Saražoto elektroenerģiju nevar uzglabāt, tā nekavējoties jānodod patērētājiem. Kad tika izgudrots optimālais transportēšanas veids, sākās strauja elektroenerģijas nozares attīstība.

Stāsts

Pirmie ģeneratori tika uzbūvēti blakus enerģijas patērētājiem. Tie bija mazjaudas un bija paredzēti tikai vienas ēkas vai pilsētas kvartāla elektroenerģijas piegādei. Bet tad viņi nonāca pie secinājuma, ka daudz izdevīgāk ir būvēt lielas stacijas vietās, kur ir koncentrēti resursi. Tās ir jaudīgas hidroelektrostacijas upēs, lielas termoelektrostacijas blakus ogļraktuvēm. Tas prasa elektroenerģijas pārvadi no attāluma.

Sākotnējie mēģinājumi būvēt pārvades līnijas saskārās ar faktu, ka, savienojot ģeneratoru ar strāvas uztvērējiem ar garu kabeli, jauda pārvades līnijas galā tika ievērojami samazināta milzīgo siltuma zudumu dēļ. Bija nepieciešams izmantot kabeļus ar lielāku šķērsgriezuma laukumu, kas tos padarīja daudz dārgākus, vai arī palielināt spriegumu, lai samazinātu strāvu.

Pēc eksperimentiem ar līdzstrāvas un vienfāzes maiņstrāvas pārvadi, izmantojot augstsprieguma līnijas, zaudējumi saglabājās pārāk lieli - 75% līmenī. Un tikai tad, kad Dolivo-Dobrovolsky izstrādāja trīsfāzu strāvas sistēmu, tika panākts izrāviens elektroenerģijas pārvadē: viņi panāca zaudējumu samazinājumu līdz pat 20%.

Svarīgs! Mūsdienās lielākajā daļā elektrolīniju tiek izmantota trīsfāzu maiņstrāva, lai gan tiek izstrādātas arī līdzstrāvas elektrolīnijas.

Elektrības pārvades shēma

Ķēdē no enerģijas ražošanas līdz tās saņemšanai patērētājiem ir vairāki posmi:

• ģenerators elektrostacijā, kas ražo elektroenerģiju ar spriegumu 6,3-24 kV (ir atsevišķi agregāti ar lielāku nominālo spriegumu);
• paaugstināšanas apakšstacijas (PS);
• īpaši tālsatiksmes un maģistrālās elektropārvades līnijas ar spriegumu 220-1150 kV;
• lielas krustojuma apakšstacijas, kas samazina spriegumu līdz 110 kV;
• 35-110 kV elektropārvades līnijas elektroenerģijas pārvadīšanai uz apgādes centriem;
• papildu pazemināšanas apakšstacijas - piegādes centri, kur tie saņem spriegumu 6-10 kV;
• sadales elektropārvades līnijas 6-10 kV;
• transformatoru punkti (TP), centrālie sadales punkti, kas atrodas pie patērētājiem, lai samazinātu spriegumu līdz 0,4 kV;
• zemsprieguma līnijas māju un citu objektu apgādei.

Izplatīšanas shēmas

Elektrības līnijas ir gaisvadu, kabeļu un kabeļu gaisvadu līnijas. Lai palielinātu uzticamību, elektroenerģija vairumā gadījumu tiek pārsūtīta vairākos veidos. Tas ir, divas vai vairākas līnijas ir savienotas ar apakšstaciju kopnēm.

Ir divas elektroenerģijas sadales shēmas 6-10 kV:

1. Maģistrs, kad 6-10 kV līnija ir kopīga vairāku transformatoru apakšstaciju barošanai, kuras var izvietot visā garumā. Ja galvenā elektropārvades līnija saņem strāvu no diviem dažādiem padevējiem abās pusēs, šo ķēdi sauc par gredzena ķēdi. Turklāt normālā darbībā tas tiek darbināts no viena padeves un atvienots no otra, izmantojot komutācijas ierīces (slēdžus, atvienotājus);

1. Radiāls. Šajā shēmā visa jauda ir koncentrēta elektropārvades līnijas galā, kas paredzēta, lai piegādātu jaudu vienam patērētājam.

Līnijām ar spriegumu 35 kV un vairāk tiek izmantotas šādas shēmas:

1. Radiāls. Apakšstacijas strāva nāk caur vienas ķēdes vai divkontūru barošanas līniju no viena mezgla apakšstacijas. Visrentablākā shēma ir ar vienu līniju, taču tā ir ļoti neuzticama. Pateicoties divkontūru elektropārvades līnijām, tiek izveidota rezerves jauda;
2. Gredzens. Apakšstaciju kopnes darbina vismaz divas elektropārvades līnijas no neatkarīgiem avotiem. Šajā gadījumā uz barošanas līnijām var būt atzari (krāna līnijas), kas iet uz citām apakšstacijām. Kopējam pieslēguma apakšstaciju skaitam vienā elektropārvades līnijā jābūt ne vairāk kā trim.

Svarīgs! Gredzenu tīklu apgādā vismaz divas mezglu apakšstacijas, kas parasti atrodas ievērojamā attālumā viena no otras.

Transformatoru apakšstacijas

Transformatoru apakšstacijas kopā ar elektropārvades līnijām ir galvenā energosistēmas sastāvdaļa. Tie ir sadalīti:

1. Paaugstināšana. Tie atrodas netālu no spēkstacijām. Galvenais aprīkojums ir jaudas transformatori, kas palielina spriegumu;
2. Pazemināti. Tie atrodas citās elektrotīkla daļās, kas ir tuvāk patērētājiem. Satur pazeminātus transformatorus.

Ir arī pārveidotāju apakšstacijas, bet tās nav transformatoru apakšstacijas. Tos izmanto, lai pārveidotu maiņstrāvu līdzstrāvā, kā arī lai iegūtu dažādas frekvences strāvu.

Galvenais transformatoru apakšstaciju aprīkojums:

1. Augstsprieguma un zemsprieguma sadales iekārtas. Tas var būt atvērta tipa (ORU), slēgta tipa (CLD) un pilnīgs (KRU);
2. Strāvas transformatori;
3. Vadības pults, releju telpa, kurā koncentrētas aizsardzības un automātiskās vadības iekārtas komutācijas ierīcēm, signalizācijai, mērinstrumentiem un elektrības skaitītājiem. Sadales iekārtās var būt arī pēdējie divu veidu iekārtas, kā arī daži aizsardzības veidi;

1. Apakšstacijas palīgiekārtas, kurās ietilpst palīgtransformatori (TSN), samazinot spriegumu no 6-10 līdz 0,4 kV, 0,4 kV MV kopnes ar komutācijas ierīcēm, akumulators, uzlādes ierīces. Aizsardzība, apakšstaciju apgaismojums, apkure, transformatoru pūšanas motori (dzesēšana) uc tiek darbināti no MV Vilces dzelzceļa apakšstacijās palīgtransformatori var būt ar primāro spriegumu 27,5 vai 35 kV.
2. Sadales iekārtās ir transformatoru, barošanas un izejošo līniju un 6-10 kV pievadu komutācijas ierīces: atvienotāji, slēdži (vakuums, SF6, eļļa, gaiss). Sprieguma transformatorus (VT) un strāvas transformatorus (CT) izmanto aizsardzības un mērīšanas ķēžu barošanai;
3. Aprīkojums aizsardzībai pret pārspriegumu: novadītāji, pārsprieguma novadītāji (pārsprieguma ierobežotāji);
4. Strāvas ierobežošanas un loka dzēšanas reaktori, kondensatoru bloki un sinhronie kompensatori.

Pēdējā pakāpju apakšstaciju saite ir transformatoru punkti (TP, KTP-complete, MTP-mast). Tās ir mazas ierīces, kas satur 1, 2, retāk 3 transformatorus, dažreiz samazinot spriegumu no 35, biežāk no 6-10 kV līdz 0,4 kV. Zemsprieguma pusē ir uzstādīti automātiskie slēdži. No tiem stiepjas līnijas, kas tieši sadala elektroenerģiju reāliem patērētājiem.

Elektropārvades līniju jauda

Pārraidot elektroenerģiju, galvenais rādītājs ir elektropārvades līniju caurlaidspēja. To raksturo aktīvās jaudas vērtība, kas tiek pārraidīta pa līniju normālos darbības apstākļos. Caurlaidība ir atkarīga no elektrolīnijas sprieguma, tās garuma, šķērsgriezuma izmēriem un līnijas veida (CL vai OHL). Šajā gadījumā dabiskā jauda, ​​kas nav atkarīga no elektropārvades līnijas garuma, ir aktīvā jauda, ​​kas tiek pārraidīta pa līniju ar pilnu reaktīvās sastāvdaļas kompensāciju. Praksē šādus nosacījumus nav iespējams sasniegt.

Svarīgs! Maksimālo pārraidīto jaudu elektropārvades līnijām ar spriegumu 110 kV un zemāku ierobežo tikai vadu sildīšana. Augsta sprieguma līnijās tiek ņemta vērā arī energosistēmas statiskā stabilitāte.

Dažas gaisvadu līnijas jaudas vērtības pie efektivitātes = 0,9:

• 110 kV: dabiskā jauda – 30 mW, maksimālā – 50 mW;
• 220 kV: dabiskā jauda – 120-135 mW, maksimālā – 350 mW stabilitātei un 280 mW apkurei;
• 500 kV: dabiskā jauda – 900 mW, maksimālā – 1350 mW stabilitātei un 1740 mW apkurei.

Elektrības zudumi

Ne visa elektrostacijā saražotā elektroenerģija nonāk pie patērētāja. Elektrības zudumi var būt:

1. Tehnisks. Radīti zudumi vados, transformatoros un citās iekārtās apkures un citu fizikālu procesu dēļ;
2. Enerģētikas uzņēmumu uzskaites sistēmas nepilnības;
3. Komerciāls. Rodas jaudas noņemšanas dēļ, papildus mērierīcēm, starpība starp faktisko patērēto jaudu un skaitītāja reģistrēto jaudu utt.

Elektrības pārvades tehnoloģijas nestāv uz vietas. Tiek attīstīta supravadošu kabeļu izmantošana, kas ļauj samazināt zudumus gandrīz līdz nullei. Bezvadu jaudas pārraide vairs nav iztēle par mobilo ierīču uzlādi. Un Dienvidkorejā viņi strādā pie bezvadu enerģijas pārvades sistēmas izveides elektrificētam transportam.

Video

Vispārējās un profesionālās izglītības ministrija

Sverdlovskas apgabala Zinātniskās un ražošanas asociācijas valsts izglītības iestāde

Ņižņijtagila profesionālais licejs "Metallurg"

KOPSAVILKUMS

Elektrības pārvade attālumos

Izpildītājs: Bahters Nikolajs un Borisovs Jaroslavs

Vadītāja: fizikas skolotāja Ludmila Vladimirovna Reddiha

Ņižņijtagila 2008

Ievads

1. nodaļa. Elektriskā strāva

2. nodaļa. Elektriskās enerģijas ražošana

1 Ģenerators

2 MHD ģenerators

3 Plazmas ģenerators - plazmatrons

3. nodaļa. Elektrības pārvade

1 elektropārvades līnijas

2 Transformators

4. nodaļa. Enerģija tērauda ražotājam

1 Tērauda ražošana elektriskajās krāsnīs

2 Tipiski elektriskās enerģijas uztvērēji

Secinājums

Bibliogrāfija

Ievads

Sverdlovskas apgabala elektrotīkla komplekss, tostarp Ņižņijtagila enerģētikas mezgls, atrodas uz lielu transformāciju sliekšņa. Lai izvairītos no enerģētikas krīzes Vidējos Urālos, Sverdlovskas apgabala valdība izstrādāja un pieņēma galvenos elektroenerģijas nozares attīstības virzienus nākamajiem desmit gadiem. Runa galvenokārt ir par jaunas paaudzes, tas ir, elektrostaciju, kas ražo elektroenerģiju, būvniecību un elektrotīklu kompleksa tālāko attīstību - dažāda sprieguma apakšstaciju, transformatoru punktu un elektrolīniju būvniecību un rekonstrukciju. Pagājušajā gadā sastādījām un apstiprinājām ilgtermiņa investīciju programmu līdz 2012.gadam, norādot konkrētus elektroenerģijas objektus, kas tiek rekonstruēti un kurus nepieciešams izbūvēt.

Līdz 2001. gadam Tagilas reģionā enerģijas jaudu netrūka. Bet tad, pēc daudziem krīzes gadiem, mūsu rūpniecības uzņēmumi gāja kalnā, kā saka, aktīvi sāka attīstīties vidējie un mazie uzņēmumi, ievērojami pieauga elektroenerģijas patēriņš. Šodien enerģijas jaudas deficīts Ņižņijtagilā pārsniedz 51 megavatu. Šīs ir... gandrīz divas uzlikas. Bet salīdzinājums ar Lining ir nosacīts. Faktiski enerģijas jaudas trūkuma problēma šobrīd visaktuālākā ir Ņižņijtagila centrālajai daļai. Pirms četrdesmit gadiem celtā Krasnij Kamen apakšstacija, no kuras faktiski ir atkarīga pilsētas centra energoapgāde, jau sen ir morāli un fiziski novecojusi un darbojas savu iespēju robežās. Diemžēl jaunajiem patērētājiem ir jāliedz pieslēgums tīklam.

Ņižņijtagilai nepieciešama jauna apakšstacija - apakšstacija Prirechnaya ar spriegumu 110/35/6 kV. Pēc provizoriskiem aprēķiniem, kapitālieguldījumu apjoms Prirechnaya celtniecībā būs aptuveni 300 miljoni rubļu. Sverdlovenergo investīciju programma Ņižņijtagilei ietver arī apakšstacijas Sojuznaja rekonstrukciju, Altaiskaya apakšstacijas būvniecību Vagonkā un Demidovska pārslēgšanas punktu Galjanku rajonā, kas radikāli uzlabos pilsētas energoapgādes sistēmu kopumā. Galvenais šī gada notikums ir apakšstacija Staratel, kuras rekonstrukcijā Sverdlovenergo ieguldīja 60 miljonus rubļu. Vēl viens, arī nozīmīgs, notikums 2007. gadā bija jauna, otrā transformatora nodošana ekspluatācijā apakšstacijā Galjanka.

Uzsākta elektropārvades līnijas Černoistočinska - Belogorje būvniecība ar spriegumu 110 kV un kopējo garumu gandrīz 18 kilometri. Šis objekts ir iekļauts arī Sverdlovenergo investīciju programmā. Jaunas augstsprieguma elektropārvades līnijas nodošana ekspluatācijā ļaus padarīt elektroapgādi uzticamāku ne tikai Belajas kalnu slēpošanas kompleksam, bet arī visai blakus esošajai teritorijai - Uralets, Visim, Visimo-Utkinsk un citas apdzīvotas vietas. Teikšu vēl: Belogorye projekts paredz arī jaunas Belogorye apakšstacijas izbūvi Uralets ciemā un visa Uralets tīkla kompleksa rekonstrukciju, kas ir vismaz 20 kilometri tīklu ar spriegumu 0,4-6 kV. .

Mūsu esejas nolūkos mēs nolēmām izvirzīt jautājumu par elektrības pārvadi ne tikai no attāluma, bet arī par tās izmantošanu kā nepieciešamo komponentu tērauda ražošanā, jo mūsu profesija ir nesaraujami saistīta ar šo elektriskā tērauda ražošanas procesu.

Lai sasniegtu šo mērķi, nolēmām izvirzīt sev vairākus svarīgus uzdevumus: 1) izpētīt papildu literatūru saistībā ar elektroenerģijas pārvadi un elektrometalurģiju; 2) iepazīties ar jauniem ģeneratoru un transformatoru veidiem; 3) uzskata elektrisko strāvu no tās saņemšanas līdz piegādei patērētājam; 4) aplūkot tērauda ražošanas fizikālos un mehāniskos procesus elektriskajās krāsnīs.

Sākotnēji cilvēki neprata izmantot tēraudu un dažādu instrumentu izgatavošanai izmantoja vietējās izcelsmes materiālus (vara, zeltu un meteorītu dzelzi). Tomēr ar šīm metodēm cilvēku vajadzībām nepietika. Cilvēki bieži meklēja iespēju iegūt metālu no rūdas, kas atrodama uz zemes virsmas.

Un tā otrā un pirmā tūkstošgades mijā pirms mūsu ēras radās metalurģijas pirmais posms. Cilvēce ir pārgājusi uz tiešu dzelzs iegūšanu no rūdas, reducējot to primitīvos kalumos. Tā kā šajā procesā tika izmantota “neapstrādāta” strūkla (neapsildīta gaisa), metodi sauca par neapstrādātu pūšanu.

Otrajam tērauda ražošanas posmam (XIV-XVIII gs.) bija raksturīga kalumu uzlabošana un siera pūšanas krāšņu apjoma palielināšana. Ūdensrata izskats un tā izmantošana kaluma plēšu dzīšanai ļāva pastiprināt sprādzienu, paaugstināt temperatūru kurtuves kurtuvē un paātrināt ķīmisko reakciju rašanos.

Trešais posms bija progresīvākas un produktīvākas metodes izstrāde zema oglekļa satura dzelzs ražošanai mīklai līdzīgā stāvoklī - tā sauktais peļķēšanas process - process, kurā čuguns tiek pārvērsts dzelzē ugunīgas reverberācijas (peļķes) apakšā. ) krāsns.

Ceturto posmu (19. gs. beigas un 20. gs. vidus) raksturo četru tērauda ražošanas metožu ieviešana ražošanā - Bessemer, Thomas, martens, pārveidotājs un elektriskā tērauda ražošana, par ko, starp citu, mēs vēlētos runāt. par mūsu abstrakti, kā piemēru tam, kā tērauda izgatavotāja palīgs izmanto elektrību.

1. nodaļa. Elektriskā strāva

Savienosim spuldzīti ar elektrisko akumulatoru ar vadiem. Spuldzes vadi un kvēldiegs veidoja slēgtu cilpu – elektrisko ķēdi. Šajā ķēdē plūst elektriskā strāva, kas silda lampas kvēldiegu, līdz tas spīd. Kas ir elektriskā strāva? Tā ir lādētu daļiņu virzīta kustība.

Akumulatorā notiek ķīmiskas reakcijas, kuru rezultātā elektroni - vielas daļiņas ar mazāko lādiņu - uzkrājas spailē, kas apzīmēta ar “-” (mīnus) zīmi. Metāls, no kura izgatavoti spuldzes vadi un kvēldiegs, sastāv no atomiem, kas veido kristāla režģi. Elektroni var brīvi iziet cauri šim režģim. Elektronu plūsma caur vadītājiem (tā sauktajām vielām, kas pārraida elektrisko strāvu) no viena akumulatora spailes uz otru ir elektriskā strāva. Jo vairāk elektronu iziet cauri vadītājam, jo ​​lielāka ir elektriskās strāvas stiprums. Strāvu mēra ampēros (A). Ja caur vadītāju plūst 1 A strāva, tad ik sekundi pa vadītāja šķērsgriezumu izlido 6,24 * 1018 elektroni. Šim elektronu skaitam ir 1 C (kulons) lādiņš.

Elektrisko strāvu ķēdē, ko veido vadi, lampas kvēldiegs un akumulators, var salīdzināt ar šķidruma plūsmu, kas pārvietojas pa ūdensvadiem. Savienojošie vadi ir caurules posmi ar lielu šķērsgriezumu, spuldzes kvēldiegs ir plāna caurule, un akumulators ir sūknis, kas rada spiedienu. Jo lielāks spiediens, jo lielāka ir šķidruma plūsma. Akumulators elektriskā ķēdē rada spriegumu (spiedienu). Jo augstāks spriegums, jo lielāka strāva ķēdē. Spriegumu mēra voltos (V). lai caur kabatas spuldzi izvadītu strāvu, kas liktu mirdzēt tās kvēldiegam, nepieciešams 3-4 V spriegums dzīvokļiem ar 127 vai 220 V spriegumu un pa elektrolīnijām (elektrības līnijām). strāva tiek pārraidīta ar simtiem kilovoltu (kV) spriegumu. Elektriskā enerģija, kas izdalās 1 s (jauda), ir vienāda ar strāvas un sprieguma reizinājumu. Jauda pie 1 A strāvas un 1 V sprieguma ir vienāda ar 1 vatu (W).

Ne visas vielas brīvi laiž cauri elektrisko strāvu, piemēram, stikls, porcelāns, gumija gandrīz neļauj elektriskajai strāvai iziet cauri. Šādas vielas sauc par izolatoriem vai dielektriķiem. Vadi ir izolēti ar gumiju, augstsprieguma elektrolīniju izolatori ir izgatavoti no stikla un porcelāna. Tomēr pat metāli iztur elektrisko strāvu. Kad elektroni pārvietojas, tie "atspiež" atomus, kas veido metālu, liekot tiem pārvietoties ātrāk, sildot vadītāju. Vadītāju sildīšanu ar elektrisko strāvu vispirms pētīja krievu zinātnieks E. H. Lencs un angļu fiziķis D. Džouls. Elektriskās strāvas īpašība siltuma vadītājiem tiek plaši izmantota tehnoloģijā. Elektriskā strāva silda elektrisko spuldžu un elektrisko sildīšanas ierīču pavedienus un kausē tēraudu elektriskajās krāsnīs.

1820. gadā dāņu fiziķis G.-H. Oersted atklāja, ka netālu no vadītāja, kas nes strāvu, magnētiskā adata novirzās. Tādējādi tika atklāta elektriskās strāvas ievērojamā īpašība radīt magnētisko lauku. Šo parādību detalizēti pētīja franču zinātnieks A. Ampere. Viņš atklāja, ka divi paralēli vadi, caur kuriem strāva plūst vienā virzienā, pievelk viens otru, un, ja strāvu virzieni ir pretēji, vadi atgrūž. Ampere skaidroja šo parādību ar magnētisko lauku mijiedarbību, ko rada strāvas. Vadu mijiedarbības efekts ar strāvu un magnētiskajiem laukiem tiek izmantots elektromotoros, elektriskajos relejos un daudzos elektriskos mērinstrumentos.

Vēl vienu elektriskās strāvas īpašību var noteikt, izlaižot strāvu caur elektrolītu - sāls, skābes vai sārma šķīdumu. Elektrolītos vielas molekulas tiek sadalītas jonos - molekulu daļiņās ar pozitīvu vai negatīvu lādiņu. Strāva elektrolītā ir jonu kustība. Lai izvadītu strāvu caur elektrolītu, tajā tiek nolaistas divas metāla plāksnes, kas savienotas ar strāvas avotu. Pozitīvie joni virzās uz elektrodu, kas savienots ar negatīvo spaili. Pie elektrodiem veidojas joni. Šo procesu sauc par elektrolīzi. Ar elektrolīzes palīdzību ir iespējams izolēt tīrus metālus no sāļiem, dažādu priekšmetu hromēšanu un niķelēšanu, veikt sarežģītāko produktu apstrādi, ko nevar veikt ar vienkāršām metāla griešanas mašīnām, un atdalīt ūdeni tā sastāvdaļās - ūdeņradis un skābeklis.

Elektrolīzes vannās spuldzītē, kas savienota ar lukturīša akumulatoru, strāva visu laiku plūst vienā virzienā un strāvas stiprums nemainās. Šo strāvu sauc par līdzstrāvu. Taču tehnoloģijā biežāk tiek izmantota maiņstrāva, kuras virziens un stiprums periodiski mainās. Strāvas virziena maiņas pilna cikla laiku sauc par periodu, un periodu skaits 1 sekundē ir maiņstrāvas frekvence. Rūpnieciskā strāva, kas darbina mašīnas, apgaismo ielas un dzīvokļus, mainās ar frekvenci 50 periodi 1 s. Maiņstrāvu var viegli pārveidot - tās spriegumu var palielināt un samazināt, izmantojot transformatorus.

Līdz ar telegrāfa un telefona izgudrojumu informācijas pārraidei tika izmantota elektriskā strāva. Sākumā pa vadiem tika pārraidīti gari un īsi līdzstrāvas impulsi, kas atbilst Morzes koda punktiem un domuzīmēm. Šādi strāvas impulsi jeb pulsējoša strāva, bet ar sarežģītāku informācijas kodēšanas sistēmu tiek izmantoti mūsdienu elektroniskajos datoros (datoros), lai pārsūtītu skaitļus, komandas un vārdus no vienas mašīnas ierīces uz otru.

Informācijas pārraidei var izmantot arī maiņstrāvu. Informāciju var pārraidīt ar maiņstrāvu, noteiktā veidā mainot strāvas svārstību amplitūdu. Šo informācijas kodējumu sauc par amplitūdas modulāciju (AM). Ir iespējams arī mainīt maiņstrāvas svārstību frekvenci, lai noteikta informācija atbilstu noteiktām frekvences izmaiņām. Šo kodēšanu sauc par frekvences modulāciju (FM). Radio uztvērējiem ir AM un FM kanāli, kas "atšifrē" — pārvērš skaņā — antenas uztverto radioviļņu amplitūdas vai frekvences modulētas svārstības.

Mūsdienās elektriskā strāva ir atradusi pielietojumu visās cilvēka darbības jomās. Darbgaldu un mašīnu piedziņa, automātiskās uzraudzības un vadības sistēmas, neskaitāmas ierīces pētniecības laboratorijās un sadzīves tehnika nav iedomājama bez elektriskās strāvas izmantošanas. Mūsdienu telefons un telegrāfs, radio un televīzija, elektroniskie datori no kabatas kalkulatoriem līdz mašīnām, kas kontrolē kosmosa kuģu lidojumus – tās visas ir ierīces, kuru pamatā ir vissarežģītākās elektriskās strāvas ķēdes.

2. nodaļa. Elektriskās enerģijas ražošana

.1 Ģenerators

Elektroenerģijai ir nenoliedzamas priekšrocības salīdzinājumā ar visiem citiem enerģijas veidiem. To var pārraidīt pa vadu lielos attālumos ar salīdzinoši zemiem zudumiem un ērti sadalīt starp patērētājiem. Galvenais ir tas, ka šo enerģiju ar diezgan vienkāršu ierīču palīdzību var viegli pārvērst jebkurā citā formā: mehāniskā, iekšējā (ķermeņu sildīšana), gaismas enerģijā utt.

Maiņstrāvai ir priekšrocība salīdzinājumā ar līdzstrāvu, ka spriegumu un strāvu var pārveidot (pārveidot) ļoti plašā diapazonā, gandrīz nezaudējot enerģiju. Šādas transformācijas ir nepieciešamas daudzās elektrotehnikas un radiotehnikas ierīcēs. Bet īpaši liela vajadzība pārveidot spriegumu un strāvu rodas, pārraidot elektroenerģiju lielos attālumos.

Elektrisko strāvu ģenerē ģeneratoros - ierīcēs, kas pārvērš viena vai otra veida enerģiju elektroenerģijā. Ģeneratori ietver galvaniskās šūnas, elektrostatiskās iekārtas, termopilus, saules paneļus utt. Tiek pētītas iespējas radīt principiāli jaunus ģeneratoru veidus. Piemēram, tiek izstrādātas tā sauktās degvielas enerģijas, kurās ūdeņraža reakcijas ar skābekli rezultātā izdalītā enerģija tiek tieši pārvērsta elektroenerģijā. Notiek veiksmīgs darbs pie magnetohidrodinamisko ģeneratoru (MHD ģeneratoru) izveides. MHD ģeneratoros karstas jonizētas gāzes (plazmas) strūklas mehāniskā enerģija, kas pārvietojas magnētiskajā laukā, tiek tieši pārveidota par elektrisko enerģiju.

Katra no uzskaitītajiem elektroenerģijas ģeneratoru veidiem pielietojuma jomu nosaka to raksturlielumi. Tādējādi elektrostatiskās iekārtas rada lielu potenciālu starpību, bet nespēj radīt nekādu būtisku strāvu ķēdē. Galvaniskās šūnas var radīt lielu strāvu, taču to darbības ilgums nav ilgs.

Mūsu laikā dominējošo lomu spēlē elektromehāniskās indukcijas maiņstrāvas ģeneratori. Šajos ģeneratoros mehāniskā enerģija tiek pārveidota par elektroenerģiju. To darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas fenomens. Šādiem ģeneratoriem ir salīdzinoši vienkārša konstrukcija un tie ļauj iegūt lielas strāvas pie pietiekami augsta sprieguma.

Nākotnē, runājot par ģeneratoriem, mēs domāsim indukcijas elektromehāniskos ģeneratorus.

Mūsdienās ir pieejami dažādi indukcijas ģeneratoru veidi. Bet tie visi sastāv no vienām un tām pašām pamata daļām. Tas, pirmkārt, ir elektromagnēts vai pastāvīgais magnēts, kas rada magnētisko lauku, un, otrkārt, tinums, kurā tiek inducēts mainīgs EML (aplūkotajā ģeneratora modelī tas ir rotējošs rāmis). Tā kā virknē savienotajos pagriezienos inducētais EML summējas, inducētā EML amplitūda kadrā ir proporcionāla apgriezienu skaitam tajā. Tas ir arī proporcionāls mainīgās magnētiskās plūsmas amplitūdai Фm = BS katrā pagriezienā.

Lai iegūtu lielu magnētisko plūsmu, ģeneratori izmanto īpašu magnētisko sistēmu, kas sastāv no diviem serdeņiem, kas izgatavoti no elektrotērauda. Tinumi, kas rada magnētisko lauku, ir ievietoti viena serdeņa spraugās, un tinumi, kuros tiek ierosināts EMF, atrodas otra spraugās. Viens no serdeņiem (parasti iekšējais) kopā ar tinumu griežas ap horizontālu vai vertikālu asi. Tāpēc to sauc par rotoru (vai armatūru). Stacionāro serdi ar tā tinumu sauc par statoru (vai induktors). Atstarpe starp statora un rotora serdeņiem ir pēc iespējas mazāka. Tas nodrošina visaugstāko magnētiskās indukcijas plūsmas vērtību.

19. attēlā redzamajā ģeneratora modelī griežas stieples rāmis, kas ir rotors (lai gan bez dzelzs serdes). Magnētisko lauku rada stacionārs pastāvīgais magnēts. Protams, varētu rīkoties otrādi – pagriezt magnētu un atstāt rāmi nekustīgu.

Lielajos rūpnieciskajos ģeneratoros griežas elektromagnēts, kas ir rotors, savukārt tinumi, kuros tiek inducēts EML, tiek ievietoti statora spraugās un paliek nekustīgi. Fakts ir tāds, ka strāva ir jāpiegādā rotoram vai jānoņem no rotora tinuma uz ārējo ķēdi, izmantojot bīdāmos kontaktus. Lai to izdarītu, rotors ir aprīkots ar slīdēšanas gredzeniem, kas piestiprināti tā tinuma galiem. Fiksētās plāksnes - sukas - tiek nospiestas pret gredzeniem un savieno rotora tinumu ar ārējo ķēdi. Strāvas stiprums elektromagnēta, kas rada magnētisko lauku, tinumos ir ievērojami mazāks nekā strāva, ko ģenerators piegādā ārējai ķēdei. Tāpēc ērtāk ir noņemt radīto strāvu no stacionārajiem tinumiem un caur bīdāmajiem kontaktiem pievadīt rotējošajam elektromagnētam salīdzinoši vāju strāvu. Šo strāvu ģenerē atsevišķs līdzstrāvas ģenerators (ierosinātājs), kas atrodas uz tās pašas vārpstas.

Mazjaudas ģeneratoros magnētisko lauku rada rotējošs pastāvīgais magnēts. Šajā gadījumā gredzeni un otas vispār nav vajadzīgi.

EML parādīšanās stacionārajos statora tinumos ir izskaidrojama ar virpuļa elektriskā lauka parādīšanos tajos, ko rada magnētiskās plūsmas izmaiņas, rotoram griežoties.

Ja plakans rāmis griežas vienmērīgā magnētiskajā laukā, tad ģenerētās emf periods ir vienāds ar rāmja rotācijas periodu. Tas ne vienmēr ir ērti. Piemēram, lai iegūtu maiņstrāvu ar frekvenci 50 Hz, rāmim ir jāveido 50 apgr/s vienmērīgā magnētiskajā laukā, t.i. 3000 apgr./min Tāds pats griešanās ātrums būs nepieciešams divu polu pastāvīgā magnēta vai divu polu elektromagnēta rotācijas gadījumā. Patiešām, magnētiskās plūsmas maiņas periodam, kas iekļūst statora tinuma pagriezienos, jābūt vienādam ar 1/50 s. Lai to izdarītu, katram no rotora poliem ir jāiziet pagriezieni 50 reizes sekundē. Rotācijas ātrumu var samazināt, ja kā rotoru izmantojat elektromagnētu ar 2, 3, 4... stabu pāriem. Tad ģenerētās strāvas periods atbildīs laikam, kas nepieciešams, lai rotors pagrieztu attiecīgi par 1/2, 1/3, 1/4 ... apļa daļām. Līdz ar to rotoru var griezt 2, 3, 4... reizes lēnāk. Tas ir svarīgi, ja ģeneratoru darbina zema ātruma dzinēji, piemēram, hidrauliskās turbīnas. Tādējādi Volgas Ugličas hidroelektrostacijas ģeneratoru rotori veido 62,5 apgr./min un tiem ir 48 stabu pāri.

2,2 MHD ģenerators

Mūsdienu enerģētikas pamats ir termoelektrostacijas (CHP). Termoelektrostaciju darbība balstās uz organiskā kurināmā sadegšanas laikā izdalītās siltumenerģijas pārvēršanu vispirms tvaika vai gāzes turbīnas vārpstas rotācijas mehāniskajā enerģijā un pēc tam ar elektriskā ģeneratora palīdzību elektroenerģijā. . Šīs dubultās konversijas rezultātā tiek iztērēts daudz enerģijas - izdalīts kā siltums gaisā, iztērēts apkures iekārtām utt.

Vai ir iespējams samazināt šos piespiedu enerģijas izdevumus, saīsināt enerģijas pārveidošanas procesu un novērst enerģijas pārveidošanas starpposmus? Izrādās, ka tas ir iespējams. Viena no spēkstacijām, kas kustīga elektriski vadoša šķidruma vai gāzes enerģiju pārvērš tieši elektroenerģijā, ir magnetohidrodinamiskais ģenerators jeb saīsināti MHD ģenerators.

Tāpat kā parastajos elektriskajos ģeneratoros, arī MHD ģenerators ir balstīts uz elektromagnētiskās indukcijas fenomenu: vadītājā, kas šķērso magnētiskā lauka līnijas, rodas elektriskā strāva. MHD ģeneratorā šāds vadītājs ir tā sauktais darba šķidrums - šķidrums, gāze vai šķidrs metāls ar augstu elektrovadītspēju. Parasti MHD ģeneratori izmanto karstu jonizētu gāzi vai plazmu. Plazmai pārvietojoties pa magnētisko lauku, tajā rodas pretēji virzītas lādiņnesēju plūsmas - brīvie elektroni un pozitīvie joni.

MHD ģenerators sastāv no kanāla, pa kuru pārvietojas plazma, elektromagnēta magnētiskā lauka radīšanai un elektrodiem, kas nomāc lādiņu nesējus. Rezultātā starp pretēji novietotiem elektrodiem rodas potenciāla atšķirība, kas rada elektrisko strāvu tiem pievienotajā ārējā ķēdē. Tādējādi MHD ģenerators pārvērš kustīgas plazmas enerģiju tieši elektrībā, bez jebkādām starppārveidojumiem.

Galvenā MHD ģeneratora priekšrocība salīdzinājumā ar parastajiem elektromagnētiskajiem ģeneratoriem ir kustīgu mehānisko komponentu un detaļu trūkums, piemēram, turbo vai ūdeņraža ģeneratorā. Šis apstāklis ​​ļauj ievērojami paaugstināt darba šķidruma sākotnējo temperatūru un līdz ar to arī ģeneratora efektivitāti.

Pirmais eksperimentālais MHD ģenerators ar jaudu tikai 11,5 kW tika uzbūvēts 1959. gadā ASV. 1965. gadā PSRS tika izmeklēts pirmais padomju MHD ģenerators, un 1971. gadā tika iedarbināta izmēģinājuma iekārta - sava veida spēkstacija ar 25 MW MHD ģeneratoru. Šādas elektrostacijas var izmantot, piemēram, kā rezerves vai avārijas elektroenerģijas avotus, kā arī strāvas avotus ierīcēm, kurām nepieciešams ievērojams elektroenerģijas patēriņš īsā laika periodā.

2.3 Plazmas ģenerators - plazmatrons

Ja cieta viela tiek pārāk daudz karsēta, tā pārvērtīsies šķidrumā. Ja paaugstināsiet temperatūru vēl augstāk, šķidrums iztvaiko un pārvērtīsies gāzē.

Bet kas notiek, ja turpināsit paaugstināt temperatūru? Vielas atomi sāks zaudēt savus elektronus, pārvēršoties pozitīvos jonos. Gāzes vietā veidojas gāzveida maisījums, kas sastāv no brīvi kustīgiem elektroniem, joniem un neitrāliem atomiem. To sauc par plazmu.

Mūsdienās plazmu plaši izmanto dažādās zinātnes un tehnikas jomās: metālu termiskai apstrādei, dažādu pārklājumu uzklāšanai uz tiem, kausēšanai un citām metalurģijas operācijām. Nesen plazmu plaši izmanto ķīmiķi. Viņi atklāja, ka plazmas strūklā daudzu ķīmisko reakciju ātrums un efektivitāte ievērojami palielinās. Piemēram, ievadot metānu ūdeņraža plazmas plūsmā, to var pārvērst ļoti vērtīgā acetilēnā. Vai arī novietojiet eļļas tvaikus uz vairākiem organiskiem savienojumiem - etilēna, propilēna un citiem, kas pēc tam kalpo kā svarīgas izejvielas dažādu polimēru materiālu ražošanai.

Plazmas ģeneratora shēma - plazmatrons

Plazmas strūkla;

Loka izlāde;

Gāzes virpuļkanāli;

Ugunsizturīgs metāla katods;

Plazmu veidojošā gāze;

Elektrodu turētājs;

Izplūdes kamera;

Solenoīds;

Vara anods.

Kā izveidot plazmu? Šim nolūkam izmanto plazmas lodlampu vai plazmas ģeneratoru.

Ja ievietojat metāla elektrodus traukā, kurā ir gāze, un pieslēdzat tiem augstu spriegumu, notiks elektriskā izlāde. Gāzē vienmēr ir brīvi elektroni. Elektriskās strāvas ietekmē tie paātrinās un, saduroties ar neitrālajiem gāzes atomiem, izsit no tiem elektronus un veido elektriski lādētas daļiņas - jonus, t.i. jonizē atomus. Atbrīvotos elektronus paātrina arī elektriskais lauks un tie jonizē jaunus atomus, vēl vairāk palielinot brīvo elektronu un jonu skaitu. Process attīstās kā lavīna, vielas atomi ļoti ātri jonizējas un viela pārvēršas plazmā.

Šis process notiek loka plazmatronā. Tajā starp katodu un anodu tiek izveidots augsts spriegums, kas var būt, piemēram, metāls, kas jāapstrādā, izmantojot plazmu. Izplūdes kameras telpā tiek ievadīta plazmu veidojoša viela, visbiežāk gāze - gaiss, slāpeklis, argons, ūdeņradis, metāns, skābeklis utt. Augstsprieguma ietekmē gāzē notiek izlāde, un starp katodu un anodu veidojas plazmas loks. Lai izvairītos no izplūdes kameras sienu pārkaršanas, tās atdzesē ar ūdeni. Šāda veida ierīces sauc par plazmas lāpām ar ārēju plazmas loku. Tos izmanto metālu griešanai, metināšanai, kausēšanai utt.

Plazmas deglis ir izveidots nedaudz savādāk, lai izveidotu plazmas strūklu. Plazmu veidojošā gāze tiek izpūsta lielā ātrumā caur spirālveida kanālu sistēmu un “aizdegta” telpā starp katodu un izlādes kameras sienām, kas ir anods. Plazma, kas, pateicoties spirālveida kanāliem, savīta blīvā strūklā, tiek izmesta no sprauslas, un tās ātrums var sasniegt no 1 līdz 10 000 m/s. Induktora radītais magnētiskais lauks palīdz “izspiest” plazmu no kameras sienām un padarīt tās strūklu blīvāku. Plazmas strūklas temperatūra pie sprauslas izejas ir no 3000 līdz 25000 K.

Apskatiet šo zīmējumu tuvāk. Vai tas jums atgādina kaut ko labi zināmu?

Protams, tas ir reaktīvais dzinējs. Vilces spēku reaktīvā dzinējā rada karstu gāzu plūsma, kas lielā ātrumā izplūst no sprauslas. Jo lielāks ātrums, jo lielāks vilces spēks. Kas ir sliktāks par plazmu? Strūklas ātrums ir diezgan piemērots - līdz 10 km/s. Un ar īpašu elektrisko lauku palīdzību plazmu var paātrināt vēl vairāk – līdz pat 100 km/s. Tas ir aptuveni 100 reižu lielāks nekā esošajos reaktīvos dzinējos esošo gāzu ātrums. Tas nozīmē, ka plazmas vai elektrisko reaktīvo dzinēju vilce var būt lielāka, un degvielas patēriņš var ievērojami samazināties. Pirmie plazmas dzinēju paraugi jau ir pārbaudīti kosmosā.

3. nodaļa. Elektrības pārvade

.1 Elektrības līnijas

Elektroenerģija labvēlīgi atšķiras no visiem enerģijas veidiem ar to, ka tās jaudīgās plūsmas var gandrīz acumirklī pārsūtīt tūkstošiem kilometru. Enerģijas upju “kanāli” ir elektropārvades līnijas (PTL) – energosistēmu galvenās saites.

Pašlaik tiek būvētas divu veidu elektropārvades līnijas: gaisvadu, kas vada strāvu pa vadiem virs zemes virsmas, un pazemē, kas pārraida strāvu pa elektrības kabeļiem, kas parasti ielikti tranšejās pazemē.

Elektrības līnijas sastāv no balstiem - betona vai metāla, pie kuru pleciem ir piestiprinātas porcelāna vai stikla izolatoru vītnes. Vara, alumīnija vai tērauda-alumīnija stieples ir izstieptas starp balstiem un piekārtas no izolatoriem. Elektropārvades līnija atbalsta soļus pa tuksnešiem un taigu, kāpt augstu kalnos, šķērsot upes un kalnu aizas.

Gaiss kalpo kā izolators starp vadiem. Tāpēc, jo lielāks spriegums, jo lielākam jābūt attālumam starp vadiem. Elektrības līnijas iet arī pa laukiem, apdzīvotu vietu tuvumā. Tāpēc vadi ir jāpiekar cilvēkiem drošā augstumā. Gaisa kā izolatora īpašības ir atkarīgas no klimatiskajiem un meteoroloģiskajiem apstākļiem. Elektrolīniju būvētājiem jāņem vērā valdošo vēju stiprums, vasaras un ziemas temperatūras atšķirības un daudz kas cits. Tāpēc katras jaunas elektropārvades līnijas izbūve prasa nopietnu labākās trases mērnieku darbu, zinātnisko izpēti, modelēšanu, sarežģītus inženiertehniskos aprēķinus un pat augstu celtnieku meistarību.

Jaudīgu spēkstaciju un elektrisko tīklu vienlaicīga izveide bija paredzēta GOERLO plānā. Pārraidot elektrību pa vadiem no attāluma, enerģijas zudumi ir neizbēgami, jo, elektriskajai strāvai ejot cauri vadiem, tā tos sasilda. Tāpēc zemsprieguma strāvu, 127 - 220 V, pārvadīt mūsu dzīvokļos vairāk nekā 2 km attālumā ir neizdevīgi. Lai samazinātu zudumus vados, elektriskajās pakāpju apakšstacijās pirms padeves līnijai tiek palielināts elektriskās strāvas spriegums. Palielinoties elektrostaciju jaudai un paplašinoties elektrifikācijas aptvertajām teritorijām, maiņstrāvas spriegums pārvades līnijās konsekventi palielinās līdz 220, 380, 500 un 750 kV. Sibīrijas, Ziemeļkazahstānas un Urālu energosistēmu savienošanai tika izbūvēta 1150 kV elektropārvades līnija. Šādu līniju nav nevienā pasaules valstī: balstu augstums ir līdz 45 m (15 stāvu ēkas augstums), attālums starp vadiem katrā no trim fāzēm ir 23 m.

Tomēr augstsprieguma vadi ir bīstami dzīvībai, un tos nav iespējams ievest mājās, rūpnīcās un rūpnīcās. Tāpēc pirms elektrības pārsūtīšanas patērētājam pazemināšanas apakšstacijās tiek samazināta augstsprieguma strāva.

Maiņstrāvas pārvades ķēde ir šāda. Ģeneratora radītā zemsprieguma strāva tiek piegādāta pakāpju apakšstacijas transformatoram, pārvēršot augstsprieguma strāvā, tad pa elektrolīniju tā nonāk enerģijas patēriņa vietā, šeit transformators to pārvērš zemsprieguma. strāva, un pēc tam nonāk patērētājiem.

Mūsu valsts ir cita veida elektropārvades līniju – līdzstrāvas līniju – dibinātāja. Ir izdevīgāk pārvadīt līdzstrāvu pa elektrolīnijām nekā maiņstrāvu, jo, ja līnijas garums pārsniedz 1,5-2 tūkstošus km, elektroenerģijas zudumi, pārvadot līdzstrāvu, būs mazāki. Pirms strāvas ievadīšanas patērētāju mājās tā tiek pārveidota atpakaļ maiņstrāvā.

Lai pilsētās ievadītu augstsprieguma strāvu un izplatītu to elektriskajās pakāpju apakšstacijās, pazemē tiek novietotas kabeļu elektropārvades līnijas. Speciālisti uzskata, ka nākotnē gaisvadu elektrolīnijas kopumā piekāpsies kabeļu līnijām. Gaisvadu līnijām ir trūkums: ap augstsprieguma vadiem tiek izveidots elektriskais lauks, kas pārsniedz Zemes magnētisko lauku. Un tas negatīvi ietekmē cilvēka ķermeni. Tas var radīt vēl lielākas briesmas nākotnē, kad pa elektrolīnijām pārvadītais spriegums un strāva pieaugs vēl vairāk. Jau šobrīd, lai izvairītos no nevēlamām sekām, ap elektrolīnijām ir jāizveido “tracis”, kur aizliegts jebko būvēt.

Tika pārbaudīta kabeļu līnija, kas imitē nākotnes supravadošās elektropārvades līnijas. Metāla caurules iekšpusē, kas pārklāta ar vairākiem vismodernākās siltumizolācijas slāņiem, ir vara serde, kas sastāv no daudziem vadītājiem, no kuriem katrs ir pārklāts ar niobija plēvi. Caurules iekšpusē tiek uzturēts īsts kosmiskais aukstums - temperatūra 4,2 K. Šajā temperatūrā pretestības dēļ nav elektrības zudumu.

Lai pārsūtītu elektroenerģiju, zinātnieki ir izstrādājuši ar gāzi pildītas līnijas (GIL). GIL ir metāla caurule, kas pildīta ar gāzi - sēra heksafluorīdu. Šī gāze ir lielisks izolators. Aprēķini liecina, ka pie paaugstināta gāzes spiediena caur caurules iekšpusē ievilktiem vadiem ir iespējams pārvadīt elektrisko strāvu ar spriegumu līdz 500 kV.

Zem zemes novietotās kabeļu elektrolīnijas ietaupīs simtiem tūkstošu hektāru vērtīgas zemes, īpaši lielajās pilsētās.

Kā jau teicām, šāda elektroenerģijas pārvade ir saistīta ar ievērojamiem zaudējumiem. Fakts ir tāds, ka elektriskā strāva silda elektropārvades līniju vadus. Saskaņā ar Džoula-Lenca likumu līnijas vadu sildīšanai patērēto enerģiju nosaka pēc formulas

Q = I 2Rt

kur R ir līnijas pretestība. Ja līnijas garums ir ļoti garš, enerģijas pārvade var kļūt ekonomiski neizdevīga. Ievērojami samazināt līnijas pretestību ir praktiski ļoti grūti. Tāpēc ir nepieciešams samazināt strāvas stiprumu.

Tā kā strāvas jauda ir proporcionāla strāvas un sprieguma reizinājumam, lai saglabātu pārraidīto jaudu, ir nepieciešams palielināt spriegumu pārvades līnijā. Turklāt, jo garāka ir pārvades līnija, jo izdevīgāk ir izmantot augstāku spriegumu. Tādējādi augstsprieguma pārvades līnijā Volzhskaya HES - Maskava tiek izmantots 500 kV spriegums. Tikmēr maiņstrāvas ģeneratorus būvē spriegumam, kas nepārsniedz 16-20 kV. Lielākiem spriegumiem būtu nepieciešami sarežģīti īpaši pasākumi, lai izolētu tinumus un citas ģeneratoru daļas.

Tāpēc lielajās elektrostacijās tiek uzstādīti pakāpju transformatori. Transformators palielina spriegumu līnijā par tādu pašu summu, cik tas samazina strāvu.

Lai tieši izmantotu elektroenerģiju darbgaldu motoros, apgaismojuma tīklā un citiem mērķiem, ir jāsamazina spriegums līnijas galos. Tas tiek panākts, izmantojot pazeminošus transformatorus.

Parasti sprieguma samazināšanās un attiecīgi strāvas palielināšanās notiek vairākos posmos. Katrā posmā spriegums paliek arvien mazāks, un elektrotīkla aptvertā teritorija kļūst plašāka (4. att.).

Ja spriegums ir ļoti augsts, starp vadiem sākas koronaizlāde, kas izraisa enerģijas zudumus. Pieļaujamajai maiņstrāvas sprieguma amplitūdai jābūt tādai, lai konkrētam stieples šķērsgriezuma laukumam koronaizlādes radītie enerģijas zudumi būtu nenozīmīgi.

Elektrostacijas vairākos valsts reģionos ir savienotas ar augstsprieguma pārvades līnijām, veidojot kopīgu elektrotīklu, kuram pieslēgti patērētāji. Šī kombinācija, ko sauc par enerģijas sistēmu, ļauj izlīdzināt enerģijas patēriņa “pīķa” slodzes rīta un vakara stundās. Energosistēma nodrošina nepārtrauktu enerģijas piegādi patērētājiem neatkarīgi no to atrašanās vietas. Tagad gandrīz visu valsts teritoriju ar elektrību nodrošina vienotas energosistēmas.

1% elektroenerģijas zudums dienā mūsu valstij rada aptuveni pusmiljona rubļu zaudējumus.

3.2 Transformators

Maiņstrāva labvēlīgi atšķiras no līdzstrāvas ar to, ka tās stiprumu var salīdzinoši viegli mainīt. Ierīces, kas pārveido viena sprieguma maiņstrāvu cita sprieguma maiņstrāvā, sauc par elektriskajiem transformatoriem (no latīņu vārda “transformo” - “Es pārveidoju”). Transformatoru izgudroja krievu elektroinženieris P. N. Jabločkins 1876. gadā.

Transformators sastāv no vairākām spolēm (tinumiem), kas uztītas uz rāmja ar izolētu vadu, kuras ir novietotas uz serdes, kas izgatavota no plānām speciālām tērauda plāksnēm.

Maiņstrāva, kas plūst caur vienu no tinumiem, ko sauc par primāro, rada mainīgu magnētisko lauku ap to un serdē, šķērsojot transformatora otra - sekundārā - tinuma pagriezienus, ierosinot tajā mainīgu elektromotora spēku. Pietiek ar sekundārā tinuma spailēm pievienot kvēlspuldzi, un iegūtajā slēgtajā ķēdē plūst maiņstrāva. Tādējādi elektriskā enerģija tiek pārnesta no viena transformatora tinuma uz otru, tos tieši nesavienojot, tikai pateicoties mainīgam magnētiskajam laukam, kas savieno tinumus.

Ja abiem tinumiem ir atšķirīgs apgriezienu skaits, tad sekundārajā tinumā tiks inducēts tāds pats spriegums, kāds tiek inducēts primārajā. Piemēram, ja transformatora primārajam tinumam pieliekat maiņstrāvu 220 V, tad sekundārajā tinumā parādīsies 220 V strāva Ja tinumi ir atšķirīgi, tad spriegums sekundārajā tinumā nebūs vienāds spriegumam, kas tiek piegādāts primārajam tinumam. Pakāpeniskā transformatorā, t.i. transformatorā, kas palielina elektriskās strāvas spriegumu, sekundārais tinums satur vairāk apgriezienu nekā primārais, tāpēc spriegums uz tā ir lielāks nekā primārajā. Gluži pretēji, pazeminātā transformatorā sekundārajā tinumā ir mazāk apgriezienu nekā primārajā, un tāpēc spriegums uz tā ir mazāks.

Transformatori tiek plaši izmantoti rūpniecībā un ikdienas dzīvē. Jaudas elektriskie transformatori ļauj pārraidīt maiņstrāvu pa elektropārvades līnijām lielos attālumos ar zemiem enerģijas zudumiem. Lai to paveiktu, elektrostacijas ģeneratoru radītais maiņstrāvas spriegums, izmantojot transformatorus, tiek paaugstināts līdz vairākiem simtiem tūkstošu voltu un nosūtīts pa elektrolīnijām dažādos virzienos. Enerģijas patēriņa vietā, kas atrodas daudzu kilometru attālumā no spēkstacijas, šo spriegumu samazina transformatori.

Darbības laikā spēcīgi transformatori ļoti sakarst. Lai samazinātu serdes un tinumu sildīšanu, transformatorus ievieto īpašās tvertnēs ar minerāleļļu. Elektriskam transformatoram, kas aprīkots ar šādu dzesēšanas sistēmu, ir ļoti iespaidīgi izmēri: tā augstums sasniedz vairākus metrus, un tā svars ir simtiem tonnu. Papildus šādiem transformatoriem ir arī pundurtransformatori, kas darbojas radio, televizoros, magnetofonos un tālruņos. Ar šādu transformatoru palīdzību tiek iegūti vairāki spriegumi, kas apgādā dažādas ierīces ķēdes, tie pārraida signālus no vienas elektriskās ķēdes uz otru, no kaskādes uz kaskādi un atdala elektriskās ķēdes.

Kā jau teicām, transformators sastāv no slēgtas tērauda serdes, uz kuras ir novietotas divas (dažreiz vairāk) spoles ar stiepļu tinumiem (5. att.). Viens no tinumiem, ko sauc par primāro tinumu, ir savienots ar maiņstrāvas avotu. Otrais tinums, kuram ir pievienota “slodze”, t.i. ierīces un ierīces, kas patērē elektroenerģiju, sauc par sekundārajām. Transformatora ar diviem tinumiem konstrukcijas shēma ir parādīta 6. attēlā.

Transformatora darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas fenomens. Kad maiņstrāva iet caur primāro tinumu, kodolā parādās mainīga magnētiskā plūsma, kas katrā tinumā ierosina inducētu emf. Transformatora tērauda serde koncentrē magnētisko lauku tā, ka magnētiskā plūsma pastāv gandrīz tikai serdeņa iekšpusē un ir vienāda visās tā sekcijās.

Inducētās emf e momentānā vērtība jebkurā primārā vai sekundārā tinuma pagriezienā ir vienāda. Saskaņā ar Faradeja likumu to nosaka formula

e = - Ф,

kur Ф ir magnētiskās indukcijas plūsmas atvasinājums attiecībā pret laiku. Ja

F=F m cos wt, tad

Tāpēc

e = wФ m sinwt,

e = E m sinwt,

kur E m = wФ m - EML amplitūda vienā pagriezienā.

Ja pie sekundārā tinuma galiem pieslēdz ķēdi, kas patērē elektrību, vai, kā saka, noslogo transformatoru, tad sekundārajā tinumā strāva vairs nebūs nulle. Iegūtajai strāvai saskaņā ar Lenca likumu jāsamazina magnētiskā lauka izmaiņas kodolā.

Bet, samazinot iegūtās magnētiskās plūsmas svārstību amplitūdu, vajadzētu, savukārt, samazināt primārajā tinumā inducēto emf. Tomēr tas nav iespējams, jo saskaņā ar u 1~e 1. tādēļ, kad sekundārā tinuma ķēde ir aizvērta, strāva primārajā tinumā automātiski palielinās. Tā amplitūda palielinās tā, lai atjaunotu iegūtās magnētiskās plūsmas svārstību amplitūdas iepriekšējo vērtību.

Strāvas stipruma palielināšanās primārā tinuma ķēdē notiek saskaņā ar enerģijas nezūdamības likumu: elektrības izlaišanu ķēdē, kas savienota ar transformatora sekundāro tinumu, pavada tās pašas enerģijas patēriņš no tīkla. primārais tinums. Jauda primārajā ķēdē pie transformatora slodzes, kas ir tuvu nominālajai, ir aptuveni vienāda ar jaudu sekundārajā ķēdē: U 1es 1~U 2es 2.

Tas nozīmē, ka, vairākas reizes palielinot spriegumu, izmantojot transformatoru, mēs samazinām strāvu par tādu pašu daudzumu (un otrādi).

Mūsdienu jaudīgajos transformatoros kopējie enerģijas zudumi nepārsniedz 2-3%.

Lai elektroenerģijas pārvade būtu ekonomiski izdevīga, nepieciešams vadu apkures zudumus padarīt pēc iespējas mazākus. Tas tiek panākts, pārraidot elektroenerģiju lielos attālumos zem augsta sprieguma. Fakts ir tāds, ka, palielinoties spriegumam, to pašu enerģiju var pārraidīt ar mazāku strāvas stiprumu, kas samazina vadu sildīšanu un līdz ar to arī enerģijas zudumus. Praksē, pārraidot enerģiju, tiek izmantoti 110, 220, 380, 500, 750 un 1150 kV spriegumi. Jo garāka elektropārvades līnija, jo augstāks spriegums tiek izmantots.

Maiņstrāvas ģeneratori rada vairāku kilovoltu spriegumu. Ģeneratoru pārveidošana uz augstākiem spriegumiem ir sarežģīta - šajos gadījumos būtu nepieciešama īpaši augsta ģeneratora visu daļu izolācijas kvalitāte zem strāvas. Tāpēc, pārraidot enerģiju lielos attālumos, ir nepieciešams palielināt spriegumu, izmantojot transformatorus, kas uzstādīti pakāpju apakšstacijās.

Elektrisko apakšstaciju darbības shēma: paaugstināšana, pārveidotājs (vilce), pazemināšana.

Pārveidotais augstais spriegums tiek pārsūtīts pa elektropārvades līnijām uz patēriņa vietu. Bet patērētājam nav nepieciešams augsts spriegums. Tas ir jānolaiž. Tas tiek panākts pazeminātajās apakšstacijās.

Pazeminātās apakšstacijas ir sadalītas rajona, galvenajās apakšstacijās un vietējās apakšstacijās. Rajoni saņem elektrību tieši no augstsprieguma elektrolīnijām, samazina spriegumu un pārraida uz galvenajām pakāpju apakšstacijām, kur spriegums tiek samazināts līdz 6,10 vai 35 kV. No galvenajām apakšstacijām elektroenerģija tiek piegādāta vietējām, kur spriegums tiek samazināts līdz 500, 380, 220 V un tiek sadalīts rūpniecības uzņēmumiem un dzīvojamām ēkām.

Reizēm aiz pakāpju apakšstacijas atrodas arī pārveidotāju apakšstacija, kurā maiņstrāva tiek pārveidota par līdzstrāvu. Šeit notiek pašreizējā labošana. Līdzstrāva tiek pārraidīta pa elektropārvades līnijām lielos attālumos. Līnijas beigās tajā pašā apakšstacijā tā atkal tiek pārveidota (apgriezta) maiņstrāvā, kas tiek piegādāta galvenajām pakāpju apakšstacijām. Elektrificētā transporta un rūpniecisko iekārtu darbināšanai ar līdzstrāvu blakus galvenajām pakāpju un vietējām apakšstacijām tiek uzbūvētas pārveidotāju apakšstacijas (transportā tās sauc par vilci).

elektriskās strāvas transformatora ģenerators

4. nodaļa. Enerģija tērauda ražotājam

.1 Tērauda ražošana elektriskajās krāsnīs

Elektriskā krāsns ir iekārta, kurā siltums, kas iegūts, pārvēršot elektroenerģiju siltumenerģijā, tiek pārnests uz kausējamo materiālu. Saskaņā ar metodi elektroenerģijas pārvēršanai siltumā elektriskās krāsnis tiek iedalītas šādās grupās:

) loka, kurā elektroenerģija lokā tiek pārvērsta siltumā;

) pretestības krāsnis, kurās speciālos elementos vai izejvielās rodas siltums, caur tiem plūstot elektriskajai strāvai;

) kombinētas, kas darbojas vienlaikus kā loka un pretestības krāsnis (rūdas termiskās krāsnis);

) indukcija, kurā metāls tiek uzkarsēts ar virpuļplūsmām, kuras tajā ierosina elektromagnētiskā indukcija;

) elektronu stars, kurā ar elektriskās strāvas palīdzību vakuumā tiek radīta stingri virzīta elektronu plūsma, bombardējot un izkausējot izejmateriālus;

) plazma, kurā metāla karsēšanu un kausēšanu veic ar zemas temperatūras plazmu.

Elektriskajā krāsnī ir iespējams ražot leģēto tēraudu ar zemu sēra un fosfora saturu, nemetāliskus ieslēgumus, savukārt leģējošo elementu zudumi ir daudz mazāki. Elektriskās kausēšanas procesā ir iespējams precīzi regulēt metāla un tā sastāva temperatūru un izkausēt gandrīz jebkura sastāva sakausējumus.

Elektriskajām krāsnīm ir būtiskas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem tērauda ražošanas mezgliem, tādēļ tikai šajās krāsnīs tiek kausēti augsti leģēti instrumentu sakausējumi, nerūsējošie lodīšu gultņu sakausējumi, karstumizturīgi un karstumizturīgi tēraudi, kā arī daudzi konstrukciju tēraudi. Jaudīgas elektriskās krāsnis veiksmīgi tiek izmantotas mazleģēta un augsta oglekļa satura martena tērauda ražošanai. Turklāt elektriskajās krāsnīs tiek ražoti dažādi ferosakausējumi, kas ir dzelzs sakausējumi ar elementiem, kas ir jāizņem tēraudā leģēšanai un deoksidācijai.

Elektrisko loka krāšņu izbūve.

Pirmā elektriskā loka krāsns Krievijā tika uzstādīta 1910. gadā Obuhovas rūpnīcā. Piecu gadu plānu laikā tika uzbūvēti simtiem dažādu krāšņu. PSRS lielākās krāsns jauda ir 200 tonnas. Krāsns sastāv no cilindriska dzelzs korpusa ar sfērisku dibenu. Korpusa iekšpusē ir ugunsdroša odere. Krāsns kausēšanas telpa ir pārklāta ar noņemamu jumtu.

Cepeškrāsnij ir darba logs un izvads ar notekas tekni. Krāsns tiek darbināta ar trīsfāzu maiņstrāvu. Metāla sildīšanu un kausēšanu veic jaudīgi elektriskie loki, kas deg starp trīs elektrodu galiem un metālu krāsnī. Krāsns balstās uz diviem atbalsta sektoriem, kas ripo gar rāmi. Krāsns noliekšana pret izeju un darba logu tiek veikta, izmantojot zobstieņa un zobrata mehānismu. Pirms krāsns iekraušanas uz ķēdēm piekārtā arka tiek pacelta uz portālu, pēc tam portāls ar arku un elektrodiem tiek pagriezts pret drenāžas tekni un krāsnī tiek noslogota vanna.

Loka krāsns mehāniskais aprīkojums.

Krāsns korpusam jāiztur slodze no ugunsizturīgo materiālu un metāla masas. Tas ir izgatavots no metinātas lokšņu dzelzs ar biezumu 16-50 mm atkarībā no krāsns izmēra. Korpusa forma nosaka elektriskās loka krāsns darba telpas profilu. Visizplatītākais pašlaik izmantotais apvalka veids ir konisks apvalks. Korpusa apakšējai daļai ir cilindra forma, augšējai daļai ir konusa forma ar pagarinājumu uz augšu. Šāda apvalka forma ļauj vieglāk piepildīt krāsni ar ugunsizturīgu materiālu, kas palielina mūra izturību, jo tas atrodas tālāk no elektriskajiem lokiem. Tiek izmantoti arī cilindriski apvalki ar ūdens dzesēšanas paneļiem. Lai saglabātu pareizo cilindrisko formu, korpuss ir pastiprināts ar ribām un stingrības gredzeniem. Korpusa apakšdaļa parasti tiek veidota sfēriska, kas nodrošina vislielāko korpusa izturību un minimālu mūra svaru. Apakšdaļa ir izgatavota no nemagnētiska tērauda elektromagnētiskās maisīšanas ierīces uzstādīšanai zem krāsns.

Cepeškrāsns augšdaļa ir pārklāta ar velvi. Velve ir salikta no ugunsizturīgiem ķieģeļiem ar ūdeni dzesējamā metāla velves gredzenā, kas iztur arkveida sfēriskās velves spiedes spēkus Gredzena apakšējā daļā ir izvirzījums - nazis, kas iekļaujas smilšu blīvējumā. krāsns korpuss. Velves ķieģeļu mūrī ir atstāti trīs caurumi elektrodiem. Caurumu diametrs ir lielāks par elektroda diametru, tāpēc kušanas laikā spraugā ieplūst karstas gāzes, kas iznīcina elektrodu un noņem siltumu no krāsns. Lai to novērstu, uz velves tiek uzstādīti ledusskapji vai ekonomaizeri, kas kalpo elektrodu caurumu blīvēšanai un velvju mūra dzesēšanai. Gāzes dinamiskie ekonomaizeri nodrošina blīvējumu, izmantojot gaisa aizkaru ap elektrodu. Jumtam ir arī caurums putekļainu gāzu nosūkšanai un atvere skābekļa strūklas caurulei.

Lai ielādētu lādiņu mazas ietilpības krāsnī un ielādētu sakausējumus un plūsmas lielās krāsnīs izdedžu lejupielādei, krāsns pārbaudei, uzpildīšanai un remontam, ir iekraušanas logs, kas ierāmēts ar lieta rāmi. Rāmim ir piestiprinātas vadotnes, pa kurām slīd slāpētājs. Aizbīdnis ir apšūts ar ugunsizturīgiem ķieģeļiem. Amortizatora pacelšanai tiek izmantota pneimatiskā, hidrauliskā vai elektromehāniskā piedziņa.

Korpusa pretējā pusē ir logs tērauda izlaišanai no krāsns. Pie loga piemetināta notekcaurule. Caurums tērauda atbrīvošanai var būt apaļš ar diametru 120-150 mm vai kvadrātveida ar diametru 150x250 mm. Drenāžas teknei ir siles formas šķērsgriezums, un tā ir piemetināta pie korpusa 10-12° leņķī pret horizontāli. Notekcaurules iekšpuse izklāta ar šamota ķieģeļiem, tās garums 1-2 m.

Elektrodu turētājus izmanto, lai padotu elektrodiem strāvu un saspraustu elektrodus. Elektrodu turētāju galviņas ir izgatavotas no bronzas vai tērauda un tiek atdzesētas ar ūdeni, jo tās ir ļoti karstas gan no krāsns siltuma, gan no kontaktstrāvām. Elektrodu turētājam ir cieši jānostiprina elektrods, un tam jābūt ar zemu kontakta pretestību. Pašlaik visizplatītākais ir atsperes-pneimatiskais elektrodu turētājs. Elektrods tiek nofiksēts, izmantojot fiksētu gredzenu un iespīlēšanas plāksni, kas tiek piespiesta pret elektrodu ar atsperi. Plāksne tiek saspiesta no elektroda, un atspere tiek saspiesta, izmantojot saspiestu gaisu. Elektrodu turētājs ir uzstādīts uz metāla uzmavas - konsoles, kas piestiprināta pie L-veida kustīga statīva vienā stingrā konstrukcijā. Ziņa var pārvietoties uz augšu vai uz leju fiksētā lodziņa stabā. Trīs fiksēti stabi ir stingri savienoti vienā kopējā konstrukcijā, kas balstās uz krāsns atbalsta šūpuļa platformu.

Pārvietojamo teleskopisko statīvu kustība notiek vai nu izmantojot kabeļu un pretsvaru sistēmu, ko darbina elektromotori, vai izmantojot hidrauliskās ierīces. Elektrodu pārvietošanas mehānismiem jānodrošina ātra elektrodu pacelšana lādiņa sabrukšanas gadījumā kušanas procesā, kā arī vienmērīga elektrodu nolaišana, lai izvairītos no to iegremdēšanas metālā vai triecieniem uz neizkusušām lādiņa daļām. maksas. Elektrodu pacelšanas ātrums ir 2,5-6,0 m/min, nolaišanas ātrums ir 1,0-2,0 m/min.

Krāsns sasvēršanas mehānismam vienmērīgi jānosver krāsns virzienā uz izeju 40-45° leņķī tērauda izlaišanai un 10-15° leņķī pret darba logu izdedžu izvadīšanai. Krāsns rāmis jeb šūpulis, uz kura ir uzstādīts korpuss, balstās uz diviem līdz četriem atbalsta sektoriem, kas ripo pa horizontālām vadotnēm. Sektoriem ir caurumi, bet vadotnēm ir zobi, kas novērš sektoru slīdēšanu, kad krāsns ir sasvērta. Krāsns sasvēršana tiek veikta, izmantojot plauktu un pārnesumu mehānismu vai hidraulisko piedziņu. Divi cilindri ir uzstādīti uz fiksētiem pamatu balstiem, un stieņi ir šarnīrveida savienoti ar krāsns šūpuļa atbalsta sektoriem.

Krāsns iekraušanas sistēma ir divu veidu: caur uzpildes logu, izmantojot muldozas iekraušanas mašīnu, un caur augšējo, izmantojot kausu. Iekraušana caur logu tiek izmantota tikai nelielām krāsnīm. Iekraujot krāsni no augšas vienā vai divās pakāpēs 5 minūtes, oderējums atdziest mazāk un kušanas laiks samazinās; tiek samazināts enerģijas patēriņš; Efektīvāk tiek izmantots krāsns tilpums. Lai noslogotu krāsni, jumts tiek pacelts 150-200 mm virs krāsns korpusa un kopā ar elektrodiem pagriezts uz sāniem, pilnībā atverot krāsns darba telpu, lai ievietotu uzlādes vannu. Krāsns jumts ir piekārts no rāmja. Tas ir savienots ar elektrodu turētāju fiksētajiem statīviem vienā stingrā konstrukcijā, kas balstās uz rotējošas konsoles, kas ir uzstādīta uz atbalsta gultņa. Lielajām krāsnīm ir rotējošs tornis, kurā ir koncentrēti visi jumta pagriešanas mehānismi. Tornis griežas ap eņģēm uz rullīšiem gar lokveida sliedi.

Vanna ir tērauda cilindrs, kura diametrs ir mazāks par krāsns darba telpas diametru. Cilindra apakšā ir kustīgi lokani sektori, kuru galus caur gredzeniem ar trosi savelk kopā. Lādiņa svēršana un iekraušana tiek veikta elektrisko krāšņu kausēšanas ceha uzlādes laukumā. Vannu uz darbnīcu transportē ar ratiņiem, paceļ ar celtni un nolaiž krāsnī.

Ar celtņa palīgpacelšanas palīdzību no sektoru acīm tiek izvilkts kabelis un, paceļot vannu, sektori tiek atvērti, un lādiņš tiek izgāzts krāsnī tādā secībā, kādā tas tika ievietots vanna. Ja metalizētās granulas tiek izmantotas kā lādiņš, iekraušanu var veikt nepārtraukti caur cauruļvadu, kas nonāk krāsns jumta caurumā. Kausēšanas laikā elektrodi lādiņā izgriež trīs iedobes, kuru apakšā uzkrājas šķidrais metāls. Lai paātrinātu kušanu, krāsnis ir aprīkotas ar rotējošu ierīci, kas pagriež korpusu vienā vai otrā virzienā 80° leņķī. Šajā gadījumā elektrodi lādiņā izgriež deviņas iedobes. Lai pagrieztu korpusu, paceliet arku, paceliet elektrodus virs uzlādes līmeņa un pagrieziet korpusu, izmantojot gredzenveida zobratu, kas piestiprināts korpusam un zobratiem. Krāsns korpuss balstās uz veltņiem.

Izplūdes gāzu tīrīšana.

Mūsdienu lielās tērauda kausēšanas loka krāsnis darbības laikā izdala lielu daudzumu putekļainu gāzu atmosfērā. To vēl vairāk veicina skābekļa un pulverveida materiālu izmantošana.

Putekļu saturs elektrisko loka krāšņu gāzēs sasniedz 10 g/m^3 un ievērojami pārsniedz normu. Putekļu savākšanai gāzes tiek nosūktas no krāšņu darba telpas, izmantojot jaudīgu ventilatoru. Lai to izdarītu, krāsns jumtā ar gāzes iesūkšanas cauruli tiek izveidots ceturtais caurums. Caurule savienojas ar stacionāro cauruļvadu caur spraugu, kas ļauj krāsni noliekt vai pagriezt. Pa ceļam gāzes tiek atšķaidītas ar gaisu, kas nepieciešams CO pēcsadedzināšanai. Pēc tam gāzes atdzesē ar ūdens strūklu siltummainī un virza Venturi cauruļu sistēmā, kur putekļi tiek aizturēti mitrināšanas rezultātā. Tiek izmantoti arī auduma filtri, dezintegratori un elektriskie nosēdētāji. Tiek izmantotas gāzes attīrīšanas sistēmas, kas ietver visu elektrisko krāšņu kausēšanas cehu ar dūmu nosūcēju uzstādīšanu zem ceha jumta virs elektriskajām krāsnīm.

Krāsns oderējums.

Lielākajai daļai loka krāšņu ir galvenā odere, kas sastāv no materiāliem, kuru pamatā ir MgO. Krāsns oderējums veido metāla vannu un pilda siltumizolācijas slāņa lomu, kas samazina siltuma zudumus. Galvenās oderes daļas ir krāsns dibens, sienas un jumts. Temperatūra elektrisko loku zonā sasniedz vairākus tūkstošus grādu. Lai gan krāsns oderējums ir atdalīts no lokiem, tai joprojām ir jāiztur temperatūra līdz 1700°C. Šajā sakarā oderēšanai izmantotajiem materiāliem jābūt ar augstu ugunsizturību, mehānisko izturību, termisko un ķīmisko izturību. Tērauda kausēšanas krāsns kurtuve tiek montēta šādā secībā. Loksnes azbests tiek uzklāts uz tērauda korpusa, uz šamota pulvera azbesta slāņa, diviem šamota ķieģeļu slāņiem un magnezīta ķieģeļu pamatnes kārtas. Magnezīta pulvera darba slānis ar sveķiem un piķi, naftas rafinēšanas produktu, ir uzpildīts uz magnezīta ķieģeļu dibena. Apdrukātā slāņa biezums ir 200 mm. Kopējais pavarda biezums ir aptuveni vienāds ar vannas dziļumu un lielām krāsnīm var sasniegt 1 m. Krāsns sienas tiek izklātas pēc atbilstošas ​​azbesta un šamota ķieģeļu ieklāšanas no lielgabarīta neapdedzinātiem magnezīta-hromīta ķieģeļiem līdz 430 mm garumā. Sienu mūri var izgatavot no ķieģeļiem dzelzs kasetēs, kas nodrošina ķieģeļu metināšanu vienā monolītā blokā. Sienu izturība sasniedz 100-150 kušanas. Kurtuves kalpošanas laiks ir viens līdz divi gadi. Krāsns jumta oderējums darbojas sarežģītos apstākļos. Tas iztur lielas termiskās slodzes no degošiem lokiem un siltumu, ko atstaro izdedži. Lielo krāšņu velves veidotas no magnezīta-hromīta ķieģeļiem. Veidojot velvi, tiek izmantoti parastie un formas ķieģeļi. Šķērsgriezumā velvei ir arkas forma, kas nodrošina ciešu ķieģeļu saķeri vienam ar otru. Arkas izturība ir 50 - 100 kušanas. Tas ir atkarīgs no kausēšanas elektriskā režīma, no šķidrā metāla uzturēšanās ilguma krāsnī, no kausējamā tērauda un izdedžu sastāva. Pašlaik ar ūdeni dzesējamās velves un sienu paneļi kļūst plaši izplatīti. Šie elementi atvieglo oderējuma apkalpošanu.

Strāva tiek piegādāta krāsns kausēšanas telpai caur elektrodiem, kas samontēti no sekcijām, no kurām katra ir apaļa sagatave ar diametru no 100 līdz 610 mm un garumu līdz 1500 mm. Mazās elektriskajās krāsnīs izmanto oglekļa elektrodus, lielajās - grafītu. Grafīta elektrodi ir izgatavoti no zema pelnu oglekļa materiāliem: naftas koksa, sveķiem, piķa. Elektrodu masu sajauc un presē, pēc tam neapstrādāto sagatavi apdedzina gāzes krāsnīs 1300 grādos un tiek veikta papildu grafitizējošā apdedzināšana 2600 - 2800 grādu temperatūrā elektriskās pretestības krāsnīs. Darbības laikā, oksidējoties ar krāsns gāzēm un izsmidzinot loka degšanas laikā, elektrodi izdeg.

Kad elektrods ir saīsināts, tas tiek nolaists krāsnī. Šajā gadījumā elektrodu turētājs tuvojas arkai. Pienāk brīdis, kad elektrods kļūst tik īss, ka nevar noturēt loku, un tas ir jāpagarina. Lai pagarinātu elektrodus, sekciju galos tiek izveidoti vītņoti caurumi, kuros tiek ieskrūvēts adapteris-nipelis, ar kuru tiek savienotas atsevišķas sekcijas. Elektrodu patēriņš ir 5-9 kg uz tonnu saražotā tērauda.

Elektriskā loka ir viens no elektriskās izlādes veidiem, kurā strāva iet caur jonizētām gāzēm un metāla tvaikiem. Kad elektrodi īslaicīgi tuvojas lādiņam vai viens otram, rodas īssavienojums.

Te plūst liela strāva. Elektrodu gali kļūst balti karsti. Atdalot elektrodus, starp tiem rodas elektriskā loka. No karstā katoda notiek elektronu termiskā emisija, kas, virzoties uz anodu, saduras ar neitrālām gāzes molekulām un jonizē tās. Negatīvie joni tiek novirzīti uz anodu, pozitīvie - uz katodu. Telpa starp anodu un katodu kļūst jonizēta un vadoša. Bombardējot anodu ar elektroniem un joniem, tas ļoti uzkarst. Anoda temperatūra var sasniegt 4000 grādus. Loka var sadedzināt ar līdzstrāvu un maiņstrāvu. Elektriskās loka krāsnis darbojas ar maiņstrāvu. Nesen Vācijā tika uzbūvēta līdzstrāvas elektriskā loka krāsns.

Perioda pirmajā pusē, kad elektrods ir katods, loka deg. Mainoties polaritātei, kad lādiņš - metāls - kļūst par katodu, loks izdziest, jo sākotnējā kušanas periodā metāls vēl nav uzsildīts un tā temperatūra ir nepietiekama elektronu emisijai. Tāpēc sākotnējā kušanas periodā loks deg nemierīgi un ar pārtraukumiem. Pēc tam, kad vanna ir pārklāta ar izdedžu slāni, loka stabilizējas un deg vienmērīgāk.

Elektriskais aprīkojums.

Elektrodi kalpo, lai piegādātu strāvu krāsns darba telpai un veidotu elektrisko loku. Elektrodi var būt oglekļa vai grafīta. Elektrisko tēraudu ražošanā galvenokārt izmanto grafitizētus elektrodus. Oglekļa elektrodus parasti izmanto mazās krāsnīs.

Loka krāšņu elektroiekārtās ietilpst galvenās strāvas ķēdes iekārtas, vadības un mērīšanas, aizsardzības un signalizācijas iekārtas, kā arī elektrodu kustības mehānisma automātiskais regulators, krāsns mehānismu elektriskās piedziņas un elektromagnētiskās metāla maisīšanas iekārta.

Elektrisko loka krāšņu darba spriegums ir 100 - 800 V, un strāvu mēra desmitos tūkstošu ampēru. Viena instalācijas jauda var sasniegt 50 - 140 MV*A. Elektriskās krāsns veikala apakšstacijā tiek piegādāts strāvas spriegums līdz 110 kV. Augstsprieguma strāva nodrošina krāsns transformatoru primāros tinumus. Loka krāsns elektriskās iekārtas ietver šādas ierīces:

Gaisa atdalītājs ir paredzēts, lai kausēšanas laikā atvienotu visu elektriskās krāsns instalāciju no augstsprieguma līnijas. Atvienotājs nav paredzēts strāvas ieslēgšanai un izslēgšanai, tāpēc to var izmantot tikai ar paceltiem elektrodiem un bez lokiem. Strukturāli atvienotājs ir trīsfāzu smalcināšanas tipa slēdzis.

Galvenais ķēdes pārtraucējs tiek izmantots, lai zem slodzes atvienotu elektrisko ķēdi, caur kuru plūst augstsprieguma strāva. Ja lādiņš nav ievietots cieši krāsnī kausēšanas sākumā, kad lādiņš vēl ir auksts, loki deg nestabili, lādiņš sabrūk un starp elektrodiem rodas īssavienojumi. Šajā gadījumā strāvas stiprums strauji palielinās. Tas noved pie lielas transformatora pārslodzes, kas var neizdoties. Kad strāva pārsniedz iestatīto robežu, slēdzis automātiski izslēdz instalāciju, kurai ir maksimālā strāvas relejs.

Krāsns transformators ir nepieciešams, lai pārveidotu augstu spriegumu uz zemu spriegumu (no 6-10 kV līdz 100-800 V). Augstsprieguma un zemsprieguma tinumi un magnētiskās ķēdes, uz kurām tie ir novietoti, atrodas tvertnē ar eļļu, kas kalpo tinumu dzesēšanai. Dzesēšanu rada piespiedu eļļas sūknēšana no transformatora korpusa siltummaiņa tvertnē, kurā eļļa tiek atdzesēta ar ūdeni. Transformators ir uzstādīts pie elektriskās krāsns īpašā telpā. Tam ir ierīce, kas ļauj pakāpeniski pārslēgt tinumus un tādējādi pakāpeniski regulēt krāsnī piegādāto spriegumu. Piemēram, 200 tonnu sadzīves krāsns transformatoram ar jaudu 65 MV*A ir 23 sprieguma līmeņi, kas pārslēdzas zem slodzes, neizslēdzot krāsni.

Elektrotīkla posmu no transformatora līdz elektrodiem sauc par īsu tīklu. Padevēji, kas iziet no transformatora apakšstacijas sienas, piegādā spriegumu elektrodu turētājam, izmantojot elastīgus, ar ūdeni dzesējamus kabeļus. Elastīgās daļas garumam jābūt tādam, lai nodrošinātu vēlamo krāsns slīpumu un jumta atvēršanu iekraušanai. Elastīgie kabeļi ir savienoti ar vara ūdens dzesēšanas stieņiem, kas uzstādīti uz elektrodu turētāju piedurknēm. Cauruļu riepas ir tieši savienotas ar elektrodu turētāja galvu, kas nostiprina elektrodu. Papildus norādītajām elektrotīkla galvenajām sastāvdaļām tajā ietilpst dažādas mērīšanas iekārtas, kas pieslēgtas strāvas līnijām caur strāvas vai sprieguma transformatoriem, kā arī ierīces kausēšanas procesa automātiskai kontrolei.

Automātiska regulēšana.

Kušanas gaitā elektriskā loka krāsnī ir jāpavada dažāds enerģijas daudzums. Barošanas avotu var mainīt, mainot loka spriegumu vai strāvu. Sprieguma regulēšana tiek veikta, pārslēdzot transformatora tinumus. Strāvu regulē, mainot attālumu starp elektrodu un lādiņu, paceļot vai nolaižot elektrodus. Šajā gadījumā loka spriegums nemainās. Elektrodu nolaišana vai pacelšana tiek veikta automātiski, izmantojot automātiskos regulatorus, kas uzstādīti katrā krāsns fāzē. Mūsdienu krāsnīs noteiktu elektriskā režīma programmu var iestatīt visam kausēšanas periodam.

Ierīce metāla elektromagnētiskai sajaukšanai.

Lai sajauktu metālu lielajās loka krāsnīs, lai paātrinātu un atvieglotu izdedžu lejupielādes tehnoloģiskās darbības, kastē zem krāsns apakšas tiek uzstādīts elektriskais tinums, kas tiek atdzesēts ar ūdeni vai saspiestu gaisu. Statora tinumus darbina zemas frekvences strāva no divfāzu ģeneratora, kas rada kustīgu magnētisko lauku, kas uztver šķidrā metāla vannu un liek apakšējiem metāla slāņiem pārvietoties pa krāsns dibenu lauka kustības virzienā. Metāla augšējie slāņi kopā ar tai blakus esošajiem izdedžiem pārvietojas pretējā virzienā. Tādā veidā kustību var virzīt vai nu uz darba logu, kas atvieglos izdedžu izplūšanu no krāsns, vai arī uz drenāžas atveri, kas veicinās vienmērīgu sakausējuma un deoksidētāju sadalījumu un metāla sastāva un tā sastāva vidējo noteikšanu. temperatūra. Šo metodi nesen izmantoja ierobežoti, jo lieljaudas krāsnīs metāls tiek aktīvi sajaukts ar lokiem. Tērauda kausēšana galvenajā elektriskā loka krāsnī.

Izejvielas.

Galvenais materiāls elektriskajai kausēšanai ir tērauda lūžņi. Lūžņiem nevajadzētu būt stipri oksidētiem, jo ​​liela daudzuma rūsas klātbūtne tēraudā ievada ievērojamu daudzumu ūdeņraža. Atkarībā no ķīmiskā sastāva lūžņi ir jāsašķiro atbilstošās grupās. Galvenajam lūžņu daudzumam, kas paredzēts kausēšanai elektriskajās krāsnīs, jābūt kompaktam un smagam. Ar nelielu lūžņu masu visa kausēšanai paredzētā porcija neietilpst krāsnī. Ir nepieciešams pārtraukt kausēšanas procesu un ielādēt lādiņu. Tas palielina kausēšanas ilgumu, palielina enerģijas patēriņu un samazina elektrisko krāšņu produktivitāti. Pēdējā laikā elektriskajās krāsnīs tiek izmantotas metalizētās granulas, kas iegūtas ar tiešās reducēšanas metodi. Šāda veida izejvielas, kas satur 85-93% dzelzs, priekšrocība ir tā, ka tā nav piesārņota ar varu un citiem piemaisījumiem. Granulas vēlams izmantot augstas stiprības leģēto konstrukciju tēraudu, elektrotēraudu un lodīšu gultņu tēraudu kausēšanai.

Leģētie atkritumi rodas elektrokrāsns kausēšanas cehā zemlietu lietņu un sprauslu veidā; noņemšanas nodaļā šķeldu veidā, velmētavās apdares un lūžņu veidā utt.; Turklāt daudz leģēto lūžņu nāk no mašīnbūves rūpnīcām. Leģēto metālu atkritumu izmantošana ļauj ietaupīt vērtīgus leģējošus materiālus un palielina elektrisko kausējumu ekonomisko efektivitāti. Mīksto dzelzi speciāli kausē atvērtā kamīna krāsnīs un pārveidotājos un izmanto oglekļa satura regulēšanai elektriskās kausēšanas procesā.

4.2. Tipiski elektroenerģijas uztvērēji

Aplūkojamās grupas patērētāji rada vienmērīgu un simetrisku slodzi visās trīs fāzēs. Slodzes triecieni rodas tikai palaišanas laikā. Jaudas koeficients ir diezgan stabils, un parasti tā vērtība ir 0,8–0,85. Lielu sūkņu, kompresoru un ventilatoru elektriskajai piedziņai visbiežāk tiek izmantoti sinhronie motori, kas darbojas ar vadošo jaudas koeficientu.

Pacelšanas un transportēšanas ierīces darbojas intermitējošā režīmā. Šīm ierīcēm raksturīgi bieži slodzes triecieni. pēkšņu slodzes izmaiņu dēļ ievērojamās robežās mainās arī jaudas koeficients, vidēji no 0,3 līdz 0,8. Nepārtrauktās barošanas avota ziņā šīs ierīces būtu jāklasificē (atkarībā no darbības un uzstādīšanas vietas) kā 1. un 2. kategorijas patērētāji. Pacelšanas un transportēšanas ierīces izmanto gan maiņstrāvu (50 Hz), gan līdzstrāvu. Vairumā gadījumu slodze no pacelšanas aprīkojuma maiņstrāvas pusē jāuzskata par simetrisku visās trīs fāzēs.

Elektriskās apgaismojuma instalācijas

Elektriskās lampas ir vienfāzes slodze, tomēr uztvērēja mazās jaudas dēļ (parasti ne vairāk kā 2 kW) elektrotīklā, pareizi grupējot apgaismes ķermeņus, var panākt diezgan vienmērīgu slodzi pa fāzēm ( ar asimetriju ne vairāk kā 5-10%).

Slodzes raksturs ir viendabīgs, bez triecieniem, bet tās vērtība mainās atkarībā no diennakts laika, gada un ģeogrāfiskās atrašanās vietas. Pašreizējā frekvence ir vispārēja rūpnieciska, vienāda ar 50 Hz. Jaudas koeficients kvēlspuldzēm ir 1, gāzizlādes spuldzēm 0,6. Jāpatur prātā, ka, izmantojot gāzizlādes lampas, vados, īpaši neitrālos vados, parādās lielākas strāvas harmonikas.

Ir pieļaujami īslaicīgi (vairāku sekunžu) avārijas pārtraukumi apgaismes iekārtu elektroapgādē. Ilgi pārtraukumi (minūtes un stundas) uzturā dažiem ražošanas veidiem ir nepieņemami. Šādos gadījumos tiek izmantota jaudas dublēšana no otra strāvas avota (dažos gadījumos pat no neatkarīga līdzstrāvas avota). Nozarēs, kurās apgaismojuma izslēgšana apdraud cilvēku drošību, tiek izmantotas īpašas avārijas apgaismojuma sistēmas. Rūpniecisko uzņēmumu apgaismes iekārtām tiek izmantots spriegums no 6 līdz 220 V.

Pārveidotāju uzstādīšana

Lai pārveidotu trīsfāzu strāvu līdzstrāvā vai trīsfāzu strāvu ar rūpniecisko frekvenci 50 Hz par trīsfāžu vai vienfāzes zemas, augstas vai augstas frekvences strāvu, rūpnieciskā uzņēmuma teritorijā tiek izbūvētas pārveidotāju pieturas.

Atkarībā no strāvas pārveidotāju veida pārveidotāju pieturas tiek sadalītas:

) pusvadītāju pārveidotāju iekārtas;

) pārveidotāju bloki ar dzīvsudraba taisngriežiem;

) pārveidotāju bloki ar motora ģeneratoriem,

) pārveidotājs apstājas ar mehāniskiem taisngriežiem.

Atbilstoši to mērķim pārveidotāju instalācijas tiks salocītas elektroenerģijas padevei

) vairāku mašīnu un mehānismu dzinēji;

) elektrolīzes vannas;

) iekārtas elektrotransports;

) elektriskie nosūcēji;

) Līdzstrāvas metināšanas iekārtas utt.

Pārveidotāju iekārtas elektrolīzes nolūkiem plaši izmanto krāsainajā metalurģijā elektrolītiskā alumīnija, svina, vara uc ražošanai. Šādās iekārtās tiek izmantota rūpnieciskās frekvences strāva ar spriegumu 6-35 kV, parasti izmantojot silīcija taisngriežus. pārveidots par līdzstrāvas spriegumu, kas nepieciešams tehnoloģiskajiem apstākļiem (līdz 825 V).

Elektrolīzes iekārtu strāvas padeves pārtraukums neizraisa smagus negadījumus ar galvenā aprīkojuma bojājumiem, un to var izturēt vairākas minūtes un dažos gadījumos vairākas stundas Šeit strāvas pārtraukums galvenokārt ir saistīts ar ražošanas trūkumu . Tomēr apgrieztā emf. elektrolīzes vannām, dažos gadījumos var notikt izdalīto metālu kustība atpakaļ vannas šķīdumā un līdz ar to papildu enerģijas patēriņš jaunai tā paša metāla izlaišanai Elektrolīzes instalācijas ir jāpiegādā ar elektroenerģiju, piemēram, 1. uztvērējiem kategoriju, bet pieļaujot īstermiņa pārtraukumus elektrolīzes iekārtās, tiek iegūta diezgan vienmērīga un simetriska slodzes līkne elektrolīzes iekārtām ir aptuveni 0,85-0,9 pastāvīga rektificēta strāva, un saistībā ar to ir nepieciešams regulēt spriegumu maiņstrāvas pusē.

Pārveidotāju instalācijas iekšindustriālajam elektrotransportam (vilkšana, pacelšana, dažāda veida kravu pārvietošana utt.) ir salīdzinoši mazas jaudas (no simtiem līdz 2000-3000 kW). Šādu instalāciju jaudas koeficients svārstās no 0,7 līdz 0,8. Slodze maiņstrāvas pusē ir fāzē simetriska, bet krasi mainās strāvas maksimumu dēļ vilces motoru darbības laikā. Šīs grupas uztvērēju strāvas padeves pārtraukums var izraisīt izstrādājumu un pat iekārtu bojājumus (īpaši metalurģijas rūpnīcās). . Transporta darbības pārtraukšana parasti rada nopietnus sarežģījumus uzņēmuma darbībā, tāpēc šī patērētāju grupa ir jāapgādā ar elektroenerģiju, tāpat kā 1. vai 2. kategorijas uztvērēji, ļaujot īslaicīgi pārtraukt elektroenerģijas padevi no šīm iekārtām ražo ar rūpnieciskās frekvences maiņstrāvu ar spriegumu 0,4-35 kV.

Gāzes attīrīšanai plaši tiek izmantotas pārveidotāju iekārtas elektrisko nogulsnētāju (ar mehāniskajiem taisngriežiem) barošanai. un līdz 110 kV uz sekundāro tinumu jaudas koeficients ir 0,7-0,8. Slodze no augstsprieguma puses ir pieļaujama simetriska un vienmērīga, to ilgums ir atkarīgs no ražošanas procesa Tādās nozarēs kā ķīmiskās rūpnīcas šīs iekārtas var klasificēt kā 1. un 2. kategorijas uztvērējus.

Ražošanas mehānismu elektromotori

Šāda veida uztvērēji ir sastopami visos rūpniecības uzņēmumos. Visu veidu motori tiek izmantoti modernu darbgaldu vadīšanai. Motoru jauda ir ļoti dažāda un svārstās no daļām līdz simtiem kilovatu un vairāk Mašīnās, kur nepieciešams liels griešanās ātrums un tā regulēšana, tiek izmantoti līdzstrāvas motori, kurus darbina taisngriežu bloki. Tīkla spriegums 660-380/220 V ar frekvenci 50 Hz Jaudas koeficients ļoti svārstās atkarībā no tehnoloģiskā procesa Strāvas padeves uzticamības ziņā šī uztvērēju grupa parasti pieder pie 2. kategorijas. Tomēr ir vairākas mašīnas ja strāvas padeves pārtraukums ir nepieņemams drošības apstākļu dēļ (iespējamas personāla traumas) un iespējamu izstrādājumu bojājumu dēļ, īpaši apstrādājot lielas, dārgas detaļas.

Elektriskās krāsnis un elektrotermiskās iekārtas

Saskaņā ar metodi elektroenerģijas pārvēršanai siltumā to var iedalīt:

) pretestības krāsnis;

) indukcijas krāsnis un iekārtas;

) elektriskās loka krāsnis;

) krāsnis ar jauktu apkuri.

Pretestības krāsnis pēc sildīšanas metodes iedala netiešās darbības krāsnīs un tiešās darbības krāsnīs. Materiāla sildīšana netiešajās krāsnīs notiek siltuma dēļ, ko rada sildelementi, kad caur tiem iet elektriskā strāva. Netiešās apkures krāsnis ir iekārtas ar spriegumu līdz 1000 V un vairumā gadījumu tiek darbinātas no 380 V tīkliem ar rūpniecisko frekvenci 50 Hz. Krāsnis tiek ražotas ar vienfāzes un trīsfāzes jaudu no vienībām līdz vairākiem tūkstošiem kilovatu. Jaudas koeficients vairumā gadījumu ir 1.

Tiešās darbības krāsnīs karsēšanu veic ar siltumu, kas izdalās sakarsētajā produktā, kad caur to iet elektriskā strāva. Krāsnis tiek izgatavotas ar vienfāzes un trīsfāžu jaudu līdz 3000 kW; barošana tiek veikta ar rūpniecisko frekvences strāvu 50 Hz no 380/220 V tīkliem vai ar pazeminošiem transformatoriem no augstāka sprieguma tīkliem. Jaudas koeficients ir diapazonā no 0,7 līdz 0,9. Lielākā daļa pretestības krāšņu nepārtrauktas barošanas ziņā pieder pie 2. kategorijas elektroenerģijas uztvērējiem.

Indukcijas un dielektriskās apkures krāsnis un iekārtas ir sadalītas kausēšanas krāsnīs un iekārtās, kas paredzētas dielektriķu sacietēšanai un karsēšanai

Metāla kausēšanu inerciālās krāsnīs veic siltums, kas tajā rodas indukcijas strāvas pārejas laikā.

Kausēšanas krāsnis tiek ražotas ar tērauda serdi un bez tā. Serdenes krāsnis tiek izmantotas krāsaino metālu un to sakausējumu kausēšanai. Krāsnis tiek darbinātas ar rūpnieciskās frekvences strāvu 50 Hz ar spriegumu 380 V un augstāku atkarībā no jaudas. Serdenes krāsnis ir pieejamas vienfāzu, divu un trīs fāžu ar jaudu līdz 2000 kVA. Jaudas koeficients svārstās no 0,2-0,8 (alumīnija kausēšanas krāsnīm cos(?) = 0,2-0,4, vara kausēšanai 0,6-0,8). Bezkodolu krāsnis tiek izmantotas augstas kvalitātes tērauda un retāk krāsaino metālu kausēšanai. Rūpnieciskās krāsnis bez serdes var darbināt ar rūpnieciskās frekvences strāvu 50 Hz no tīkliem ar spriegumu 380 V vai augstāku un ar augstfrekvences strāvu 500-10 000 Hz no tiristoru vai elektrisko mašīnu pārveidotājiem. Pārveidotāju piedziņas motori tiek darbināti ar rūpnieciskās frekvences strāvu.

Krāsnis tiek ražotas ar jaudu līdz 4500 kVA, to jaudas koeficients ir ļoti zems: no 0,05 līdz 0,25. Visas kausēšanas krāsnis pieder pie 2. kategorijas elektriskās enerģijas uztvērējiem. Cietināšanas un karsēšanas iekārtas atkarībā no mērķa tiek darbinātas ar frekvenci no 50 Hz līdz simtiem kilohercu.

Strāvas padeve augstfrekvences un augstfrekvences blokiem tiek ražota attiecīgi no tiristoru vai induktora tipa mašīnu pārveidotājiem un cauruļu ģeneratoriem. Šīs iekārtas pieder pie 2. kategorijas elektroenerģijas uztvērējiem.

Dielektriķu sildīšanas instalācijās sakarsētais materiāls tiek novietots kondensatora elektriskajā laukā un sildīšana notiek nobīdes strāvu dēļ. Šo instalāciju grupu plaši izmanto koksnes līmēšanai un žāvēšanai, presēšanas pulveru karsēšanai, plastmasas lodēšanai un metināšanai, izstrādājumu sterilizēšanai utt. Barošana tiek piegādāta ar strāvu ar frekvenci 20-40 MHz un augstāku. Nepārtrauktās strāvas padeves ziņā dielektriķu sildīšanas iekārtas pieder pie 2. kategorijas elektroenerģijas uztvērējiem.

Saskaņā ar apkures metodi elektriskās loka krāsnis tiek sadalītas tiešās un netiešās krāsnīs. Tiešās darbības krāsnīs metāla karsēšanu un kausēšanu veic siltums, ko rada elektriskā loka degšana starp elektrodu un izkausēto metālu. Tiešās loka krāsnis ir sadalītas vairākos veidos, no kuriem raksturīgi ir tērauda ražošana un vakuums.

Tērauda kausēšanas krāsnis tiek darbinātas ar rūpnieciskās frekvences strāvu 6-110 V caur pazeminošiem transformatoriem. Krāsnis tiek ražotas trīsfāzu ar jaudu līdz 45 000 kVA uz vienību. Jaudas koeficients 0,85-0,9. Darbības laikā lādiņa kausēšanas laikā loka tērauda kausēšanas krāsnīs rodas biežas darbības īssavienojumi (SC). pārsniedz nominālvērtību 2,5-3,5 reizes. Īssavienojumi izraisa sprieguma samazināšanos apakšstaciju kopnēs, kas negatīvi ietekmē citu elektroenerģijas uztvērēju darbību. Šajā sakarā loka krāšņu un citu patērētāju kopīga darbība no kopējas apakšstacijas ir pieļaujama, ja, barojot ar jaudīgu energosistēmu, krāšņu kopējā jauda nepārsniedz 40% no pazeminātās apakšstacijas jaudas, un, ja to darbina no mazjaudas sistēmas, 15-20%

Vakuuma loka krāsnis tiek ražotas ar jaudu līdz 2000 kW. Strāvas padevi nodrošina līdzstrāva ar spriegumu 30-40 V. Kā elektriskās enerģijas avotus izmanto elektrisko mašīnu pārveidotājus un pusvadītāju taisngriežus, kas pieslēgti 50 Hz maiņstrāvas tīklam.

Metāla sildīšanu netiešajās krāsnīs veic ar siltumu, ko rada elektriskā loka degšana starp oglekļa elektrodi Vara un tā sakausējumu kausēšanai izmanto netieši karsētas loka krāsnis. Krāšņu jauda ir salīdzinoši maza (līdz 500 kVA); jaudu piegādā rūpnieciskās frekvences strāva 50 Hz no speciāliem krāsns transformatoriem. Nepārtrauktās barošanas ziņā šīs krāsnis pieder pie 1. kategorijas elektroenerģijas uztvērējiem, kas pieļauj īslaicīgus strāvas padeves pārtraukumus.

Elektriskās krāsnis ar jauktu apkuri var iedalīt rūdas termiskajās krāsnīs un elektrosārņu pārkausēšanas krāsnīs.

Rūdas termiskajās krāsnīs materiāls tiek uzkarsēts ar siltumu, kas izdalās, kad caur lādiņu iet elektriskā strāva un loka deg. Krāsnis tiek izmantotas dzelzs sakausējumu, korunda, čuguna, svina kausēšanai, fosfora sublimācijai, vara un vara-niķeļa matējuma kausēšanai. Jauda tiek piegādāta ar rūpnieciskās frekvences strāvu, izmantojot pazeminošus transformatorus. Dažu krāšņu jauda ir ļoti augsta, līdz 100 MVA (krāsns dzeltenā fosfora sublimācijai). Jaudas koeficients 0,85-0,92. Nepārtrauktās strāvas padeves ziņā rūdas termisko procesu krāsnis pieder pie 2. kategorijas elektroenerģijas uztvērējiem.

Elektrosārņu pārkausēšanas krāsnīs karsēšanu veic, pateicoties siltumam, kas izdalās sārņos, kad caur to iet strāva. Izdedžus izkausē elektriskā loka siltums. Elektrosārņu pārkausēšanu izmanto augstas kvalitātes tēraudu un īpašu sakausējumu ražošanai. Krāsnis tiek darbinātas ar rūpnieciskās frekvences strāvu 50 Hz caur pazeminošiem transformatoriem, parasti no 6-10 kV tīkliem ar sekundāro spriegumu 45-60 V. Krāsnis parasti ir vienfāzes, bet var arī būt trīsfāzu. Jaudas koeficients 0,85-0,95. Elektrosārņu pārkausēšanas krāsnis elektroapgādes drošuma ziņā pieder pie 1. kategorijas elektroenerģijas uztvērējiem.

Piegādājot strāvu darbnīcām, kurās ir visu veidu vakuuma elektriskās krāsnis, ir jāņem vērā, ka vakuuma sūkņu strāvas padeves pārtraukums izraisa negadījumus un dārgu produktu defektus. Šīs krāsnis jāklasificē kā 1. kategorijas elektroenerģijas uztvērēji.

Elektriskās metināšanas iekārtas

Kā uztvērējus iedala iekārtās, kas darbojas ar maiņstrāvu un līdzstrāvu. Tehnoloģiski metināšanu iedala loka un kontaktmetināšanā, un pēc darba veikšanas metodes - manuālajā un automātiskajā.

Līdzstrāvas elektriskās metināšanas iekārtas sastāv no maiņstrāvas motora un līdzstrāvas metināšanas ģeneratora. Izmantojot šādu sistēmu, metināšanas slodze tiek vienmērīgi sadalīta trīs fāzēs maiņstrāvas padeves tīklā, bet tās grafiks paliek mainīgs. Šādu iekārtu jaudas koeficients nominālajos ekspluatācijas apstākļos ir 0,7-0,8; tukšgaitā jaudas koeficients samazinās līdz 0,4. Starp līdzstrāvas metināšanas ierīcēm ir arī taisngriežu vienības.

Maiņstrāvas elektriskās metināšanas iekārtas darbojas ar rūpniecisko maiņstrāvas frekvenci 50 Hz un veido vienfāzes slodzi metināšanas transformatoru veidā loka metināšanas un pretestības metināšanas iekārtām. Metināšana ar maiņstrāvu rada vienfāzes slodzi ar periodisku darbību, nevienmērīgu fāžu slodzi un, kā likums, zemu jaudas koeficientu (0,3-0,35 loka un 0,4-0,7 pretestības metināšanai). Metināšanas iekārtas tiek darbinātas no tīkliem ar spriegumu 380-220 V. Metināšanas transformatoriem būvniecības un uzstādīšanas vietās raksturīga bieža kustība piegādes tīklā. Šis apstāklis ​​ir jāņem vērā, projektējot piegādes tīklu. No jaudas drošuma viedokļa metināšanas iekārtas pieder pie 2. kategorijas elektroenerģijas uztvērējiem.

Secinājums

Automatizācijas sasniegumi ir ļāvuši izveidot nepārtrauktas metalurģijas rūpnīcas projektu, kurā atšķirīgi procesi tiks savienoti vienā plūsmas sistēmā. Izrādās, ka domnas krāsns joprojām ieņem centrālo vietu visā procesā. Vai ir iespējams iztikt bez domēna?

Domnas ražošanas problēma vai, kā to sauc, tiešā dzelzs ražošana, ir atrisināta daudzus gadu desmitus. Šajā virzienā ir panākts ievērojams progress. Ir pamats domāt, ka 70. gados sāks darboties diezgan lielas tiešās dzelzs reducēšanas rūpnīcas ar 500 tonnu ikdienas jaudu, taču pat šajā gadījumā domnu ražošana saglabās savas pozīcijas daudzus gadu desmitus.

Bezdomēna procesu var iedomāties, piemēram, šādi. Rotācijas cauruļu krāsnīs dzelzsrūda tiek pārveidota par dzelzi. Izmantojot magnētus, dzelzs graudi tiek atdalīti no pārējās masas - un tīrs produkts ir gatavs tālākai apstrādei. Gatavo produkciju var apzīmogot no dzelzs pulvera. No tā var izgatavot dažādu marku tēraudu, pievienojot vajadzīgās piedevas (leģējošos elementus).

Līdz ar milzu spēkstaciju nodošanu ekspluatācijā padomju metalurģija saņems daudz lētas elektrības. Tas radīs labvēlīgus apstākļus elektrometalurģiskās ražošanas attīstībai un vēl plašākai elektroenerģijas izmantošanai visos turpmākajos dzelzs sakausējumu apstrādes posmos.

Atomu fizikas panākumi rosināja ideju par tā saukto radiācijas metalurģiju. Akadēmiķis I. P. Bardins (1883-1960) izteica drosmīgu, gandrīz fantastisku ideju par metalurģijas attīstību nākotnē. "Es domāju," viņš teica, "ka sākumā cilvēki sāks "konstruēt" vajadzīgā sastāva leģētos tēraudus, izmantojot radioaktīvu ietekmi, neievadot tajos retas un dārgas leģējošas piedevas, bet veidojot tās tieši kausēta tērauda kausā. No dzelzs atomiem, varbūt sēra un fosfora, staru plūsmas ietekmē izkausētajā metālā notiks mērķtiecīgas kodolpārvērtības.

Nākamajām pētnieku paaudzēm būs jāstrādā pie šīs un citu aizraujošu problēmu risināšanas. Melnā metalurģija gaida jaunus atklājējus.

Šajā esejā, mūsuprāt, esam sasnieguši savu mērķi un izpētījuši elektroenerģijas pārvadi attālumos un tās izmantošanu kā nepieciešamo komponentu elektriskā tērauda ražošanas procesā. Un arī, mums šķiet, esam paveikuši visus izvirzītos uzdevumus, proti: pētījām papildu literatūru, kas mums palīdzēja šī darba rakstīšanā; iepazinās ar jauniem ģeneratoru un transformatoru veidiem; aplūkoja elektriskās strāvas ceļu no tās saņemšanas līdz piegādei patērētājam; un visbeidzot, mēs pētījām fiziskos un mehāniskos procesus, kas notiek elektriskā tērauda krāsnī.

Bibliogrāfija

1. Babich V.K., Lukashkin N.D., Morozov A.S et al./Metalurģijas ražošanas pamati (melnā metalurģija). Mācību grāmata vidusskolām - M.: Metalurģija, 1988. 272 lpp.

Bargs I. G., Valk H. Ya., Komarov D. T.; Ed. Barga I.G./0,4-20 kV elektrotīklu uzturēšanas uzlabošana Seldskas rajonā - M.: Enerģētika, 1980. - 240 lpp., ill.

Bornatsky I. I., Blashchuk N. M., Yargin S. A., Strok V. I./Plaša profila tērauda izgatavotāja palīgs: Mācību grāmata vidusskolām - M.: Metalurģija, 1986. 456 lpp.

Zubkovs B.V., Čumakovs S.V./Jauno tehniķu enciklopēdiskā vārdnīca - M.: Pedagogika, 1980. - 512 lpp., ill.

Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B. / Fizika: mācību grāmata. 10. klasei vid. skola - M.: Izglītība, 1990. - 223 lpp.: ill.

Myakishev G. Ya., Bukhovtsev B. B. / Fizika: mācību grāmata. 10. klasei vid. skola - 9. izdevums, pārskatīts. - M.: Izglītība, 1987. - 319 lpp., 4 lpp. slim.: slim.

Chigrai I. D. Pārveidotāja tērauda izgatavotāja palīgs. M.: Metalurģija, 1977. 304 lpp.

Elektrolīniju būvniecības nepieciešamība tiek skaidrota ar elektroenerģijas ražošanu galvenokārt lielās elektrostacijās, kas atrodas attālināti no patērētājiem - salīdzinoši maziem uztvērējiem, kas izvietoti plašās teritorijās.

Elektrostacijas tiek izvietotas, ņemot vērā daudzu faktoru kopējo ietekmi: energoresursu pieejamība, to veidi un rezerves; transporta iespējas; enerģijas patēriņa perspektīvas noteiktā apgabalā utt. Elektriskās enerģijas pārvade no attāluma sniedz vairākas priekšrocības, kas ļauj:

Izmantot attālos enerģijas avotus;

Samazināt ģeneratoru kopējo rezerves jaudu;

Izmantot laika nesakritību dažādos ģeogrāfiskos platuma grādos, kuros nesakrīt tajos esošās maksimālās slodzes;

Pilnīgāk izmantot hidroelektrostaciju jaudu;

Palielināt elektroenerģijas piegādes uzticamību patērētājiem utt.

Elektropārvades līnijas, kas paredzētas elektroenerģijas sadalei starp atsevišķiem patērētājiem noteiktā teritorijā un energosistēmu pieslēgšanai, var tikt veiktas gan lielos, gan nelielos attālumos un ir paredzētas dažāda lieluma jaudu pārvadīšanai. Liela nozīme ir tālsatiksmes caurlaidēm caurlaidspēja, t.i., lielākā jauda, ​​ko var pārraidīt pa elektropārvades līnijām, ņemot vērā visus ierobežojošos faktorus.

Gaisvadu maiņstrāvas elektrolīnijām var aptuveni pieņemt, ka maksimālā jauda, ​​ko tās var pārraidīt, ir aptuveni proporcionāla sprieguma kvadrātam un apgriezti proporcionāla pārraides garumam. Struktūras izmaksas var arī ļoti aptuveni uzskatīt par proporcionālām sprieguma lielumam. Tāpēc, attīstot elektroenerģijas pārvadi lielos attālumos, ir tendence palielināt spriegumu kā galveno caurlaidspējas palielināšanas līdzekli. Kopš pirmo elektrolīniju izveides spriegums ir pieaudzis 1,5-2 reizes aptuveni ik pēc 10-15 gadiem. Sprieguma pieaugums ļāva palielināt elektropārvades līniju garumu un pārsūtītās jaudas. Tādējādi divdesmitā gadsimta 20. gados elektrība tika pārraidīta maksimāli 100 km attālumā. Līdz 30. gadiem šie attālumi bija pieauguši līdz 400 km, un 60. gados elektrolīniju garums sasniedza 1000-1200 km (piemēram, Volgogradas-Maskavas elektropārvades līnija).

Elektrolīniju pārvades jaudas palielināšana tiek panākta galvenokārt, palielinot spriegumu, taču būtiska ir arī elektrolīniju konstrukcijas maiņa un dažādu papildu kompensācijas ierīču ieviešana, kurās tiek samazināta pārvadāmo jaudu ierobežojošo parametru ietekme. Piemēram, elektrolīnijās ar spriegumu 330 kV un vairāk vadi katrā fāzē tiek sadalīti vairākos elektriski savienotos vadītājos, savukārt līniju parametri tiek ievērojami uzlaboti (tā pretestība tiek samazināta); tiek izmantota tā saucamā sērijas kompensācija - kondensatoru iekļaušana līnijā utt.

Iespēja vēl vairāk palielināt maksimālo jaudu prasa palielināt spriegumu un mainīt elektropārvades līniju konstrukciju. Tie ir saistīti ar vispārēju tehnisko progresu, jo īpaši ar pusvadītāju tehnoloģiju attīstību, ar progresīvu materiālu radīšanu un ar jaunu enerģijas pārvades veidu attīstību.

Izbūvējot līdzstrāvas elektropārvades līnijas ar lielu maksimālo jaudu, līnijas sākumā ir jāveic tiešā maiņstrāvas pārvēršana par līdzstrāvu un līnijas beigās reversa līdzstrāvas pārvēršana maiņstrāvā, kas izraisa noteiktus tehniskas un ekonomiskas grūtības.

Pastāv būtiska iespēja bezvadu elektropārvades līnijām izmantot elektromagnētiskos viļņus vai augstfrekvences svārstības, kas vērstas gar viļņvadiem. Taču šo elektrolīniju praktiskā ieviešana rūpniecībā šobrīd ir nepieņemama to zemās efektivitātes dēļ.

Elektriskās enerģijas pārvadīšanai var izmantot supravadošās līnijas, kurās var ievērojami samazināt spriegumu. Supravadītspējai tuvs efekts tiek panākts, dziļi atdzesējot vadītājus. Šajā gadījumā elektropārvades līnijas sauc par kriogēnām. Šim jautājumam ir vēsture. Tālajā 1911. gadā holandiešu fiziķis G. Kamerlings-Onnes konstatēja, ka dzīvsudrabu atdzesējot līdz temperatūrai, kas zemāka par 4 K, tā elektriskā pretestība pilnībā izzūd. Tas atkal parādās pēkšņi, kad temperatūra paaugstinās virs kritiskās vērtības. Šo fenomenu sauca supravadītspēja. Protams, ja šādus materiālus iegūtu enerģētiķi, viņi aizstātu ar tiem parastos vadītājus, elektrolīnijas piegādātu enerģiju milzīgos daudzumos ārkārtīgi lielos attālumos bez zudumiem. Būtu iespējams ievērojami palielināt jaudīgu energoietilpīgu ierīču (elektromagnētu, transformatoru, elektrisko mašīnu) efektivitāti un izvairīties no daudzām grūtībām, kas saistītas ar detaļu pārkaršanu, kušanu un iznīcināšanu.

Tas viss tomēr palika tikai sapņi, lai gan par pašu parādību nebija šaubu. Ir atklāti daudzi supravadītāji. Periodiskajā tabulā tie izrādījās 28 elementi. Bet augstākā kritiskā temperatūra, kas pieder niobijam, nepārsniedza 10 K. Tāpēc supravadītspējas iespējas krasi ierobežoja to iekārtu augstās izmaksas un sarežģītība, kas uztur īpaši zemu temperatūru. Molibdēna sakausējumi ar tehnēciju paaugstināja kritisko temperatūru līdz 14 K. Turklāt bija iespējams iegūt niobija, alumīnija un germānija savienojumu ar kritisko temperatūru 21 K. Vairākiem simtiem mūsdienās zināmo supravadītāju vielu tas ir rekordliels rādītājs.

Praktiskie pētījumi ir parādījuši, ka, paaugstinoties kritiskajai temperatūrai, supravadītāju skaits samazinās. Daži eksperti pat uzskatīja, ka nebūtu iespējams izbēgt no īpaši zemas temperatūras gūsta. Kaut kur ap 25 K atrodas augstākā iespējamā kritiskā temperatūra.

Pēc eksperimentālas supravadītspējas atklāšanas teorētiskie fiziķi ilgu laiku mēģināja izprast nesaprotamās parādības būtību. Un tikai pusgadsimtu vēlāk, 1957. gadā, parādījās pirmā nopietnā supravadītspējas teorija. Sekoja citi. Viņi nesa daudz neparastu lietu. Tā, piemēram, saskaņā ar izveidoto teoriju supravadītāja elektroni pretēji labi zināmajam Kulona likumam, kas liek visām līdzīgi uzlādētajām daļiņām atgrūst viena otru, gluži pretēji, piesaista un apvienojas pāros. Tika atzīmēts, ka supravadītāji var būt ne tikai metāli un sakausējumi, bet arī... organiskās vielas. Viens no nozīmīgākajiem teorijas secinājumiem bija šāds. Metāliskais ūdeņradis tā izcilo īpašību dēļ- gaismas protoni atrodas kristāla režģa mezglos, tā supravadītspēja var būt salīdzinoši augsta, praktiski pieņemamā temperatūrā 220 tūkst vai-53 0 C. Un vēl viena lieta: iespējams, ka vielas pārnešanas process no molekulārās fāzes uz atomu fāzi ir neatgriezenisks. Noņemot ārējo spiedienu, ūdeņradis var ilgstoši nezaudēt savas supravadītāja īpašības. /

Tagad ir kļuvis skaidrs: lai būtu materiāls, kam normālos apstākļos būtu supravadītspējas, ir nepieciešams apgūt vairāku simtu kilopaskālu spiediena diapazonu. Šie apmēri pēc mūsu cilvēciskajiem standartiem ir milzīgi. Tie ir salīdzināmi tikai ar spiedienu Zemes centrā (tur ap 300 kPa). Pētnieku priekšā ir pavēries ceļš uz mērķi, lai gan pat laboratorijas eksperimentā vēl nav izdevies iegūt šāda veida spiedienu un, protams, cietu ūdeņradi - supravadītāju normālā temperatūrā.

Alternatīva elektroenerģijas pārvadīšanai no attāluma, izmantojot maiņstrāvu un līdzstrāvu no termoelektrostacijām līdz patērētājiem, ir degvielas transportēšana. Patērētāju enerģijas piegādes iespēju salīdzinošā analīze liecina, ka augstas kaloritātes ogles (vairāk nekā 4000 kcal/kg) parasti ir ieteicams transportēt pa dzelzceļu (ja tāda ir). Daudzos gadījumos, kad elektrostacijās izmanto dabasgāzi un eļļu, vēlams tos pārvadīt pa cauruļvadiem (1. att.). Izvēloties metodi enerģijas pārvadīšanai no attāluma, ir jāņem vērā liels jautājumu kopums, piemēram, elektrosistēmas stiprināšana elektropārvades izbūves laikā, elektroapgāde, patērētāji, kas atrodas līniju tuvumā, slodzes palielināšana dzelzceļi utt.

Analizējot enerģētikas sistēmu attīstību vairākās valstīs, var identificēt divas galvenās tendences:

1) elektrostaciju tuvināšana patēriņa centriem gadījumos, kad vienotās energosistēmas teritorijā nav lētu enerģijas avotu vai ja avoti jau ir izmantoti;

2) elektrostaciju celtniecība lētu enerģijas avotu tuvumā un elektroenerģijas pārvade tās patēriņa centriem.

Elektropārvades līnijas, naftas cauruļvadi un gāzes vadi veido valsts vienoto energoapgādes sistēmu. Elektroenerģijas, naftas un gāzes apgādes sistēmas jāprojektē, jākonstruē un jāekspluatē noteiktā savstarpēji saskaņotā veidā, veidojot Vienota energosistēma.

1. attēls — dažādu enerģijas pārvadīšanas metožu raksturojums attālumā: Z- paredzamās izmaksas, l- attālums; 1 - divsliežu dzelzceļš, 2 - gāzes vadi, 3 - naftas cauruļvadi, 4 - elektroenerģijas pārvade no stacijām, kas darbojas ar lētām oglēm

Elektroenerģijas pārraidei no attāluma, izmantojot rezonanses viena vada sistēmu, ir raksturīgas zemas ekonomiskās izmaksas salīdzinājumā ar tradicionālajām tehnoloģijām. Tajā pašā laikā vados praktiski nav zudumu (simtiem reižu mazāk nekā ar tradicionālo elektriskās enerģijas pārvades metodi). Kabeļu ieguldīšanas izmaksas ir ievērojami samazinātas – līdz pat 10 reizēm. Videi un cilvēkiem tiek nodrošināts augsts elektrodrošības līmenis.

Apraksts:

Viena no aktuālākajām mūsdienu enerģētikas problēmām ir elektroenerģijas pārvade no attāluma ar zemām ekonomiskām izmaksām un enerģijas taupīšanas nodrošināšana.

Praksē, lai pārsūtītu elektroenerģiju lielos attālumos, parasti tiek izmantotas trīsfāžu sistēmas, kuru ieviešanai nepieciešams izmantot vismaz 4 vadi, kam ir šādi būtiski trūkumi:

– lieli elektriskās enerģijas zudumi vados, tā sauktie džoula zudumi,

– nepieciešamība izmantot starpposma transformatoru apakšstacijas, lai kompensētu enerģijas zudumus vados,

– negadījumu rašanās vadu īssavienojuma dēļ, tai skaitā bīstamu laikapstākļu (stiprs vējš, ledus uz vadiem utt.) dēļ,

– augsts patēriņš krāsainie metāli,

– augstas ekonomiskās izmaksas trīsfāzu elektrisko tīklu ierīkošanai (vairāki miljoni rubļu uz 1 km).

Iepriekš minētos trūkumus var novērst, izmantojot rezonanses vienvada sistēmu elektriskās enerģijas pārvadei, kas balstīta uz N. Teslas idejām, modificēta, ņemot vērā mūsdienu zinātnes un tehnikas attīstību. Šobrīd ir izstrādāta rezonanses vienvada elektroenerģijas pārvades sistēmas tehnoloģija.

Rezonanses vienvada viļņvads sistēma elektriskās enerģijas pārvadīšanai ar lielāku frekvenci 1-100 kHz neizmanto aktīvo vadīšanas strāvu slēgtā ķēdē. Rezonanses viļņvada vienvada līnijā nav slēgta kontūra, nav plūstošu strāvas un sprieguma viļņu, bet ir stāvoši (stacionāri) reaktīvās kapacitatīvās strāvas un sprieguma viļņi ar fāzes nobīdi 90°. Turklāt aktīvās strāvas trūkuma un strāvas mezgla klātbūtnes dēļ līnijasšādā līnijā vairs nav nepieciešams izveidot augstas temperatūras vadīšanas režīmu, un džoula zudumi kļūst nenozīmīgi, jo līnijā nav slēgtu aktīvo vadīšanas strāvu un nenozīmīgas atvērtās kapacitatīvās strāvas vērtības stacionāro mezglu tuvumā. strāvas viļņi līnijā.

Piedāvātās tehnoloģijas pamatā ir divu rezonanses ķēžu izmantošana ar frekvenci 0,5-50 kHz un viena vada līnija starp ķēdēm (sk. 1. attēlu) ar līnijas spriegumu 1-100 kV, darbojoties sprieguma rezonanses režīmā.

Līnijas vads ir virzošais kanāls, pa kuru pārvietojas elektromagnētiskā enerģija. Elektromagnētiskā lauka enerģija tiek izplatīta apkārt diriģents līnijas.

Rīsi. 1. Rezonanses vienvada spēka pārvades sistēmas elektriskā shēma

1 – augstfrekvences ģenerators; 2 – pakāpju transformatora rezonanses ķēde; 3 – vienvada līnija; 4 – pazeminošā transformatora rezonanses ķēde; 5 – taisngriezis; 6 – pārveidotājs.

Kā liecina veiktie aprēķini un eksperimenti, ar šo elektroenerģijas pārvades metodi vados praktiski nav zudumu (simtiem reižu mazāki nekā ar tradicionālo elektroenerģijas pārvadīšanas metodi), un šī tehnoloģija ir droša videi un cilvēkiem.

Lai saskaņotu parasto barošanas sistēmu ar piedāvāto sistēmu, saskaņošanas ierīcēm un pārveidotāji, kas ir uzstādīti vienvada līnijas sākumā un beigās un ļauj izmantot standarta maiņstrāvas vai līdzstrāvas elektroiekārtas pie ieejas un izejas.

Šobrīd ir izstrādāta elektroenerģijas pārvades tehnoloģija ar jaudu līdz 100 kW. Lielākas jaudas elektroenerģijas pārvadei ir jāizmanto paaugstinātas jaudas un uzticamības elektroniskas ierīces (tranzistori, tiristori, diodes utt.). Nepieciešami papildu pētījumi, lai atrisinātu energoapgādes problēmu objektiem, kas patērē elektroenerģiju ar jaudu virs 100 kW.

Priekšrocības:

– elektriskā enerģija tiek pārraidīta, izmantojot reaktīvo kapacitatīvo strāvu rezonanses režīmā,

– ir apgrūtināta neatļauta enerģijas izmantošana,

– izmaksu samazināšana elektrolīniju izbūvei,

– iespēja nomainīt gaisvadu elektropārvades līnijas ar vienvada kabeļu līnijām,

– ievērojami ietaupījumi krāsainajos metālos, jo kabeļa šķērsgriezums ir 3-5 reizes mazāks nekā tradicionālās trīsfāzu elektropārvades sistēmas šķērsgriezums, alumīnija un vara saturu vados var samazināt 10 reizes,

– ievērojams līniju pagrieziena rādiusa samazinājums, kas ir ļoti svarīgi, novietojot kabeļus pilsētvidē,

– ievērojams (līdz 10 reizēm) izmaksu samazinājums kabeļu ieguldīšanai,

– nav fāzes uz fāzi īssavienojuma,

– nodrošina augstu elektrodrošības līmeni videi un cilvēkiem,

– elektroenerģijas zudumi vienvada līnijā ir nelieli,

- elektrību var pārsūtīt lielos un īpaši lielos attālumos,

– īssavienojumi nav iespējami viena vada kabelī, un viena vada kabelis nevar izraisīt ugunsgrēku,

- nav nepieciešama apkope,

– samazināta magnētiskā lauka klātbūtne,

- nav laika apstākļu ietekmes,

– netiek traucēta dabiskā ainava,

- priekšceļa trūkums,

– Vados praktiski nav zudumu (simtiem reižu mazāki nekā ar tradicionālo elektroenerģijas pārvadīšanas metodi).

Kā elektrība tiek pārraidīta lielos attālumos?
pārraidot elektroenerģiju lielos attālumos, ko viņi izmanto
elektroenerģijas bezvadu pārraide no attāluma
elektrības pārsūtīšana lielos attālumos bez vadiem video
elektroenerģijas pārvade no attāluma vēstures prezentācija abstrakts ziņojums
elektroenerģijas zudumi pārraides laikā lielos attālumos
jaudas pārvades attāluma transformatoru prezentācija
elektroenerģijas pārvades lielos attālumos problēmu principu diagramma
elektroenerģijas ražošana un pārvade no attāluma
eseja par tēmu elektroenerģijas pārvade no attāluma
diagramma par metodēm elektroenerģijas pārvadīšanai attālumā
transformatori, kas pārraida elektroenerģiju no attāluma
elektroenerģijas pārvade no attāluma, izmantojot rezonanses vienvada sistēmu bez vadiem transformatoru ražošanas un sadales zudumi Tyumenenergosbyt pakalpojumu tarifi TNS Energy Vologdaenergosbyt patērētājiem caur personīgo kontu personīgā konta akts tīkls Krasnojarskenergosbyt caur interneta līnijām Krasnojarskenergosbyt energysbyt shēma telefona fizika pakalpojumu sniegšana organizācijas termiņš

Pieprasījuma faktors 458

Aptaujas

Vai mūsu valstij ir nepieciešama industrializācija?

• Jā, mums tas ir vajadzīgs (90%, 2486 balsis)
• Nē, nav nepieciešams (6%, 178 balsis)
• Nezinu (4%, 77 balsis)

Meklēt tehnoloģijas

Atrastās tehnoloģijas 1

Varētu būt interesanti: