Presentación de producción, transmisión y distribución de electricidad. Presentación, elaboración de informes y uso de energía eléctrica. El funcionamiento del transformador se basa en

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Trabajo de los alumnos del 11º grado B de la escuela núm. 288 de Zaozersk Erina Maria y Staritsyna Svetlana

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Electricidad es un término físico muy utilizado en la tecnología y en la vida cotidiana para determinar la cantidad de energía eléctrica suministrada por un generador a la red eléctrica o recibida de la red por un consumidor. La energía eléctrica también es un producto que compran los participantes del mercado mayorista a empresas generadoras y los consumidores de energía eléctrica en el mercado minorista a empresas comercializadoras de energía.

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Hay varias formas de generar electricidad: Diversas centrales eléctricas (central hidroeléctrica, central nuclear, central térmica, central eléctrica...) Así como fuentes alternativas (energía solar, energía eólica, energía terrestre)

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Central térmica (TPP), central eléctrica que genera energía eléctrica como resultado de la conversión de la energía térmica liberada durante la combustión de combustibles fósiles. Las primeras centrales térmicas aparecieron a finales del siglo XIX y se generalizaron. A mediados de los años 70 del siglo XX, las centrales térmicas eran el principal tipo de centrales eléctricas. En las centrales térmicas, la energía química del combustible se convierte primero en energía mecánica y luego en energía eléctrica. El combustible para una central de este tipo puede ser carbón, turba, gas, esquisto bituminoso y fueloil.

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Central hidroeléctrica (HPP), un complejo de estructuras y equipos a través de los cuales la energía del flujo de agua se convierte en energía eléctrica. Una central hidroeléctrica consta de una cadena secuencial de estructuras hidráulicas que aseguran la concentración necesaria del flujo de agua y la creación de presión, y equipos energéticos que convierten la energía del agua que se mueve bajo presión en energía rotacional mecánica, que, a su vez, se convierte en energía eléctrica.

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Una central nuclear es una central eléctrica en la que la energía nuclear se convierte en energía eléctrica. El generador de energía de una central nuclear es un reactor nuclear. El calor que se libera en el reactor como resultado de una reacción en cadena de fisión de los núcleos de algunos elementos pesados ​​se convierte luego en electricidad del mismo modo que en las centrales térmicas convencionales. A diferencia de las centrales térmicas que funcionan con combustibles fósiles, las centrales nucleares funcionan con combustible nuclear.

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Alrededor del 80% del crecimiento del PIB (producto interno bruto) de los países desarrollados se logra a través de la innovación técnica, la mayor parte de la cual está relacionada con el uso de electricidad. Todo lo nuevo en la industria, la agricultura y la vida cotidiana nos llega gracias a los nuevos desarrollos en diversas ramas de la ciencia. No se puede imaginar la sociedad moderna sin la electrificación de las actividades productivas. Ya a finales de los años 80, más de 1/3 de todo el consumo energético del mundo se realizaba en forma de energía eléctrica. A principios del próximo siglo, esta proporción puede aumentar a la mitad. Este aumento del consumo de electricidad está asociado principalmente a un aumento de su consumo en la industria.

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Esto plantea el problema del uso eficiente de esta energía. Cuando se transmite electricidad a largas distancias, del productor al consumidor, las pérdidas de calor a lo largo de la línea de transmisión aumentan en proporción al cuadrado de la corriente, es decir, si la corriente se duplica, las pérdidas de calor aumentan 4 veces. Por tanto, es deseable que la corriente en las líneas sea pequeña. Para ello, se aumenta el voltaje en la línea de transmisión. La electricidad se transmite a través de líneas donde el voltaje alcanza cientos de miles de voltios. Cerca de las ciudades que reciben energía de las líneas de transmisión, este voltaje se eleva a varios miles de voltios mediante un transformador reductor. En la propia ciudad, en las subestaciones, el voltaje baja a 220 voltios.

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Nuestro país ocupa un gran territorio, casi 12 husos horarios. Esto hace que mientras en algunas regiones el consumo eléctrico está en su máximo, en otras la jornada laboral ya ha finalizado y el consumo está disminuyendo. Para el uso racional de la electricidad generada por las centrales eléctricas, se unen en sistemas de energía eléctrica de regiones individuales: la parte europea, Siberia, los Urales, el Lejano Oriente, etc. Esta unificación permite un uso más eficiente de la electricidad al coordinar la operación. de centrales eléctricas individuales. Ahora varios sistemas energéticos están unidos en un solo sistema energético de Rusia.

Producción, transmisión y uso de energía eléctrica Pregunta

• ¿Qué ventajas tiene la corriente alterna sobre la corriente continua?

• Generador: dispositivos que convierten energía de un tipo u otro en energía eléctrica.

• El generador consta de
• un imán permanente que crea un campo magnético y un devanado en el que se induce una fem alterna

• El papel predominante en nuestro tiempo lo desempeñan los generadores de corriente alterna de inducción electromecánica. Allí la energía mecánica se convierte en energía eléctrica.

• TRANSFORMADOR – un dispositivo que convierte corriente alterna, en el que el voltaje aumenta o disminuye varias veces sin prácticamente ninguna pérdida de potencia.
• En el caso más sencillo, el transformador consta de un núcleo de acero cerrado sobre el que se colocan dos bobinas con devanados de alambre. El de los devanados que está conectado a una fuente de tensión alterna se llama primario, y aquel al que está conectada la “carga”, es decir, los dispositivos que consumen electricidad, se llama secundario.

• Primaria Secundaria
• sinuoso sinuoso
• Se conecta
• a la fuente
• ~ voltaje para “cargar”
• núcleo de acero cerrado

• El principio de funcionamiento del transformador se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética.

• Relación de transformación
• U1/U2 =N1/N2=K
• K>1 transformador reductor
• k<1трансформатор повышающий

• La electricidad se produce en centrales eléctricas grandes y pequeñas principalmente mediante generadores de inducción electromecánicos. Existen varios tipos de centrales eléctricas: térmicas, hidroeléctricas y nucleares.

• Centrales térmicas

• El principal consumidor de electricidad es la industria, que representa alrededor del 70% de la electricidad producida. El transporte es también un gran consumidor. Un número cada vez mayor de líneas ferroviarias se están convirtiendo a tracción eléctrica. Casi todos los pueblos y aldeas reciben electricidad de las centrales eléctricas estatales para las necesidades industriales y domésticas. Aproximadamente un tercio de la electricidad consumida por la industria se utiliza con fines tecnológicos (soldadura eléctrica, calentamiento eléctrico y fusión de metales, electrólisis, etc.).

• Los transformadores cambian de voltaje.
• en varios puntos a lo largo de la línea.

• La demanda de electricidad aumenta constantemente. Hay dos formas de satisfacer esta necesidad.
• La forma más natural y, a primera vista, la única es la construcción de nuevas centrales eléctricas potentes. Pero las centrales térmicas consumen recursos naturales no renovables y también causan grandes daños al equilibrio ecológico de nuestro planeta.
• Las tecnologías avanzadas permiten satisfacer las necesidades energéticas de una forma diferente. Se debe dar prioridad al aumento de la eficiencia energética en lugar de aumentar la capacidad de las centrales eléctricas.

• № 966, 967

• 1) el voltaje y la corriente se pueden convertir (transformar) en un rango muy amplio casi sin pérdida de energía;
• 2) la corriente alterna se convierte fácilmente en corriente continua
• 3) un alternador es mucho más sencillo y económico.

• §§38-41 ejercicio 5 (de 123)
• PENSAR:
• ¿POR QUÉ ZUMBA EL TRANSFORMADOR?
• Elaborar una presentación “Uso de transformadores”
• (para los interesados)

• Física. 11º grado: libro de texto para instituciones de educación general: básico y perfil. niveles /G.Ya. Myakishev, B.B. Bujovtsev. – M: Educación, 2014. – 399 p.
• O.I. Gromtseva. Física. Examen del Estado Unificado. Curso completo. – M.: Editorial “Examen”, 2015.-367 p.
• Volkov V.A. Desarrollos de lecciones universales en física. 11º grado. – M.: VAKO, 2014. – 464 p.
• Rymkevich A.P., Rymkevich P.A. Colección de problemas de física para los grados 10-11 de la escuela secundaria. – 13ª edición. – M.: Educación, 2014. – 160 s

Los consumidores de electricidad están en todas partes. Se produce en relativamente pocos lugares cercanos a fuentes de energía. La electricidad no se puede conservar a gran escala. Debe consumirse inmediatamente después de recibirlo. Por tanto, existe la necesidad de transmitir electricidad a largas distancias.

Consideremos la primera posibilidad. Para reducir la resistencia de los cables, es necesario utilizar sustancias con baja resistividad (por ejemplo, metales caros, plata o cobre), reducir la longitud del cable (y la energía no llegará al consumidor) o aumentar la sección transversal. zona de los cables (y luego se volverán pesados ​​y podrán romperse los soportes). Como puede verse, la primera posibilidad no es viable en la práctica.

Consideremos ahora la segunda posibilidad. Al estudiar el transformador, notamos que un aumento de voltaje va acompañado de una disminución de la corriente y del mismo número de veces. Por lo tanto, antes de que la corriente del generador ingrese a la línea eléctrica, debe transformarse (convertirse) en corriente de alto voltaje. Al aumentar el voltaje de 10 kV a 1000 kV, es decir, 100 veces, reduciremos la intensidad de la corriente la misma cantidad de veces. Y la cantidad de calor que se libera inútilmente en los cables, según la ley de Joule-Lenz, disminuirá en 100 2, es decir, ¡en un factor! Q=I 2 Rt La transmisión de electricidad a largas distancias se realiza a alta tensión.

Los generadores suelen producir energía de alrededor de 12 kV. En las centrales eléctricas se instalan transformadores elevadores, desde donde la energía ingresa a la línea eléctrica. Para los consumidores de electricidad, se debe reducir el voltaje. Esto se hace en varias etapas utilizando transformadores reductores.

Las centrales eléctricas ubicadas en diferentes regiones del país, conectadas por líneas eléctricas de alta tensión, forman, junto con los consumidores conectados a ellas, un Sistema Energético Unificado. La creación del Sistema Unificado de Energía en el país es importante porque El consumo de electricidad a lo largo del día es desigual. Sin embargo, debido a condiciones técnicas y económicas, la generación de electricidad debe ser continua. Los sistemas eléctricos unidos de regiones de diferentes husos horarios garantizan un suministro de energía ininterrumpido

Considere el siguiente problema: una aldea consume un promedio de 120 kW de energía eléctrica de una central eléctrica ubicada a 10 km de distancia. La impedancia de la línea eléctrica es de 0,4 ohmios. Es necesario determinar la potencia disipada con tensión de línea: a) 240 V; b) Solución B: a) P=UI. Si transmite una potencia de 120 kW a un voltaje de 240 V, entonces la intensidad de corriente en la línea será la pérdida de potencia lograda: b) En U = V, la pérdida de potencia será: Menos del 1% de la potencia total se perderá en la línea si la energía se transmite a alto voltaje.

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La presentación sobre el tema "Producción y transmisión de electricidad" se puede descargar de forma totalmente gratuita en nuestro sitio web. Asunto del proyecto: Física. Las diapositivas e ilustraciones coloridas te ayudarán a involucrar a tus compañeros de clase o al público. Para ver el contenido, utilice el reproductor, o si desea descargar el informe, haga clic en el texto correspondiente debajo del reproductor. La presentación contiene 10 diapositivas.

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La energía eléctrica tiene ventajas innegables sobre todos los demás tipos de energía. Puede transmitirse por cable a grandes distancias con pérdidas relativamente bajas y distribuirse convenientemente entre los consumidores. Lo principal es que esta energía, con la ayuda de dispositivos bastante simples, se puede convertir fácilmente en cualquier otro tipo de energía: mecánica, interna, luminosa, etc.

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El siglo XX se ha convertido en el siglo en el que la ciencia invade todos los ámbitos de la vida social: economía, política, cultura, educación, etc. Naturalmente, la ciencia influye directamente en el desarrollo de la energía y en el ámbito de aplicación de la electricidad. Por un lado, la ciencia contribuye a ampliar el ámbito de aplicación de la energía eléctrica y, por tanto, aumenta su consumo, pero por otro lado, en una era en la que el uso ilimitado de recursos energéticos no renovables supone un peligro para las generaciones futuras, es urgente Las tareas de la ciencia son el desarrollo de tecnologías de ahorro de energía y su implementación en la vida.

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Uso de electricidad.

El consumo de electricidad se duplica en 10 años

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Veamos estas preguntas usando ejemplos específicos. Alrededor del 80% del crecimiento del PIB (producto interno bruto) de los países desarrollados se logra a través de la innovación técnica, la mayor parte de la cual está relacionada con el uso de electricidad. La mayoría de los desarrollos científicos comienzan con cálculos teóricos. Todos los nuevos desarrollos teóricos obtenidos mediante cálculos informáticos se prueban experimentalmente. Y, por regla general, en esta etapa la investigación se lleva a cabo mediante mediciones físicas, análisis químicos, etc. Aquí las herramientas de la investigación científica son diversas: numerosos instrumentos de medición, aceleradores, microscopios electrónicos, resonancias magnéticas, etc. La mayor parte de estos instrumentos de la ciencia experimental funcionan con energía eléctrica.

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Pero la ciencia no sólo utiliza la electricidad en sus campos teórico y experimental, sino que constantemente surgen ideas científicas en el campo tradicional de la física asociado a la recepción y transmisión de electricidad. Los científicos, por ejemplo, intentan crear generadores eléctricos sin piezas giratorias. En los motores eléctricos convencionales, se debe suministrar corriente continua al rotor para que surja una "fuerza magnética". No se puede imaginar la sociedad moderna sin la electrificación de las actividades productivas. Ya a finales de los años 80, más de 1/3 de todo el consumo energético del mundo se realizaba en forma de energía eléctrica. A principios del próximo siglo, esta proporción puede aumentar a la mitad. Este aumento del consumo de electricidad está asociado principalmente a un aumento de su consumo en la industria. La mayor parte de las empresas industriales funcionan con energía eléctrica. Un alto consumo de electricidad es típico de industrias que consumen mucha energía, como la metalurgia, el aluminio y la ingeniería mecánica. El transporte es también un gran consumidor. Un número cada vez mayor de líneas ferroviarias se están convirtiendo a tracción eléctrica. Casi todos los pueblos y aldeas reciben electricidad de las centrales eléctricas estatales para las necesidades industriales y domésticas.

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Transmisión y distribución de electricidad.

1% de las pérdidas de electricidad por día: pérdida de 0,5 millones de rublos. Para reducir las pérdidas de calor en las líneas de transmisión de energía (PTL), se puede aumentar la sección transversal de los conductores S, lo que no es económicamente rentable, o reducir la intensidad de la corriente I. Para que el la potencia transmitida p = IU permanece sin cambios al disminuir la corriente, es necesario aumentar el voltaje U en la línea eléctrica (U-500 Kv.; 750 Kv.; 1150 Kv.; - línea eléctrica)

Producción, transmisión y consumo de electricidad.

Tipos de centrales eléctricas

• Térmico (TPP) - 50%
• Centrales hidroeléctricas (HPP) - 20-25%
• Nuclear (central nuclear) - 15%
• Fuentes alternativas

energía - 2 – 5% (energía solar, energía de fusión termonuclear, energía de las mareas, energía eólica)

Generador

Centrales térmicas

Interno

Energía

(energía combustible)

Mecánico

energía

TD (vapor

Eléctrico

energía

Generador

Centrales hidroeléctricas

Mecánico

energía

(agua que cae)

Eléctrico

energía

Generador

Centrales nucleares

Energía atómica

(al dividir

núcleos atómicos)

Mecánico

energía

Eléctrico

energía

Generador de corriente electrica

• El generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica.
• El generador funciona basándose en fenómeno de la inducción electromagnética

El marco con corriente es el elemento principal del generador.

• La parte giratoria se llama ROTOR (imán).
• La parte estacionaria se llama ESTATOR (bastidor).

Cuando el marco gira, el flujo magnético que penetra en el marco cambia con el tiempo, como resultado de lo cual un corriente inducida

Transmisión de electricidad

• Las líneas de transmisión de energía (PTL) se utilizan para transmitir electricidad a los consumidores.
• Al transmitir electricidad a distancia, se producen pérdidas debido al calentamiento de los cables (ley de Joule-Lenz).
• Formas de reducir la pérdida de calor:

1) Reducir la resistencia de los cables, pero aumentar su diámetro (pesado - difícil de colgar y caro - cobre).

2) Reducir la corriente aumentando el voltaje.

Transformador

• Consta de dos bobinas de alambre aislado enrolladas alrededor de un núcleo de acero común.

El funcionamiento del transformador se basa en

fenómeno inducción electromagnética

Circuito transformador

Devanado primario - una bobina a la que se suministra corriente alterna de un voltaje

Devanado secundario - una bobina de la que se elimina la corriente alterna de un voltaje diferente

Transformador elevador: un transformador que aumenta el voltaje.

Transformador reductor: un transformador que reduce el voltaje.

Impacto de las centrales térmicas en el medio ambiente

Principales etapas de producción, transmisión y consumo de electricidad.

• 1.La energía mecánica se convierte en energía eléctrica mediante generadores en las centrales eléctricas.
• 2. Se aumenta el voltaje eléctrico para transmitir electricidad a largas distancias.
• 3. La electricidad se transmite a alto voltaje a través de líneas eléctricas de alto voltaje.
• 4. Al distribuir electricidad a los consumidores, se reduce el voltaje eléctrico.
• 5. Cuando se consume electricidad, se convierte en otros tipos de energía: mecánica, luminosa o interna.