהניסויים שהם יבצעו במתקני ניסוי ובתחנות יסייעו לפתור לא רק בעיות טכניות אלא גם כלכליות.

אנרגיית רוח.

האנרגיה של מסות אוויר נעות היא עצומה. העתודות של אנרגיית הרוח גדולות יותר מפי מאה ממאגרי האנרגיה של כל נהרות הפלנטה. רוחות נושבות ללא הרף ובכל מקום על פני כדור הארץ. תנאי האקלים מאפשרים פיתוח של אנרגיית רוח בשטח עצום.

אבל בימינו, מנועים מונעי רוח מכסים רק אלפית מצרכי האנרגיה בעולם. לכן עיצוב גלגל הרוח, לב ליבה של כל תחנת כוח רוח, מערב בוני מטוסים המסוגלים לבחור את פרופיל הלהב המתאים ביותר וללמוד אותו במנהרת רוח. באמצעות מאמציהם של מדענים ומהנדסים, נוצר מגוון רחב של עיצובים של טורבינות רוח מודרניות.

אנרגיית כדור הארץ.

מאז ימי קדם, אנשים ידעו על הביטויים היסודיים של אנרגיה ענקית האורבת במעמקים הגלובוס. הזיכרון של האנושות שומר אגדות על התפרצויות געשיות קטסטרופליות שגבו מיליונים חיי אדם, שינה באופן בלתי מזוהה את פניהם של מקומות רבים על פני כדור הארץ. כוחה של התפרצות אפילו של הר געש קטן יחסית הוא אדיר, הוא עולה פעמים רבות על כוחן של תחנות הכוח הגדולות ביותר שנוצרו בידי אדם. נכון, אין צורך לדבר על השימוש הישיר באנרגיה של התפרצויות געשיות, עד כה אין לאנשים את ההזדמנות לרסן את היסוד הסורר הזה.

האנרגיה של כדור הארץ מתאימה לא רק לחימום חלל, כפי שקורה באיסלנד, אלא גם לייצור חשמל. תחנות כוח המשתמשות במעיינות תת-קרקעיים חמים פועלות כבר זמן רב. תחנת הכוח הראשונה כזו, שעדיין די נמוכה בהספק, נבנתה בשנת 1904 בעיירה האיטלקית הקטנה לדרלו. בהדרגה גדלה קיבולת תחנת הכוח, יותר ויותר יחידות חדשות נכנסו לפעולה, נעשה שימוש במקורות חדשים של מים חמים, וכיום הספק התחנה כבר הגיע לשווי מרשים של 360 אלף קילוואט.

העברת חשמל.

רוֹבּוֹטרִיקִים.

רכשת מקרר ZIL. המוכר הזהיר אותך שהמקרר מיועד למתח רשת של 220 V. ובבית שלך מתח הרשת הוא 127 V. קיפאון? בכלל לא. אתה רק צריך לעשות עלות נוספת ולרכוש שנאי.

שַׁנַאי- מכשיר פשוט מאוד המאפשר להעלות ולהוריד את המתח. המרת AC מתבצעת באמצעות שנאים. בפעם הראשונה, שנאים שימשו בשנת 1878 את המדען הרוסי P.N. Yablochkov כדי להפעיל את "הנרות החשמליים" שהמציא, מקור אור חדש באותה תקופה. הרעיון של P. N. Yablochkov פותח על ידי I. F. Usagin, עובד אוניברסיטת מוסקבה, שתכנן שנאים משופרים.

השנאי מורכב מליבת ברזל סגורה, שעליה מניחים שני סלילים (לפעמים יותר) עם פיתולי תיל (איור 1). אחד הפיתולים, הנקרא ראשוני, מחובר למקור מתח AC. הפיתול השני, אליו מחובר ה"עומס", כלומר מכשירים ומכשירים הצורכים חשמל, נקרא משני.

פעולת השנאי מבוססת על תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית. כאשר זרם חילופין עובר דרך הפיתול הראשוני, מופיע שטף מגנטי לסירוגין בליבת הברזל, אשר מעורר את ה-EMF האינדוקציה בכל פיתול. יתר על כן, הערך המיידי של ה-emf האינדוקציה ה Vכל סיבוב של הפיתול הראשוני או המשני לפי חוק פאראדיי נקבע על ידי הנוסחה:

ה = - Δ F/ Δ ט

אם ו= Ф 0 сosωt, אם כן

e = ω Ф 0 חטא ω ט , או

ה = ה 0 חטא ω ט ,

איפה ה 0 \u003d ω Ф 0 - משרעת ה-EMF בסיבוב אחד.

בפיתול הראשוני, אשר יש עמ' 1סיבובים, אינדוקציה מוחלטת emf ה 1 שווה ל n 1 ה.

יש EMF כולל בפיתול המשני. ה 2שווה ל n 2 ה,איפה עמ' 2הוא מספר הסיבובים של פיתול זה.

מכאן נובע מכך

ה 1 e 2 \u003d n 1 n 2 . (1)

סכום המתח u 1 , מוחל על הפיתול הראשוני, וה-EMF ה 1 צריך להיות שווה למפל המתח בפיתול הראשוני:

u 1 + ה 1 = אני 1 ר 1 , איפה ר 1 הוא ההתנגדות הפעילה של הפיתול, ו אני 1 הוא הזרם בו. משוואה זו נובעת ישירות מהמשוואה הכללית. בדרך כלל ההתנגדות הפעילה של הפיתול היא קטנה וחבר אני 1 ר 1 ניתן להזניח. בגלל זה

u 1 ≈ -ה 1 . (2)

כאשר הפיתול המשני של השנאי פתוח, הזרם אינו זורם בו, והיחס מתרחש:

u 2 ≈ - ה 2 . (3)

מאז הערכים המיידיים של ה-emf ה 1 ו ה 2 שינוי בשלב, אז ניתן להחליף את היחס שלהם בנוסחה (1) ביחס של ערכים אפקטיביים ה 1 ו ה 2 EMF אלה או, תוך התחשבות בשוויון (2) ו-(3), היחס בין ערכי המתח האפקטיבי U 1 ואתה 2 .

U 1 /U 2 = ה 1 / ה 2 = נ 1 / נ 2 = ק . (4)

ערך קנקרא יחס הטרנספורמציה. אם ק> 1, אז השנאי הוא צעד למטה, עם ק <1 - גָדֵל.

כאשר המעגל של הפיתול המשני סגור, זרם זורם בו. ואז היחס u 2 ≈ - ה 2 כבר לא מרוצה בדיוק, ובהתאם, הקשר בין U 1 ואתה 2 הופך מורכב יותר מאשר במשוואה (4).

על פי חוק שימור האנרגיה, ההספק במעגל הראשוני חייב להיות שווה להספק במעגל המשני:

U 1 אני 1 = U 2 אני 2, (5)

איפה אני 1 ו אני 2 - ערכים יעילים של הכוח בפיתולים הראשוניים והמשניים.

מכאן נובע מכך

U 1 /U 2 = אני 1 / אני 2 . (6)

המשמעות היא שעל ידי הגדלת המתח מספר פעמים בעזרת שנאי, אנו מפחיתים את הזרם באותה כמות (ולהיפך).

בשל הפסדי האנרגיה הבלתי נמנעים לייצור חום בפיתולים ובליבת הברזל, משוואות (5) ו- (6) מתקיימות בערך. עם זאת, בשנאים מודרניים בעלי הספק גבוה, סך ההפסדים אינם עולים על 2-3%.

בתרגול יומיומי, לעתים קרובות אתה צריך להתמודד עם שנאים. בנוסף לאותם שנאים שבהם אנו משתמשים, בשוגג, בשל העובדה שמכשירים תעשייתיים מיועדים למתח אחד, ואחרים משמשים ברשת העירונית - מלבדם, אנחנו צריכים להתמודד עם סלילי רכב. הסליל הוא שנאי שלב. כדי ליצור ניצוץ שמצית את תערובת העבודה, נדרש מתח גבוה, אותו אנו מקבלים מהמצבר של המכונית, לאחר שהפכנו תחילה את הזרם הישר של המצבר לזרם חילופין באמצעות מפסק. קל לראות שעד לאובדן האנרגיה המשמשת לחימום השנאי, ככל שהמתח עולה, הזרם יורד, ולהיפך.

מכונות ריתוך דורשות שנאי ירידה. ריתוך דורש זרמים גבוהים מאוד, ולשנאי של מכונת הריתוך יש רק סיבוב פלט אחד.

בטח שמתם לב שליבת השנאי עשויה מיריעות פלדה דקות. זה נעשה על מנת לא לאבד אנרגיה במהלך המרת מתח. בחומר גיליון, זרמי מערבולת ישחקו תפקיד פחות מאשר בחומר מוצק.

בבית אתם מתעסקים בשנאים קטנים. לגבי שנאים חזקים, הם מבנים ענקיים. במקרים אלה, הליבה עם פיתולים ממוקמת במיכל מלא בשמן קירור.

העברת חשמל

צרכני חשמל נמצאים בכל מקום. הוא מיוצר במקומות מעטים יחסית הקרובים למקורות דלק ומשאבי מים. לכן, יש צורך בהעברת חשמל למרחקים המגיעים לפעמים למאות קילומטרים.

אבל העברת חשמל למרחקים ארוכים קשורה להפסדים משמעותיים. העובדה היא שזרם דרך קווי חשמל, הזרם מחמם אותם. בהתאם לחוק ג'ול-לנץ, האנרגיה המושקעת בחימום החוטים של הקו נקבעת על ידי הנוסחה

כאשר R הוא התנגדות הקו. עם תור ארוך, העברת כוח עלולה להפוך לבלתי חסכונית בדרך כלל. כדי להפחית את ההפסדים, אתה יכול כמובן ללכת בדרך של הפחתת ההתנגדות R של הקו על ידי הגדלת שטח החתך של החוטים. אבל כדי להפחית את R, למשל, בפקטור של 100, יש להגדיל גם את מסת החוט בפקטור של 100. ברור שלא ניתן לאפשר הוצאה כה גדולה של מתכת לא ברזלית יקרה, שלא לדבר על הקשיים בקיבוע חוטים כבדים על תרנים גבוהים וכו'. לכן, הפסדי האנרגיה בקו מצטמצמים בדרך אחרת: על ידי הפחתת הזרם. בשורה. לדוגמה, ירידה בזרם בפקטור של 10 מפחיתה את כמות החום המשתחררת במוליכים פי 100, כלומר, מושגת אותה השפעה כמו משקל פי מאה של החוט.

מכיוון שההספק הנוכחי הוא פרופורציונלי למכפלת עוצמת הזרם והמתח, על מנת לשמור על ההספק המועבר, יש צורך להגביר את המתח בקו ההולכה. יתרה מכך, ככל שקו ההולכה ארוך יותר, כך משתלם יותר להשתמש במתח גבוה יותר. אז, למשל, בקו ההולכה במתח גבוה Volzhskaya HPP - מוסקבה, נעשה שימוש במתח של 500 קילו וולט. בינתיים, גנרטורים של זרם חילופין בנויים עבור מתחים שאינם עולים על 16-20 קילו וולט, שכן מתח גבוה יותר ידרוש נקיטת אמצעים מיוחדים מורכבים יותר לבידוד הפיתולים וחלקים אחרים של הגנרטורים.

לכן, שנאים עולים מותקנים בתחנות כוח גדולות. השנאי מגביר את המתח בקו באותה מידה שהוא מפחית את הזרם. אובדן החשמל במקרה זה קטן.

לשימוש ישיר בחשמל במנועי ההנעה החשמלית של כלי מכונות, ברשת התאורה ולמטרות אחרות, יש להפחית את המתח בקצוות הקו. זה מושג באמצעות שנאים מטה. יתרה מכך, בדרך כלל ירידה במתח ובהתאם לכך, עלייה בחוזק הזרם מתרחשת במספר שלבים. בכל שלב, המתח הולך וקטן, והשטח המכוסה על ידי רשת החשמל הולך ומתרחב. תוכנית ההולכה וההפצה של חשמל מוצגת באיור.

תחנות כוח במספר אזורי הארץ מחוברות בקווי הולכה במתח גבוה, היוצרים רשת חשמל משותפת אליה מחוברים הצרכנים. אסוציאציה כזו נקראת מערכת חשמל. מערכת החשמל מבטיחה אספקת אנרגיה ללא הפרעה לצרכנים, ללא קשר למיקומם.

השימוש בחשמל.

השימוש בחשמל בתחומי מדע שונים.

המאה ה-20 הפכה למאה שבה המדע פולש לכל תחומי החברה: כלכלה, פוליטיקה, תרבות, חינוך וכו'. מטבע הדברים, המדע משפיע ישירות על התפתחות האנרגיה ועל היקף החשמל. מצד אחד, המדע תורם להרחבת היקף האנרגיה החשמלית ובכך מגדיל את צריכתה, אך מצד שני, בעידן שבו שימוש בלתי מוגבל במשאבי אנרגיה בלתי מתחדשים מהווה סכנה לדורות הבאים, הפיתוח של טכנולוגיות חיסכון באנרגיה ויישומה בחיים הופכים למשימות אקטואליות של המדע.

הבה נבחן את השאלות הללו בדוגמאות קונקרטיות. כ-80% מצמיחת התמ"ג (תוצר מקומי גולמי) במדינות המפותחות מושגת באמצעות חדשנות טכנית, מרביתה קשורה לשימוש בחשמל. כל מה שחדש בתעשייה, בחקלאות ובחיי היומיום מגיע אלינו הודות להתפתחויות חדשות בענפי המדע השונים.

רוב ההתפתחויות המדעיות מתחילות בחישובים תיאורטיים. אבל אם במאה התשע עשרה חישובים אלו נעשו באמצעות עט ונייר, הרי בעידן המהפכה המדעית והטכנולוגית (המהפכה המדעית והטכנולוגית), כל החישובים התיאורטיים, הבחירה והניתוח של נתונים מדעיים, ואפילו ניתוח לשוני של יצירות ספרותיות. נעשה באמצעות מחשבים (מחשבים אלקטרוניים), הפועלים על אנרגיה חשמלית, הנוחה ביותר לשידורה למרחק ולשימוש. אבל אם בהתחלה מחשבים שימשו לחישובים מדעיים, עכשיו המחשבים התעוררו לחיים מהמדע.

כעת הם משמשים בכל תחומי הפעילות האנושית: לרישום ואחסון מידע, יצירת ארכיונים, הכנה ועריכה של טקסטים, ביצוע עבודות רישום וגרפיקה, אוטומציה של ייצור וחקלאות. האלקטרוניזציה והאוטומציה של הייצור הן ההשלכות החשובות ביותר של המהפכה ה"תעשייתית השנייה" או ה"מיקרואלקטרונית" בכלכלות של מדינות מפותחות. התפתחות האוטומציה המשולבת קשורה ישירות גם למיקרו-אלקטרוניקה, ששלב חדש מבחינה איכותית החל לאחר המצאת המיקרו-מעבד ב-1971 - התקן לוגי מיקרו-אלקטרוני המובנה במכשירים שונים כדי לשלוט על פעולתם.

מיקרו-מעבדים האיצו את צמיחת הרובוטיקה. רוב הרובוטים הנמצאים בשימוש כיום שייכים למה שנקרא הדור הראשון, ומשמשים בריתוך, חיתוך, כבישה, ציפוי וכו'. הרובוטים מהדור השני שמחליפים אותם מצוידים במכשירים לזיהוי הסביבה. ורובוטים - "אינטלקטואלים" מהדור השלישי "יראו", "ירגישו", "ישמעו". מדענים ומהנדסים מכנים אנרגיה גרעינית, חקר חלל, תחבורה, מסחר, אחסנה, טיפול רפואי, עיבוד פסולת, פיתוח עושר קרקעית האוקיינוס ​​בין תחומי היישום העדיפות ביותר של רובוטים. רוב הרובוטים פועלים על אנרגיה חשמלית, אך הגידול בצריכת החשמל של הרובוטים מתקזז על ידי הפחתת עלויות האנרגיה בתהליכי ייצור עתירי אנרגיה רבים באמצעות הכנסת שיטות יעילות יותר ותהליכים טכנולוגיים חדשים לחיסכון באנרגיה.

אבל בחזרה למדע. כל הפיתוחים התיאורטיים החדשים מאומתים בניסוי לאחר חישובי מחשב. וככלל, בשלב זה מתבצע מחקר באמצעות מדידות פיזיקליות, ניתוחים כימיים וכו'. כאן, כלי המחקר המדעיים מגוונים - מכשירי מדידה רבים, מאיצים, מיקרוסקופים אלקטרוניים, טומוגרפים תהודה מגנטית וכו'. רוב המכשירים הללו של מדע ניסיוני פועלים על אנרגיה חשמלית.

המדע בתחום התקשורת והתקשורת מתפתח במהירות רבה. תקשורת לווין משמשת לא רק כאמצעי תקשורת בינלאומי, אלא גם בחיי היומיום – צלחות לוויין אינן נדירות בעירנו. אמצעי תקשורת חדשים, כמו טכנולוגיית סיבים, יכולים לצמצם משמעותית את אובדן החשמל בתהליך העברת אותות למרחקים ארוכים.

המדע ותחום הניהול לא עקפו. ככל שהמהפכה המדעית והטכנולוגית מתפתחת, תחומי הייצור והאי-ייצור של הפעילות האנושית מתרחבים, ההנהלה מתחילה למלא תפקיד חשוב יותר ויותר בשיפור היעילות שלהם. ממעין אמנות, עד לאחרונה המבוססת על ניסיון ואינטואיציה, ניהול הפך כיום למדע. מדע הניהול, החוקים הכלליים של קבלה, אחסון, שידור ועיבוד מידע נקרא קיברנטיקה. מונח זה מגיע מהמילים היווניות "הגאי", "הגאי". הוא נמצא בכתביהם של פילוסופים יוונים עתיקים. אולם לידתו החדשה התרחשה למעשה ב-1948, לאחר פרסום הספר "קיברנטיקה" מאת המדען האמריקאי נורברט ווינר.

לפני תחילת המהפכה ה"קיברנטית" היה רק ​​מדעי המחשב מנייר, שאמצעי התפיסה העיקרי שלו היה המוח האנושי, ואשר לא השתמש בחשמל. המהפכה ה"קיברנטית" הולידה משהו שונה מהותית - אינפורמטיקה של מכונה, התואמת לזרימות המידע המוגברות בצורה ענקית, שמקור האנרגיה עבורה הוא חשמל. נוצרו אמצעים חדשים לחלוטין להשגת מידע, צבירתו, עיבודו והעברתו, אשר יוצרים יחד מבנה מידע מורכב. הוא כולל מערכות בקרה אוטומטיות (מערכות בקרה אוטומטיות), מאגרי מידע, בסיסי מידע אוטומטיים, מרכזי מחשבים, מסופי וידאו, מכונות צילום ומכונות טלגרף, מערכות מידע בפריסה ארצית, מערכות תקשורת לווייניות ומערכות תקשורת סיבים אופטיים במהירות גבוהה - כל זה התרחב ללא הגבלה היקף השימוש בחשמל.

מדענים רבים מאמינים שבמקרה זה אנו מדברים על תרבות "מידע" חדשה, המחליפה את הארגון המסורתי של סוג תעשייתי של חברה. התמחות זו מאופיינת בתכונות החשובות הבאות:

· שימוש נרחב בטכנולוגיית מידע בייצור חומרי ולא חומרי, בתחום המדע, החינוך, הבריאות וכו';

נוכחות של רשת רחבה של מאגרי מידע שונים, כולל שימוש ציבורי;

הפיכת מידע לאחד הגורמים החשובים ביותר של התפתחות כלכלית, לאומית ואישית;

תנועה חופשית של מידע בחברה.

מעבר כזה מחברה תעשייתית ל"ציוויליזציית מידע" התאפשר במידה רבה בזכות התפתחות האנרגיה ומתן סוג נוח של אנרגיה בהולכה ובשימוש - אנרגיה חשמלית.

חשמל בייצור.

אי אפשר לדמיין את החברה המודרנית ללא חשמול של פעילויות הייצור. כבר בסוף שנות ה-80, יותר מ-1/3 מכלל צריכת האנרגיה בעולם התבצעה בצורה של אנרגיה חשמלית. עד תחילת המאה הבאה, שיעור זה עשוי לעלות ל-1/2. גידול כזה בצריכת החשמל קשור בעיקר לעלייה בצריכתו בתעשייה. החלק העיקרי של מפעלים תעשייתיים עובד על אנרגיה חשמלית. צריכת חשמל גבוהה אופיינית לתעשיות עתירות אנרגיה כמו מתכות, אלומיניום ותעשיות הנדסה.

חשמל בבית.

חשמל בחיי היומיום הוא עוזר חיוני. כל יום אנחנו מתמודדים עם זה, וכנראה, אנחנו כבר לא יכולים לדמיין את חיינו בלעדיו. תזכרו את הפעם האחרונה שכיביתם את האור, כלומר הבית שלכם לא קיבל חשמל, תזכרו איך נשבעתם שאין לכם זמן לכלום ואתם צריכים אור, הייתם צריכים טלוויזיה, קומקום ועוד המון מכשירי חשמל. אחרי הכל, אם נהיה חסרי אנרגיה לנצח, אז פשוט נחזור לאותן זמנים קדומים שבהם אוכל בושל על אש וחי בוויגוואמים קרים.

את חשיבות החשמל בחיינו אפשר לכסות בשיר שלם, זה כל כך חשוב בחיים שלנו וכל כך רגילים לזה. אמנם אנחנו כבר לא שמים לב שהיא מגיעה אלינו הביתה, אבל כשהיא מכובה, זה הופך להיות מאוד לא נוח.

מעריך חשמל!

בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה.

1. ספר לימוד מאת S.V. Gromov "פיסיקה, כיתה י'". מוסקבה: הארה.

2. מילון אנציקלופדי של פיזיקאי צעיר. מתחם. V.A. צ'ויאנוב, מוסקבה: פדגוגיה.

3. Ellion L., Wilkons W.. פיזיקה. מוסקבה: נאוקה.

4. Koltun M. World of Physics. מוסקבה.

5. מקורות אנרגיה. עובדות, בעיות, פתרונות. מוסקבה: מדע וטכנולוגיה.

6. מקורות אנרגיה לא מסורתיים. מוסקבה: ידע.

7. Yudasin L.S. Energy: בעיות ותקוות. מוסקבה: הארה.

8. פודגורי א.נ. אנרגיית מימן. מוסקבה: נאוקה.

זה לא סוד שהחשמל בביתנו מגיע מתחנות כוח, שהן מקורות החשמל העיקריים. עם זאת, יכולים להיות מאות קילומטרים בינינו (הצרכנים) לבין התחנה, ובכל המרחק הרב הזה צריך איכשהו להעביר את הזרם ביעילות מירבית. במאמר זה, למעשה, נשקול כיצד מועבר חשמל מרחוק לצרכנים.

נתיב תחבורה בחשמל

אז, כפי שכבר אמרנו, נקודת המוצא היא תחנת הכוח, שלמעשה מייצרת חשמל. עד כה, הסוגים העיקריים של תחנות כוח הם הידרו (HPP), חום (TPP) וגרעיני (NPP). בנוסף, ישנם חשמל סולארי, רוח וגיאותרמי. תחנות.

בהמשך מהמקור, מועבר חשמל לצרכנים, אשר עשויים להיות ממוקמים במרחקים ארוכים. כדי לבצע העברת חשמל, אתה צריך להגדיל את המתח באמצעות שנאים מדרגה (ניתן להגדיל את המתח עד 1150 קילו וולט, תלוי במרחק).

מדוע מועבר חשמל במתח גבוה? הכל מאוד פשוט. נזכיר את הנוסחה להספק חשמלי - P = UI, אז אם אתה מעביר אנרגיה לצרכן, אז ככל שהמתח על קו החשמל גבוה יותר - הזרם בחוטים נמוך יותר, עם אותה צריכת חשמל. הודות לכך, ניתן לבנות קווי מתח עם מתח גבוה, תוך צמצום חתך החוטים, בהשוואה לקווי מתח עם מתח נמוך. המשמעות היא שעלויות הבנייה יופחתו - ככל שהחוטים דקים יותר, כך הם זולים יותר.

בהתאם לכך, החשמל מועבר מהתחנה לשנאי מדרגה (במידת הצורך), ולאחר מכן, בעזרת קווי מתח, מועבר חשמל ל-CRP (תחנות חלוקה מרכזיות). האחרונים, בתורם, ממוקמים בערים או בסמיכות אליהן. ב-CRP המתח יורד ל-220 או 110 קילוואט, משם מועבר חשמל לתחנות משנה.

יתר על כן, המתח יורד שוב (כבר עד 6-10 קילו וולט) וחלוקת האנרגיה החשמלית מתרחשת בין נקודות שנאי, המכונה גם TP. חשמל יכול להיות מועבר לנקודות שנאי לא דרך קווי חשמל, אלא דרך קו כבל תת קרקעי, כי. באזורים עירוניים זה יהיה מתאים יותר. העובדה היא שעלות זכות הקדימה בערים היא די גבוהה ויהיה משתלם יותר לחפור תעלה ולהניח בה כבל מאשר לתפוס מקום על פני השטח.

מנקודות שנאים מועבר חשמל למבנים רבי קומות, מבנים במגזר הפרטי, קואופרטיבים של מוסכים וכו'. אנו מפנים את תשומת לבך לעובדה שהמתח בתחנת המשנאים יורד שוב, כבר ל-0.4 קילו וולט הרגיל (רשת 380 וולט).

אם נשקול בקצרה את מסלול העברת החשמל מהמקור לצרכנים, אז זה נראה כך: תחנת כוח (לדוגמה, 10 קילו וולט) - תחנת משנה שנאי מוגברת (מ-110 ל-1150 קילו וולט) - קו הולכת חשמל - צעד -תחנת משנה שנאי למטה - TP (10-0.4 קילו וולט) - בנייני מגורים.

בדרך זו, החשמל מועבר דרך חוטים לבית שלנו. כפי שאתה יכול לראות, תוכנית ההולכה וההפצה של חשמל לצרכנים אינה מסובכת מדי, הכל תלוי בכמה גדול המרחק.

ניתן לראות בבירור כיצד אנרגיה חשמלית נכנסת לערים ומגיעה למגזר המגורים בתמונה למטה:

מומחים מדברים על נושא זה ביתר פירוט:

כיצד עובר החשמל ממקור לצרכן?

מה עוד חשוב לדעת?

רציתי גם לומר כמה מילים על הנקודות שמצטלבות בנושא הזה. ראשית, מחקר נמשך כבר די הרבה זמן כיצד לבצע העברת חשמל ללא חוטים. ישנם רעיונות רבים, אך הפתרון המבטיח ביותר עד כה הוא השימוש בטכנולוגיית WI-Fi אלחוטי. מדענים מאוניברסיטת וושינגטון גילו ששיטה זו אמיתית למדי והחלו לחקור את הנושא ביתר פירוט.

שנית, כיום קו העברת הכוח מעביר זרם חילופין, לא זרם ישר. זה נובע מהעובדה שלהתקני הממיר, אשר תחילה מתקינים את הזרם בכניסה, ואז שוב הופכים אותו למשתנה במוצא, יש עלות גבוהה למדי, שאינה כדאית מבחינה כלכלית. עם זאת, התפוקה של קווי מתח DC עדיין גבוהה פי 2, מה שגם גורם לנו לחשוב איך זה משתלם יותר ליישם את זה.

במדריך המתודולוגי הראשון לצוות תפעולי מתחיל, נשקל העיקרון של ייצור חשמל בתחנות כוח תרמיות. בפרק זה נשקול את התהליכים והמאפיינים העיקריים של פעולת הציוד במהלך העברת החשמל מתחנת כוח לצרכן.

ברוב המוחלט של המקרים, החשמל היוצא מהגנרטור הופך מיד על ידי שנאי שלב לחשמל במתח גבוה יותר, ואצל הצרכן הוא הופך על ידי שנאי מטה לחשמל במתח נמוך יותר. למה זה נעשה. מתח הגנרטור ברוב תחנות הכוח התרמיות הוא 6-10 קילו וולט, על גנרטורים גדולים 15-20 קילו וולט. חשמל, או יותר פשוט, כוחו של מתח כזה למרחקים ארוכים, אינו משתלם כלכלית לשידור משתי סיבות:

• 1. הפסדים גדולים מדי (ככל שהמתח גבוה יותר, כך אובדן החשמל יורד. על כך נדון ביתר פירוט בסעיף "הפסדי חשמל");
• 2. עקב רוחב פס נמוך.

אם מישהו זוכר, כל מוליך מקטע מסוים יכול להעביר כמות מסוימת של זרם חשמלי, ואם חריגה מהערך הזה, המוליך יתחיל להתחמם ואז פשוט להמיס. אם אתה מסתכל על הנוסחה להספק הכולל S=v3UI (U - מתח, I - זרם), אז קל לנחש שעבור אותה כמות הספק משודר, ככל שהמתח של הקו גבוה יותר, כך הכמות של זרם זורם דרכו. לכן, על מנת להעביר את ההספק המועבר, למשל, לאורך קו 110 קילו וולט אחד באמצעות קווי 10 קילו וולט, יהיה צורך לבנות 10 קווים של 10 קילו וולט עם חוט בחתך זהה לקו ה-110 קילו וולט. אם תחנת הכוח ממוקמת בסמוך לצרכן (לדוגמה, מפעל גדול), אז אין טעם להגביר את המתח להעברת הכוח והיא מסופקת לצרכן במתח גנרטור, מה שחוסך בשנאים. אגב, מה ההבדל בין חשמל לחשמל? שום דבר. הספק חשמלי הוא הערך המיידי של אנרגיה חשמלית והוא נמדד בוואט, קילוואט, מגה וואט (W, kW, MW), ואנרגיה חשמלית היא כמות הכוח החשמלי המועבר ליחידת זמן והיא נמדדת בקילווואט שעות (kWh ,) . היחידה שבה מומר חשמל ממתח אחד למשנהו נקראת שנאי.

עקרון הפעולה והעיצוב של השנאי

כפי שכבר אמרנו, השנאי משמש להמרת הספק החשמלי של מתח אחד להספק חשמלי של מתח אחר. איך זה קורה. שנאי תלת פאזי הוא מעגל מגנטי (ליבה) העשוי מיריעות פלדה חשמלית ומורכב משלושה מוטות אנכיים המחוברים מלמעלה ומלמטה באותם מוטות רוחביים (הם נקראים עול). פיתולי מתח נמוך וגבוה בצורה של סלילים גליליים של חוט נחושת מבודד מונחים על המוטות. בגזרת האנרגיה, פיתולים אלה נקראים מתח גבוה ונמוך אם לשנאי יש שתי פיתולים, כלומר יש לו רק שני מתחים. בשנאי שלושת המתפתלים יש גם פיתול מתח בינוני. הפיתולים מונחים על המוט בסדר הבא: ראשית, פיתול המתח הנמוך (הוא הכי קרוב למעגל המגנטי), לאחר מכן שמים עליו את פיתול המתח הבינוני ולאחר מכן פיתול המתח הגבוה יותר, כלומר שלוש פיתולים. לשים על כל מוט, אם לשנאי יש שלוש פיתולים ושתי פיתולים, אם לשנאי יש שתי פיתולים. למען הפשטות, נשקול את פעולתם של שני שנאים מתפתלים. הפיתולים של מוט אחד יוצרים פאזה. מסופי קו מחוברים לתחילת כל פיתול, דרכם נכנס ויוצא חשמל מהשנאי. הפיתול שאליה נכנס הכוח החשמלי לשנאי נקרא ראשוני, והפיתול שממנו יוצא הכוח המומר מהמשני. אם הכוח מתקרב לפיתול המתח הנמוך ועוזב את פיתול המתח הגבוה יותר, אז השנאי נקרא שנאי שלב. ולהיפך, אם הכוח מתקרב לליפוף המתח הגבוה יותר, ועוזב את פיתול המתח התחתון, אז השנאי נקרא step-down. בעיצוב שלהם, הם לא שונים. הקצוות של פיתולי המתח הגבוה והנמוך מחוברים בצורה שונה. הקצוות של פיתולי המתח הגבוהים יותר מחוברים יחד ויוצרים כוכב, זה נקרא גם נייטרלי (למה, נשקול מאוחר יותר). הקצוות של פיתולי המתח הנמוך מחוברים בצורה מורכבת, כלומר, קצה כל פיתול מחובר לתחילתו של השני, ויוצר, אם מורחב על הדיאגרמה, משולש, שבראשו מחוברות יציאות ליניאריות. מדוע פיתולי מתח גבוה ונמוך מחוברים בצורה שונה? מסיבות כלכליות בלבד. זרם ומתח חשמלי מחולקים לפאזה וליניארית. המתח בין שלבים A-B, B-C ו-C-A נקרא ליניארי, הוא נקרא גם interphase. מתח פאזה הוא המתח בין כל פאזה (פרטית) לאדמה או, במקרה של שנאי, השנאי ניטרלי. מתח הפאזה קטן פי 3 (פי 1.73) מהמתח הליניארי. כדאי לשקול זרם ליניארי ופאזה באמצעות הדוגמה של חיבורי מתפתל שנאי. הזרם הזורם בכל שלב של הקו נקרא ליניארי. הזרם הזורם דרך הפיתול של כל שלב של שנאי או מנוע חשמלי נקרא זרם פאזה. אם הליפוף של יחידות אלו מחובר לכוכב, אז הזרם הליניארי, הן בשלב הקו והן בשלב הכוכבים, זהה (צייר כוכב וקו ומיד זה יהיה ברור). כלומר, כאשר הפיתול מחובר לכוכב, הזרם הליניארי שווה לזרם הפאזה. אם הפיתול מחובר למשולש (ציור), אז אנו רואים כיצד הזרם מהקו, המתקרב לראש המשולש, מתפצל דרך שתי פיתולים. כאן, זרם הפאזה אינו שווה לזרם הליניארי, הוא קטן ממנו. זרם הפאזה, כמו גם המתח, קטן פי 3 (פי 1.73) מזה הליניארי. כאשר הפיתול מחובר בכוכב, הזרם הזורם דרכו שווה לזרם הליניארי, והמתח בפיתול זה שווה למתח הפאזה. וכאשר הפיתול מחובר במשולש, אז הזרם הזורם דרכו שווה לזרם הפאזה, והמתח על כל פיתול שווה למתח הליניארי. ואם, למשל, הפיתול של שנאי, שעליו מופעל מתח של 110 קילו וולט, מחובר תחילה לכוכב, ולאחר מכן למשולש, אז במקרה הראשון (כאשר הוא כוכב) המתח המופעל על סלילה של כל שלב יהיה 63 קילו וולט, ובמקרה השני (כאשר משולש) 110 קילו וולט. לכן, כאשר הפיתול מחובר במשולש, הבידוד עליו חייב להיות גדול יותר, ולכן יקר יותר. עם זרמים, ההפך הוא הנכון. כאשר פיתול מחובר במשולש, הזרם הזורם דרכו קטן פי 3 מהזרם שזורם באותה פיתול אם הוא מחובר בכוכב. אם הזרם קטן, אז החתך של החוט המתפתל קטן יותר והפיתול זול יותר. מכיוון שהזרם בצד המתח הנמוך גדול מהזרם בצד המתח הגבוה יותר (ומכאן חתך החוט המתפתל גדול יותר), זוהי פיתול המתח הנמוך שמחובר למשולש. ככל שהמתח גבוה יותר, כך עלויות הבידוד יקרות יותר. זו הסיבה שפיתול המתח הגבוה יותר מחובר לכוכב. ישנם גם מושגים כמו זרם נקוב ומתח נקוב. זרם מדורג הוא הזרם המרבי שזורם דרך המוליך במשך זמן רב מבלי לחמם אותו מעל הטמפרטורה המותרת לבידוד שלו. מתח מדורג הוא המתח המרבי ביחס לאדמה (מתח פאזה) או לשלבים אחרים של ציוד זה (מתח ליניארי), המופעל על המוליך במשך זמן רב (פועל על המוליך) ללא סכנה של נזק (התמוטטות) של הבידוד שלו. עבור כל ציוד, היצרן מציין את הזרם והמתח המדורג של המוליכים שלו.

כך. כאשר מסופק כוח חשמלי לליפוף הראשוני של השנאי, הזרם הזורם דרכו (דרך הפיתול) יוצר שטף מגנטי לסירוגין במעגל המגנטי עליו לבושות הפיתולים, אשר בתורו משרה בפיתול המשנית את כך- שנקרא כוח אלקטרו-מוטיבי (emf). E.m.f זהה לכוח. בדרך זו, בעזרת צימוד אלקטרומגנטי, הספק מועבר דרך שנאי. נא לא לבלבל עם תקשורת חשמלית. חיבור חשמלי (נקרא גם מתכתי) הוא כאשר הכוח מועבר דרך מוליך ללא פערי אוויר. הקשר בין המתח הראשוני והמשני, כמו גם מספר הסיבובים של הפיתולים, נקבע על ידי הנוסחה:

U1 / U2 = w1 / w2

כאשר U1 ו-w1 הם המתח ומספר הסיבובים של הפיתול הראשוני, ו-U2 ו-w2 הם, בהתאמה, המשניים. מכאן נובע שעל ידי בחירת מספר הסיבובים של הפיתולים הראשוניים והמשניים, ניתן לקבל את המתח המשני הרצוי. היחס בין המתח הגבוה למתח הנמוך יותר או היחס בין מספר הסיבובים של פיתול המתח הגבוה לפיתול המתח הנמוך (שזה זהה) נקרא יחס הטרנספורמציה של השנאי. יחס הטרנספורמציה תמיד גדול מאחד (ניתן לנחש זאת בכל מקרה). רובוטריקים המשמשים להמרת הספק החשמלי של מתח אחד להספק של מתח אחר נקראים הספק. ישנם גם שנאי זרם ומתח. שנאים אלה נקראים מדידה, כי. הם נועדו להפעיל התקני מדידת זרם ומתח, אך הם יידונו בפירוט רב יותר בסעיף על הגנת ממסר, אוטומציה ומדידות. כמות הכוח העוברת דרך שנאי הכוח אינה משתנה (אם נשלל הפסדים לא משמעותיים במהלך השינוי), רק ערכי הזרם והמתח משתנים. כשזוכרים את נוסחת ההספק, S=v3UI, לא קשה לנחש כמה פעמים המתח משתנה במהלך השינוי, הזרם משתנה באותה כמות, רק בכיוון ההפוך, כלומר אם המתח לאחר השנאי גדל פי 10 ואז הזרם ירד פי 10. זה בשביל זה (כדי להפחית את כמות הזרם) ולהגביר את המתח בתחנות כוח כדי להעביר אותו למרחקים ארוכים. רובוטריקים יבשים ושמנים. שנאים יבשים (סדרת TC) הם שנאים מקוררים באוויר לחללים סגורים. העיצוב הוא הפשוט ביותר, המעגל המגנטי עם הפיתולים עומד על מבודדים ברצפת החדר ומכוסה במעטפת רשת מתכת. החום שנוצר מסולק על ידי האוויר שמסביב. שנאים יבשים מיוצרים למתח של עד 10 קילו וולט ומשמשים בעיקר לצרכים משלהם של תחנות כוח. בתעשייה משתמשים בעיקר בשנאי נפט (מסדרות TM, TD, TDC, TC. האותיות M, D, DC ו-C אומרות את שיטת הקירור והמחזור של השמן). בשנאי מלא בשמן, המעגל המגנטי עם הפיתולים ממוקם בתוך בית אטום מלא בשמן שנאי, המשמש לקירור ובו בזמן לבודד את המעגל המגנטי והפיתולים. בחלק העליון של המארז ישנו מיכל הרחבה, המשמש להזנת הבית וקליטת שמן מהבית עם שינויי טמפרטורה בנפח השמן בתוך בית השנאי. מצנני שמן ממוקמים בצידי בית שנאי השמן, המשמשים לקירור השמן. השמן, בהשפעת הפרש הטמפרטורה בתוך המארז ומחוץ ברדיאטור, מסתובב כל הזמן דרך הרדיאטורים, מתקרר על ידי האוויר החיצוני. זה נקרא קירור טבעי ומחזור שמן טבעי (מערכת קירור M). מערכת קירור כזו משמשת בשנאים עד 10 MW. בשנאים גדולים מ-10 מגה-וואט, מקררי שמן מפוצצים על ידי מאווררים ליעילות קירור גבוהה יותר. מערכת קירור D זו עם זרימה טבעית וטיוטה מאולצת. לקירור יעיל עוד יותר של השמן, הוא מופץ על ידי משאבות, בעוד הרדיאטורים מפוצצים על ידי מאווררים. מערכת קירור זו שייכת לסוג DC - עם זרימת שמן מאולצת ופיצוץ מאולץ ומשמשת בשנאים בהספק של מעל 100 MW. המערכת היעילה ביותר כיום היא מערכת C - עם זרימת שמן מאולצת ומקררי שמן מקוררים במים. זה מיושם על שנאים של 500 MW ומעלה.

בספרות הטכנית, לעתים קרובות נמצא מאפיין אחד נוסף של שנאי - זה Uk%, שמתורגם כמתח קצר באחוזים. המתח Uk% הוא המתח המופעל על אחת מפיתולי השנאי, שבו הזרם הנקוב זורם דרך הפיתול המקצר השני (אגב, הזרם הנקוב זורם גם בפיתול הראשון בשלב זה). Uк % מאפיין את העכבה של פיתולי השנאי ומשמש לחישוב הזרמים מאחורי השנאי במצבי פעולה שונים של הרשת.

שנאי כוח מיוצרים בעיקר בגרסה תלת פאזית. שנאים רבי עוצמה (500 MVA ומעלה) מיוצרים בגרסה חד פאזית מהסיבה הפשוטה ששנאי תלת פאזי בהספק כזה יהיה במידות כאלה שלא ניתן יהיה להעבירו לאתר ההתקנה. רובוטריקים הם שני מפותלים (HV, LV), שלושה מפותלים (HV, SN, LV) ועם פיתולים מפוצלים. לשנאי מתפתל מפוצל יש שתי פיתולי מתח נמוך זהים. לשם מה זה? לשנאים עם פיתולים מפוצלים יש אחוז Uk מוגבר (התנגדות פיתול), ולכן כדאי יותר להשתמש בהם כדי להפעיל מתג עם מספר רב של חיבורים. המתג אינו עשוי משני חלקים (שנאי אחד לכל אחד), אלא מארבעה. שנאי אחד מזין שני קטעים (כל פיתול מזין קטע נפרד). לפיכך, אנו מפחיתים את זרם הקצר בקטעים בחצי, לעומת אם היו שני מקטעים וכל אחד מהם הופעל על ידי שני שנאים מפותלים.

ויסות מתח שנאי

כפי שכבר אמרנו, ניתן לשנות את ערך המתח על הפיתול המשני של השנאי על ידי שינוי מספר הסיבובים של הפיתולים הראשוניים או המשניים. בשנאי כוח מסופק שינוי במספר הסיבובים בפיתול המתח הגבוה יותר. לשם כך, לחלק מהסיבובים של פיתול המתח הגבוה יותר יש ענפים מתאימים, שבאמצעותם ניתן להוסיף או להפחית את מספר הסיבובים של פיתול המתח הגבוה יותר. על ידי הפחתת מספר הסיבובים של פיתול המתח הגבוה יותר כאשר הוא הפיתול הראשוני (שנאי מטה), ההתנגדות של הפיתול יורדת, ולכן הזרם והשטף המגנטי בליבת השנאי גדלים, מה שאומר שהמתח ב- מתפתל מתח נמוך, שבמקרה זה הוא משני, עולה. ולהיפך. על ידי הגדלת מספר הסיבובים של פיתול המתח הגבוה יותר, ההתנגדות של הפיתול גדלה, ולכן, הזרם והשטף המגנטי בליבת השנאי יורדים, ומכאן המתח בפיתול המתח הנמוך יורד.

במקרה של שנאי מדרגה, כאשר פיתול המתח הנמוך הוא ראשוני ופיתול המתח הגבוה הוא משני, תהליך הגדלת המתח על הפיתול המשני מתרחש לא עקב עלייה בשטף המגנטי, אלא עקב עלייה במספר הסיבובים של הפיתול המשני, כלומר, פיתול המתח הגבוה יותר.

מדוע מבוצעת ויסות מתח בדיוק על סליל המתח הגבוה יותר יהיה ברור לאחר בחינת התכנון של מחליף הברזים. שני סוגים של מחליפי ברזים משמשים בשנאי שמן - PBV ו- OLTC. מתג PBV פירושו מיתוג ללא עירור, כלומר על שנאי מנותק והוא מערכת של מגעים קבועים המחוברים לענפים המתפתלים ומגעים נעים המחוברים לפיתול הראשי. מגעים נעים ממוקמים על המכשיר בצורה של תוף, סיבוב אשר עם ידית הכונן הממוקמת על מכסה השנאי, לשנות את מספר הסיבובים של מתפתל מתח גבוה יותר. מכיוון שלעתים קרובות לא נוח לווסת את המתח בצורה זו עקב הצורך לכבות את השנאי, הרי שבעזרת מתגי PBV מתבצעת בעיקר ויסות מתח עונתי כאשר העומסים ברשת הסמוכה משתנים, כלומר בחורף. וקיץ (בחורף יש יותר עומסים, מה שאומר יותר ירידת מתח ברשת ויש להגביר את המתח).

עבור התאמות מתח תכופות, מחליף ברזים מותקן על שנאים, כלומר ויסות תחת עומס. מחליף ברזים מסוג OLTC מאפשר לווסת את המתח מבלי לכבות את השנאי או אפילו להסיר ממנו את העומס, ולכן העיצוב שלו מסובך יותר מזה של מתג PBV. על מנת להבטיח שבמהלך מיתוג המגע הנייד מענף אחד למשנהו אין הפסקה במעגל הזרם המתפתל, למחליף הברזים יש שני מגעים זזים לכל שלב (ראשי ו-shunt) ומיתוג מאחד הסתעפות לאחר מתרחשת בשני שלבים - תחילה מעבירים את המגע הראשי לענף החדש, ולאחר מכן את השאנט. וכדי שברגע שהמגע הראשי כבר נמצא על הסניף החדש, והמשנתם עדיין על הישן, אין קיצור של הסיבובים הממוקמים בין המגעים הללו, מותקנת התנגדות מיוחדת במעגל מגע השאנט. והזרם אינו עובר דרך הקצר שנוצר על ידי המגעים הראשיים והמגעים. מחליף הברז לעומס מותקן לא במיכל המשותף של השנאי, שבו ממוקם המעגל המגנטי עם הפיתולים, אלא בתא נפרד, שבו מוציאים את הענפים של פיתולי המתח הגבוה יותר. זאת בשל העובדה כי בעת מעבר בעומס בין המגעים, מתרחשת קשת חשמלית, אם כי לא משמעותית, אשר מפרקת את השמן עם שחרור מימן. ואם מחליף הברז בעומס היה במיכל משותף, אז מימן היה מצטבר כל הזמן בממסר הגז של השנאי, ובכך גורם ליציאות מיותרות של הגנת הגז (על זה נדון ביתר פירוט בפרק על הגנת ממסר ואוטומציה). ניתן להחליף את מחליף הברזים בעומס הן מרחוק באמצעות מפתח בקרה, והן בעזרת AVR (וויסות מתח אוטומטי), המגיב לשינויים במתח בפיתול המשני.

בשנאים יבשים אין מתגי ברז והשינוי במספר הסיבובים מתרחש על ידי חיבור מחדש של לוחית מתכת מיוחדת על הפיתול של כל שלב, חיבור החלק העיקרי של הפיתול עם סיבובים נוספים.

רובוטריקים אוטומטיים

רובוטריקים אוטומטיים משמשים לחיבור מתגים במתחים שונים. שנאי אוטומטי שונה משנאי שלושה מתפתלים בכך שאין לו פיתול מתח בינוני. המתח הממוצע נלקח מהחלק של מתפתל המתח הגבוה יותר. ואכן, בפיתול השנאי המחובר לכוכב, המתח מהמקסימום בתחילת הפיתול יורד עם כל סיבוב לכיוון הנייטרלי, עד שהוא יורד לחלוטין לאפס בנייטרלי לאחר הסיבוב האחרון. על בסיס עיקרון זה נעשית סלילה המתח הבינוני של השנאי האוטומטי. לדוגמא, שנאי אוטומטי עם מתח של 220/110/10 קילו וולט אי שם באמצע פיתול המתח הגבוה (220 קילו וולט) יש לו ענפים המקבילים למתח של 110 קילו וולט, זהו פיתול המתח הבינוני בשילוב עם פיתול המתח הגבוה יותר. (או ליתר דיוק, להיות חלק מזה). לכן, השנאי האוטומטי קטן יותר בגודלו וזול יותר משלושה שנאים מפותלים באותו הספק. ישנם מספר סניפים בפיתול המתח הגבוה (כמו בשנאי) לאפשרות ויסות מתח באמצעות מחליף ברזים.

ב-PTE אתה יכול למצוא דבר כזה כמו המתח המותר לענף נתון של מתפתל השנאי. איך להבין זאת והיכן להשיג את המתחים המותרים הללו? כפי שאמרנו בתחילת הסעיף הזה, בפיתולים של שנאים המחוברים לכוכב, המתח יורד עם כל סיבוב לכיוון הנייטרלי. מהבחינה הזו גם הבידוד מצטמצם עם כל סיבוב, או יותר נכון עם כל ענף לכיוון הנייטרלי (על מנת לחסוך כסף). לכן, לכל ענף יש מתח מותר משלו. ואתה יכול לראות את המתח הזה בטבלת מכסי השנאים, בהוראות המפעל, במקרה הרע, על לוח המחובר לשנאי.

הפקה (ייצור), הפצה וצריכה של אנרגיה חשמלית ותרמית: תחנת כוח מייצרת (או מייצרת) אנרגיה חשמלית, ותחנת חום וכוח משולבת מייצרת אנרגיה חשמלית ותרמית. על פי סוג מקור האנרגיה הראשוני המומר לאנרגיה חשמלית או תרמית, תחנות כוח מחולקות לתרמית (TPP), גרעינית (NPP) והידראולית (HPP). בתחנות כוח תרמיות מקור האנרגיה העיקרי הוא דלק אורגני (פחם, גז, נפט), בתחנות כוח גרעיניות - תרכיז אורניום, בתחנות כוח הידרואלקטריות - מים (משאבי הידרו). TPPs מחולקים לתחנות כוח תרמיות עיבוי (תחנות כוח עיבוי - IES או תחנות כוח מחוזיות של המדינה - GRES), המייצרות רק חשמל, ותחנות חום וכוח (CHP), המייצרות גם חשמל וגם חום.

בנוסף לתחנות כוח תרמיות, תחנות כוח גרעיניות ותחנות כוח הידרואלקטריות, קיימות סוגים נוספים של תחנות כוח (תחנות כוח אחסון שאובות, סולר, סולאריות, גיאותרמיות, גאות ושפל ורוח). עם זאת, כוחם קטן.

החלק החשמלי של תחנת הכוח כולל מגוון ציוד ראשי ועזר. הציוד העיקרי המיועד לייצור והפצת חשמל כולל: גנרטורים סינכרוניים המייצרים חשמל (ב-TPPs - טורבוגנרטורים); פסים המיועדים לקליטת חשמל מגנרטורים וחלוקתו לצרכנים; התקני מיתוג - מתגים המיועדים להדליק ולכבות מעגלים בתנאים רגילים וחרום, ומנתקים שנועדו לשחרר מתח מחלקים חסרי אנרגיה של מתקנים חשמליים וליצור שבר גלוי במעגל (מנתקים, ככלל, אינם מתוכננים לשבור את זרם ההפעלה של המתקן); מקלטי חשמל עזר (משאבות, מאווררים, תאורת חירום חשמלית וכו'). ציוד עזר נועד לבצע פונקציות של מדידה, איתות, הגנה ואוטומציה וכו'.

מערכת אנרגיה (מערכת כוח)מורכב מתחנות כוח, רשתות חשמל וצרכני חשמל, מחוברים ומחוברים על ידי מצב משותף בתהליך מתמשך של ייצור, הפצה וצריכה של אנרגיה חשמלית ותרמית, עם ניהול כללי של מצב זה.

מערכת חשמל (חשמל).- זהו קבוצה של חלקים חשמליים של תחנות כוח, רשתות חשמל וצרכני חשמל, המחוברים על ידי המשותף של המשטר והמשכיות תהליך הייצור, ההפצה והצריכה של חשמל. מערכת החשמל היא חלק ממערכת החשמל, למעט רשתות חום וצרכני חום. רשת חשמל היא קבוצה של מתקנים חשמליים להפצת אנרגיה חשמלית, המורכבת מתחנות משנה, מתגים, קווי חשמל עיליים וכבלים. חלוקת החשמל מתחנות הכוח לצרכנים מתבצעת באמצעות רשת החשמל. קו חשמל (עילי או כבל) - מתקן חשמלי המיועד להעברת חשמל.

בארצנו משתמשים במתחים נומינליים (בין פאזיים) סטנדרטיים של זרם תלת פאזי בתדר של 50 הרץ בטווח של 6-1150 קילו וולט, כמו גם מתחים של 0.66; 0.38 (0.22) קילוואט.

העברת החשמל מתחנות כוח דרך קווי מתח מתבצעת במתחים של 110-1150 קילו וולט, כלומר עולה משמעותית על המתח של גנרטורים. תחנות חשמל משמשות להמרת חשמל של מתח אחד לחשמל של מתח אחר. תחנת משנה חשמלית היא מתקן חשמלי שנועד להמיר ולהפיץ אנרגיה חשמלית. תחנות משנה מורכבות משנאים, פסים והתקני מיתוג, כמו גם ציוד עזר: הגנת ממסר ואוטומציה, מכשירי מדידה. תחנות משנה נועדו לחבר בין גנרטורים וצרכנים לקווי חשמל (תחנות משנה P1 ו-P2), כמו גם לחיבור חלקים בודדים של מערכת החשמל.