Қазақстанда және әлемде электр энергиясын өндіру және пайдалану. Физика, 11 сынып, дидактикалық материал.

«Физика - 11 сынып» ЭЛЕКТРЛІК ӨНДІРУ, ЖЕТКІЗУ ЖӘНЕ ПАЙДАЛАНУ. ЭЛЕКТР ӨНІМДЕРІ

Электр станцияларында электр энергиясы негізінен электромеханикалық индукциялық генераторларды қолдана отырып өндіріледі. Электр станциялардың екі негізгі түрі бар: жылу және гидроэлектростанциялар. Бұл электр станциялары генераторлардың роторларын айналдыратын қозғалтқыштармен ерекшеленеді. Жылу электр станцияларында энергия көзі отын болып табылады: көмір, газ, мазут, мазут, мазут. Электр генераторларының роторлары бу және газ турбиналары немесе ішкі жану қозғалтқыштарымен басқарылады. Ең үнемді жылу бу турбиналы электр станциялары - ЖЭС.

Бу қазандығында отын шығаратын энергияның 90% -дан астамы буға беріледі. Турбинада бу ағындарының кинетикалық энергиясы роторға беріледі. Турбина білігі генератор білігіне қатаң түрде қосылған. Бу турбиналық генераторлары өте жылдам: ротордың жылдамдығы минутына бірнеше мың. Жылу қозғалтқыштарының тиімділігі жұмыс сұйықтығының (бу, газ) бастапқы температурасының жоғарылауымен жоғарылайды. Сондықтан турбинаға түсетін бу жоғары параметрлерге жеткізіледі: температура - 550 ° С-қа дейін және қысым - 25 МПа дейін. ЖЭС тиімділігі 40% жетеді. Энергияның көп бөлігі ыстық шығатын будың көмегімен жоғалады. Жылу электр станциялары - ЖЭС пайдаланылған бу энергиясының едәуір бөлігін өнеркәсіптік кәсіпорындарда және ішкі қажеттіліктерге пайдалануға мүмкіндік береді. Нәтижесінде жылу электр станцияларының тиімділігі 60-70% жетеді. Ресейде ЖЭО барлық электр энергиясының 40% қамтамасыз етеді және жүздеген қалаларды электрмен жабдықтайды. Су электр станцияларында - су электр станцияларында генераторлардың роторларын айналдыру үшін судың ықтимал энергиясы пайдаланылады.

Электр генераторларының роторлары гидравликалық турбиналармен басқарылады. Мұндай станцияның қуаты платинаның жасаған қысымына және турбина арқылы өтетін әр секундтағы судың массасына байланысты. Елімізде өндірілетін барлық электр энергиясының шамамен 20% -ын ГЭС құрайды. Атом электр станциялары - Ресейдегі АЭС электр энергиясының шамамен 10% өндіреді. Электр энергиясын пайдалану Электр энергиясының негізгі тұтынушысы өнеркәсіп болып табылады - өндірілген электр энергиясының 70% -ы. Негізгі тұтынушы көлік болып табылады. Пайдаланылған электр энергиясының көп бөлігі қазір механикалық энергияға айналады Өнеркәсіптегі барлық машиналар электр қозғалтқыштарымен басқарылады.

Электр энергиясын тасымалдау

Электр қуатын көп мөлшерде тсақтау мүмкін емес. Оны алғаннан кейін дереу тұтыну керек. Сондықтан электр энергиясын алыс қашықтықтарға беру қажеттілігі туындайды. Электр қуатын беру айтарлықтай шығындармен байланысты, өйткені электр тогы электр желілерінің сымдарын қыздырады. Джоуль-Ленц заңына сәйкес желінің сымдарын қыздыруға жұмсалған энергия формула бойынша анықталады

R — сымның кедергісі,

U — тасымалданатын кернеу,

Р — ток көзінің қуаты.

Өте ұзын желінің бойымен энергияны тасымалдау у экономикалық тұрғыдан қолайсыздыққа айналуы мүмкін. Сымның R кедергісін едәуір төмендету іс жүзінде өте қиын, сондықтан ток күші I-ні азайту қажет, өйткені ток көзі P күші I кернеуінің U күші I-нің көбейтіндісіне тең болғандықтан, берілетін қуатты азайту үшін электр жеткізу желісіндегі берілетін кернеуді арттыру қажет. Бұл үшін ірі электр станцияларында трансформаторлар орнатылады. Трансформатор желідегі кернеуді ток күшін бірнеше есе азайтады. Электр жеткізу желісі неғұрлым ұзақ болса, соғұрлым жоғары кернеуді пайдалану тиімдірек болады. Ауыстырғыштар 16-20 кВ-тан аспайтын кернеулерге теңестірілген. Жоғары кернеу генераторлардың орамалары мен басқа бөліктерін оқшаулау үшін арнайы арнайы шараларды қабылдауды қажет етеді. Бұдан әрі тұтынушы электр қуатын тікелей пайдалану үшін кернеуді төмендету керек.

Бұған төмен түсетін трансформаторлардың көмегімен қол жеткізіледі. Кернеуді төмендету (және сәйкесінше ток күшін арттыру) кезең-кезеңмен жүзеге асырылады. Сымдар арасындағы өте жоғары кернеу кезінде қуаттың жоғалуына әкелетін разряд пайда болуы мүмкін. Ауыспалы кернеудің рұқсат етілген амплитудасы сымның көлденең қимасы үшін, разрядтан болатын энергия шығыны шамалы болатындай болуы керек. Электр станциялары тұтынушылар қосылған жалпы электр желісін құратын жоғары вольтты электр желілері арқылы қосылады. Энергетикалық жүйе деп аталатын мұндай комбинация энергия тұтыну жүктемесін бөлуге мүмкіндік береді. Энергетика жүйесі тұтынушыларды энергиямен үздіксіз қамтамасыз етеді. Қазір біздің елімізде елдің еуропалық бөлігінің Біртұтас энергетикалық жүйесі жұмыс істейді.

ЭЛЕКТР ЭНЕРГИЯСЫН ПАЙДАЛАНУ

Электр энергиясына деген сұраныс өнеркәсіпте де, көлікте де, ғылыми мекемелерде де, күнделікті өмірде үнемі артып келеді. Бұл қажеттілікті қанағаттандырудың екі негізгі әдісі бар. Біріншісі - қуатты жаңа жылу электр станцияларын салу: жылу, гидравликалық және атомдық. Алайда, ірі электр станциясының құрылысы бірнеше жыл мен көп шығындарды талап етеді. Сонымен қатар, жылу электр станциялары жаңартылмайтын табиғи ресурстарды пайдаланады: көмір, мұнай және газ. Сонымен қатар, олар біздің планетамыздағы тепе-теңдікке үлкен зиян келтіреді. Озық технологиялар электр энергиясына деген сұранысты басқа жолмен қанағаттандыра алады. Екінші - электр энергиясын тиімді пайдалану: заманауи люминесцентті лампалар, үнемді жарықтандыру. Басқарылатын термоядролық реакциялар арқылы энергия өндіруге үлкен үміт артылады. Электр станцияларының қуатын арттыруға емес, энергияны пайдалану тиімділігін арттыруға басымдық беру керек.

 Дереккөз: «Физика - 11 сынып», оқулық Мякишев, Буховцев, Чаругин

«Классная физика» көзіне белсенді сілтеме қажет: http://class-fizika.ru/11_35.html