Presentazione della produzione, trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica. Presentazione, relazione produzione e utilizzo dell'energia elettrica. Il funzionamento del trasformatore si basa su

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Lavoro degli studenti del grado 11B della scuola n. 288 di Zaozersk Erina Maria e Staritsyna Svetlana

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L'elettricità è un termine fisico ampiamente utilizzato nella tecnologia e nella vita di tutti i giorni per determinare la quantità di energia elettrica fornita da un generatore alla rete elettrica o ricevuta dalla rete da un consumatore. Anche l'energia elettrica è un prodotto che i partecipanti al mercato all'ingrosso acquistano dalle società produttrici e i consumatori di energia elettrica sul mercato al dettaglio dalle società di vendita di energia.

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Esistono diversi modi per produrre elettricità: varie centrali elettriche (centrale idroelettrica, centrale nucleare, centrale termica, centrale elettrica...) così come fonti alternative (energia solare, energia eolica, energia terrestre)

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Centrale termoelettrica (TPP), una centrale elettrica che genera energia elettrica come risultato della conversione dell'energia termica rilasciata durante la combustione di combustibili fossili. Le prime centrali termoelettriche apparvero alla fine del XIX secolo e si diffusero. A metà degli anni '70 del XX secolo, le centrali termoelettriche erano la principale tipologia di centrali elettriche. Nelle centrali termoelettriche l’energia chimica del combustibile viene convertita prima in energia meccanica e poi in energia elettrica. Il combustibile per una tale centrale elettrica può essere carbone, torba, gas, scisti bituminosi e olio combustibile.

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Centrale idroelettrica (HPP), un complesso di strutture e apparecchiature attraverso le quali l'energia del flusso d'acqua viene convertita in energia elettrica. Una centrale idroelettrica è costituita da una catena sequenziale di strutture idrauliche che forniscono la necessaria concentrazione del flusso d'acqua e la creazione di pressione, e apparecchiature energetiche che convertono l'energia dell'acqua che si muove sotto pressione in energia di rotazione meccanica, che, a sua volta, viene convertita in energia elettrica.

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La centrale nucleare è una centrale elettrica in cui l'energia nucleare viene convertita in energia elettrica. Il generatore di energia in una centrale nucleare è un reattore nucleare. Il calore che viene rilasciato nel reattore a seguito di una reazione a catena di fissione dei nuclei di alcuni elementi pesanti viene poi convertito in elettricità allo stesso modo delle centrali termoelettriche convenzionali. A differenza delle centrali termoelettriche che funzionano con combustibili fossili, le centrali nucleari funzionano con combustibile nucleare.

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Circa l’80% della crescita del PIL (prodotto interno lordo) dei paesi sviluppati è ottenuta attraverso l’innovazione tecnica, la maggior parte della quale è legata all’uso dell’elettricità. Tutto ciò che è nuovo nell'industria, nell'agricoltura e nella vita di tutti i giorni ci arriva grazie ai nuovi sviluppi in vari rami della scienza. Non è possibile immaginare la società moderna senza l’elettrificazione delle attività produttive. Già alla fine degli anni 80 più di 1/3 del consumo energetico mondiale veniva effettuato sotto forma di energia elettrica. Entro l’inizio del prossimo secolo, questa quota potrebbe aumentare fino alla metà. Questo aumento del consumo di elettricità è principalmente associato ad un aumento del consumo nell’industria.

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Ciò solleva il problema dell’uso efficiente di questa energia. Quando si trasmette elettricità su lunghe distanze, dal produttore al consumatore, le perdite di calore lungo la linea di trasmissione aumentano in proporzione al quadrato della corrente, cioè se la corrente raddoppia, le perdite di calore aumentano di 4 volte. Pertanto, è auspicabile che la corrente nelle linee sia piccola. Per fare ciò, la tensione sulla linea di trasmissione viene aumentata. L'elettricità viene trasmessa attraverso linee dove la tensione raggiunge centinaia di migliaia di volt. Vicino alle città che ricevono energia dalle linee di trasmissione, questa tensione viene aumentata a diverse migliaia di volt utilizzando un trasformatore riduttore. Nella città stessa, nelle sottostazioni la tensione scende a 220 volt.

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Il nostro Paese occupa un vasto territorio, quasi 12 fusi orari. Ciò significa che mentre in alcune regioni il consumo di energia elettrica è al massimo, in altre la giornata lavorativa è già terminata e i consumi stanno diminuendo. Per l'uso razionale dell'elettricità generata dalle centrali elettriche, queste sono unite nei sistemi di energia elettrica delle singole regioni: la parte europea, la Siberia, gli Urali, l'Estremo Oriente, ecc. Questa unificazione consente un uso più efficiente dell'elettricità coordinando l'operazione delle singole centrali elettriche. Ora vari sistemi energetici sono uniti in un unico sistema energetico della Russia.

Produzione, trasmissione e utilizzo dell'energia elettrica Domanda

• Quali vantaggi ha la corrente alternata rispetto alla corrente continua?

• Generatore: dispositivi che convertono l'energia di un tipo o dell'altro in energia elettrica.

• Il generatore è composto da
• un magnete permanente che crea un campo magnetico e un avvolgimento in cui viene indotta una fem alternata

• Il ruolo predominante nel nostro tempo è svolto dai generatori di corrente alternata ad induzione elettromeccanica. Lì l'energia meccanica viene convertita in energia elettrica.

• TRASFORMATORE – un dispositivo che converte la corrente alternata, in cui la tensione aumenta o diminuisce più volte praticamente senza perdita di potenza.
• Nel caso più semplice, il trasformatore è costituito da un nucleo chiuso in acciaio, sul quale sono poste due bobine con avvolgimenti in filo. Quello degli avvolgimenti che è collegato ad una sorgente di tensione alternata è chiamato primario, mentre quello a cui è collegato il “carico”, cioè i dispositivi che consumano elettricità, è chiamato secondario.

• Primario Secondario
• avvolgimento di avvolgimento
• Connette
• alla fonte
• ~ tensione al “carico”
• anima chiusa in acciaio

• Il principio di funzionamento del trasformatore si basa sul fenomeno dell'induzione elettromagnetica.

• Rapporto di trasformazione
• U1/U2 =N1/N2=K
• K>1 trasformatore abbassatore
• K<1трансформатор повышающий

• L'elettricità viene prodotta in centrali elettriche grandi e piccole principalmente utilizzando generatori ad induzione elettromeccanici. Esistono diversi tipi di centrali elettriche: centrali termiche, idroelettriche e nucleari.

• Centrali termoelettriche

• Il principale consumatore di elettricità è l’industria, che rappresenta circa il 70% dell’elettricità prodotta. Anche i trasporti sono un grande consumatore. Sempre più linee ferroviarie vengono convertite alla trazione elettrica. Quasi tutti i villaggi e i villaggi ricevono elettricità dalle centrali elettriche statali per esigenze industriali e domestiche. Circa un terzo dell'elettricità consumata dall'industria viene utilizzata per scopi tecnologici (saldatura elettrica, riscaldamento elettrico e fusione dei metalli, elettrolisi, ecc.).

• I trasformatori cambiano tensione
• in più punti lungo la linea.

• La domanda di energia elettrica è in costante aumento. Esistono due modi per soddisfare questa esigenza.
• Il modo più naturale e, a prima vista, l'unico è la costruzione di nuove potenti centrali elettriche. Ma le centrali termoelettriche consumano risorse naturali non rinnovabili e causano anche gravi danni all’equilibrio ecologico del nostro pianeta.
• Le tecnologie avanzate consentono di soddisfare il fabbisogno energetico in modo diverso. La priorità dovrebbe essere data all’aumento dell’efficienza energetica piuttosto che all’aumento della capacità delle centrali elettriche.

• № 966, 967

• 1) tensione e corrente possono essere convertite (trasformate) in un intervallo molto ampio con quasi nessuna perdita di energia;
• 2) la corrente alternata può essere facilmente convertita in corrente continua
• 3) un alternatore è molto più semplice ed economico.

• §§38-41 esercizio 5 (da 123)
• PENSARE:
• PERCHÉ IL TRASFORMATORE ROBBRA?
• Preparare una presentazione “Utilizzo dei trasformatori”
• (per chi è interessato)

• Fisica. 11 ° grado: libro di testo per istituti di istruzione generale: base e profilo. livelli /G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev. – M: Educazione, 2014. – 399 p.
• O.I. Gromtseva. Fisica. Esame di Stato Unificato. Corso completo. – M.: Casa editrice “Exam”, 2015.-367 p.
• Volkov V.A. Sviluppi della lezione universale in fisica. 11° grado. – M.: VAKO, 2014. – 464 pag.
• Rymkevich A.P., Rymkevich P.A. Raccolta di problemi di fisica per le classi 10-11 delle scuole superiori. – 13a ed. – M.: Educazione, 2014. – 160 secondi

I consumatori di elettricità sono ovunque. Viene prodotto in relativamente pochi luoghi vicini alle fonti energetiche. L’elettricità non può essere conservata su larga scala. Deve essere consumato immediatamente dopo la ricezione. Pertanto, è necessario trasmettere elettricità su lunghe distanze.

Consideriamo la prima possibilità. Per ridurre la resistenza dei cavi, è necessario utilizzare sostanze con bassa resistività (ad esempio, metalli costosi, argento o rame), oppure ridurre la lunghezza del filo (e l'energia non raggiungerà il consumatore), oppure aumentare la sezione trasversale zona dei fili (e poi diventeranno pesanti e potrebbero rompere i supporti). Come puoi vedere, la prima possibilità non è praticabile nella pratica.

Consideriamo ora la seconda possibilità. Studiando il trasformatore, abbiamo notato che un aumento della tensione è accompagnato da una diminuzione della corrente e dallo stesso numero di volte. Pertanto, prima che la corrente proveniente dal generatore entri nella linea elettrica, deve essere trasformata (convertita) in corrente ad alta tensione. Aumentando la tensione da 10 kV a 1000 kV, ovvero 100 volte, ridurremo l'intensità di corrente dello stesso numero di volte. E la quantità di calore che viene rilasciata inutilmente nei fili, secondo la legge Joule-Lenz, diminuirà di 100 2, cioè di un fattore! Q=I 2 Rt La trasmissione di energia elettrica su lunghe distanze avviene ad alta tensione

I generatori producono tipicamente una potenza di circa 12 kV. Nelle centrali elettriche vengono installati trasformatori elevatori, dai quali l'energia entra nella linea di trasmissione di energia. Per i consumatori di elettricità, la tensione deve essere ridotta. Questo viene fatto in più fasi utilizzando trasformatori step-down.

Le centrali elettriche situate in diverse regioni del paese, collegate da linee elettriche ad alta tensione, formano, insieme ai consumatori ad esse collegati, un sistema energetico unificato. La creazione del sistema energetico unificato nel paese è importante perché il consumo di elettricità durante il giorno non è uniforme. Tuttavia, a causa delle condizioni tecniche ed economiche, la produzione di elettricità deve essere continua. I sistemi energetici uniti di regioni con fusi orari diversi garantiscono un approvvigionamento energetico ininterrotto

Consideriamo il seguente problema: un villaggio consuma in media 120 kW di energia elettrica da una centrale elettrica situata a 10 km di distanza. L'impedenza della linea di alimentazione è 0,4 ohm. È necessario determinare la potenza dissipata alla tensione di linea: a) 240 V; b) Soluzione B: a) P=IU. Se si trasmette una potenza di 120 kW con una tensione di 240 V, l'intensità di corrente nella linea sarà la perdita di potenza ottenuta: b) A U = V, la perdita di potenza sarà: Meno dell'1% della potenza totale andranno persi nella linea se l'energia viene trasmessa ad alta tensione.

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La presentazione sul tema “Produzione e trasmissione di elettricità” può essere scaricata in modo assolutamente gratuito sul nostro sito web. Oggetto del progetto: Fisica. Diapositive e illustrazioni colorate ti aiuteranno a coinvolgere i tuoi compagni di classe o il pubblico. Per visualizzare il contenuto, utilizzare il player o, se desideri scaricare il report, fare clic sul testo corrispondente sotto il player. La presentazione contiene 10 diapositive.

Diapositive della presentazione

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L’energia elettrica presenta innegabili vantaggi rispetto a tutti gli altri tipi di energia. Può essere trasmesso via cavo su grandi distanze con perdite relativamente basse e distribuito convenientemente tra i consumatori. La cosa principale è che questa energia, con l'aiuto di dispositivi abbastanza semplici, può essere facilmente convertita in qualsiasi altro tipo di energia: energia meccanica, interna, luminosa, ecc.

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Il XX secolo è diventato il secolo in cui la scienza invade tutte le sfere della vita sociale: economia, politica, cultura, istruzione, ecc. Naturalmente la scienza influenza direttamente lo sviluppo dell'energia e il campo di applicazione dell'elettricità. Da un lato, la scienza contribuisce ad ampliare il campo di applicazione dell’energia elettrica e quindi ad aumentarne il consumo, ma dall’altro, in un’epoca in cui l’uso illimitato di risorse energetiche non rinnovabili rappresenta un pericolo per le generazioni future, l’urgente necessità I compiti della scienza sono lo sviluppo di tecnologie per il risparmio energetico e la loro implementazione nella vita.

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Utilizzo dell'elettricità.

Il consumo di elettricità raddoppia in 10 anni

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Esaminiamo queste domande utilizzando esempi specifici. Circa l’80% della crescita del PIL (prodotto interno lordo) dei paesi sviluppati è ottenuta attraverso l’innovazione tecnica, la parte principale della quale è legata all’uso dell’elettricità. La maggior parte degli sviluppi scientifici iniziano con calcoli teorici. Tutti i nuovi sviluppi teorici dopo i calcoli al computer vengono testati sperimentalmente. E, di norma, in questa fase, la ricerca viene effettuata utilizzando misurazioni fisiche, analisi chimiche, ecc. Qui gli strumenti della ricerca scientifica sono diversi: numerosi strumenti di misura, acceleratori, microscopi elettronici, risonanza magnetica, ecc. La maggior parte di questi strumenti di scienza sperimentale sono alimentati da energia elettrica.

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Ma la scienza non utilizza l'elettricità solo nei suoi campi teorici e sperimentali, le idee scientifiche nascono costantemente nel campo tradizionale della fisica associato alla ricezione e alla trasmissione dell'elettricità. Gli scienziati, ad esempio, stanno cercando di creare generatori elettrici senza parti rotanti. Nei motori elettrici convenzionali, affinché si crei una “forza magnetica” è necessario fornire corrente continua al rotore. Non è possibile immaginare la società moderna senza l’elettrificazione delle attività produttive. Già alla fine degli anni 80 più di 1/3 del consumo energetico mondiale veniva effettuato sotto forma di energia elettrica. Entro l’inizio del prossimo secolo, questa quota potrebbe aumentare fino alla metà. Questo aumento del consumo di elettricità è principalmente associato ad un aumento del consumo nell’industria. La maggior parte delle imprese industriali opera con l'energia elettrica. L’elevato consumo di elettricità è tipico delle industrie ad alta intensità energetica come la metallurgia, l’alluminio e l’ingegneria meccanica. Anche i trasporti sono un grande consumatore. Sempre più linee ferroviarie vengono convertite alla trazione elettrica. Quasi tutti i villaggi e i villaggi ricevono elettricità dalle centrali elettriche statali per esigenze industriali e domestiche.

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Trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica

1% delle perdite di elettricità al giorno - 0,5 milioni di rubli di perdita Per ridurre le perdite di calore nelle linee di trasmissione di energia (PTL), è possibile aumentare la sezione trasversale dei conduttori S, il che è economicamente non redditizio, o ridurre l'intensità di corrente I. In modo che il potenza trasmessa p = IU rimane invariata al diminuire della corrente è necessario aumentare la tensione U nella linea elettrica (U-500 Kv.; 750 Kv.; 1150 Kv.; - linea elettrica)

Produzione, trasmissione e consumo di energia elettrica

Tipi di centrali elettriche

• Termico (TPP) - 50%
• Centrali idroelettriche (HPP) - 20-25%
• Nucleare (NPP) - 15%
• Fonti alternative

energia - 2 – 5% (energia solare, energia da fusione termonucleare, energia delle maree, energia eolica)

Generatore

Centrali termoelettriche

Interno

Energia

(energia del carburante)

Meccanico

energia

TD (vapore

Elettrico

energia

Generatore

Centrali idroelettriche

Meccanico

energia

(acqua che cade)

Elettrico

energia

Generatore

Centrali nucleari

Energia atomica

(durante la divisione

nuclei atomici)

Meccanico

energia

Elettrico

energia

Generatore di corrente elettrica

• Il generatore converte l'energia meccanica in energia elettrica
• Il generatore funziona in base a fenomeno dell'induzione elettromagnetica

Il telaio con corrente è l'elemento principale del generatore

• La parte rotante si chiama ROTORE (magnete).
• La parte stazionaria è chiamata STATORE (telaio)

Quando il telaio ruota, il flusso magnetico che penetra nel telaio cambia nel tempo, di conseguenza a corrente indotta

Trasmissione dell'elettricità

• Le linee di trasmissione di potenza (PTL) vengono utilizzate per trasmettere elettricità ai consumatori.
• Quando si trasmette elettricità a distanza, si verificano perdite dovute al riscaldamento dei fili (legge Joule-Lenz).
• Modi per ridurre la perdita di calore:

1) Ridurre la resistenza dei fili, ma aumentarne il diametro (pesante - difficile da appendere e costoso - rame).

2) Ridurre la corrente aumentando la tensione.

Trasformatore

• È costituito da due bobine di filo isolato avvolte attorno ad un comune nucleo di acciaio.

Il funzionamento del trasformatore si basa su

fenomeno induzione elettromagnetica

Circuito del trasformatore

Avvolgimento primario - una bobina alla quale viene fornita corrente alternata di una tensione

Avvolgimento secondario - una bobina da cui viene rimossa la corrente alternata di tensione diversa

Trasformatore step-up: un trasformatore che aumenta la tensione.

Trasformatore step-down: un trasformatore che riduce la tensione.

Impatto delle centrali termoelettriche sull'ambiente

Principali fasi della produzione, trasmissione e consumo dell'energia elettrica

• 1.L'energia meccanica viene convertita in energia elettrica utilizzando generatori nelle centrali elettriche.
• 2. La tensione elettrica viene aumentata per trasmettere elettricità su lunghe distanze.
• 3. L'elettricità viene trasmessa ad alta tensione attraverso linee elettriche ad alta tensione.
• 4. Quando si distribuisce l'elettricità ai consumatori, la tensione elettrica viene ridotta.
• 5. Quando l'elettricità viene consumata, viene convertita in altri tipi di energia: meccanica, leggera o interna.