Produktion, överföring och distribution av elpresentation. Presentation, rapportering av produktion och användning av elenergi. Transformatorns funktion baseras på

1 rutschkana

Arbete av elever i årskurs 11 B i skola nr 288 i Zaozersk Erina Maria och Staritsyna Svetlana

2 rutschkana

Elektricitet är en fysisk term som ofta används inom teknik och i vardagen för att bestämma mängden elektrisk energi som tillförs av en generator till elnätet eller tas emot från nätet av en konsument. Elenergi är också en produkt som köps av aktörer på grossistmarknaden från elproducenter och konsumenter av el på slutkundsmarknaden från energiförsäljningsföretag.

3 rutschkana

Det finns flera sätt att skapa el: Olika kraftverk (vattenkraftverk, kärnkraftverk, värmekraftverk, kraftverk...) Samt alternativa källor (solenergi, vindenergi, jordenergi)

4 rutschkana

Värmekraftverk (TPP), ett kraftverk som genererar elektrisk energi som ett resultat av omvandlingen av termisk energi som frigörs vid förbränning av fossila bränslen. De första värmekraftverken dök upp i slutet av 1800-talet och fick stor spridning. I mitten av 70-talet av 1900-talet var värmekraftverk den huvudsakliga typen av kraftverk. I värmekraftverk omvandlas bränslets kemiska energi först till mekanisk energi och sedan till elektrisk energi. Bränslet för ett sådant kraftverk kan vara kol, torv, gas, oljeskiffer och eldningsolja.

5 rutschkana

Vattenkraftstation (HPP), ett komplex av strukturer och utrustning genom vilken vattenflödets energi omvandlas till elektrisk energi. Ett vattenkraftverk består av en sekventiell kedja av hydrauliska strukturer som ger den nödvändiga koncentrationen av vattenflöde och skapande av tryck, och energiutrustning som omvandlar energin från vatten som rör sig under tryck till mekanisk rotationsenergi, som i sin tur omvandlas till elektrisk energi.

6 rutschkana

Kärnkraftverk är ett kraftverk där kärnenergi omvandlas till elektrisk energi. Energigeneratorn vid ett kärnkraftverk är en kärnreaktor. Värmen som frigörs i reaktorn till följd av en kedjereaktion av fission av kärnorna i vissa tunga grundämnen omvandlas sedan till elektricitet på samma sätt som i konventionella värmekraftverk. Till skillnad från värmekraftverk som drivs med fossila bränslen, drivs kärnkraftverk med kärnbränsle.

7 rutschkana

Cirka 80 % av tillväxten i BNP (bruttonationalprodukten) i utvecklade länder uppnås genom teknisk innovation, vars huvuddel är relaterad till användningen av elektricitet. Allt nytt inom industri, jordbruk och vardagsliv kommer till oss tack vare ny utveckling inom olika vetenskapsgrenar. Det moderna samhället kan inte föreställas utan elektrifieringen av produktionsverksamheten. Redan i slutet av 80-talet skedde mer än 1/3 av all energiförbrukning i världen i form av elektrisk energi. I början av nästa århundrade kan denna andel öka till 1/2. Denna ökning av elförbrukningen är i första hand förknippad med en ökning av dess förbrukning inom industrin.

8 rutschkana

Detta väcker problemet med effektiv användning av denna energi. Vid överföring av el över långa avstånd, från producent till konsument, ökar värmeförlusterna längs överföringsledningen i proportion till strömmens kvadrat, d.v.s. om strömmen fördubblas, ökar värmeförlusterna 4 gånger. Därför är det önskvärt att strömmen i ledningarna är liten. För att göra detta ökas spänningen på transmissionsledningen. Elektricitet överförs genom ledningar där spänningen når hundratusentals volt. Nära städer som tar emot energi från transmissionsledningar höjs denna spänning till flera tusen volt med hjälp av en nedtrappningstransformator. I själva staden, vid transformatorstationer, sjunker spänningen till 220 volt.

Bild 9

Vårt land upptar ett stort territorium, nästan 12 tidszoner. Det betyder att medan elförbrukningen i vissa regioner är som mest, har arbetsdagen redan i andra regioner tagit slut och förbrukningen minskar. För en rationell användning av el som genereras av kraftverk är de förenade till elektriska kraftsystem i enskilda regioner: den europeiska delen, Sibirien, Ural, Fjärran Östern, etc. Denna sammanslagning möjliggör en mer effektiv användning av el genom att samordna verksamheten av enskilda kraftverk. Nu är olika energisystem förenade till ett enda energisystem i Ryssland.

Produktion, överföring och användning av elektrisk energi Fråga

• Vilka fördelar har växelström jämfört med likström?

• Generator - enheter som omvandlar energi av en eller annan typ till elektrisk energi.

• Generatorn består av
• en permanentmagnet som skapar ett magnetfält, och en lindning i vilken en alternerande emk induceras

• Den dominerande rollen i vår tid spelas av elektromekaniska induktionsväxelströmsgeneratorer. Där omvandlas mekanisk energi till elektrisk energi.

• TRANSFORMER – en enhet som omvandlar växelström, där spänningen ökar eller minskar flera gånger med praktiskt taget ingen effektförlust.
• I det enklaste fallet består transformatorn av en sluten stålkärna, på vilken två spolar med trådlindningar är placerade. Den av lindningarna som är ansluten till en växelspänningskälla kallas primär, och den som "lasten" är ansluten till, det vill säga enheter som förbrukar elektricitet, kallas sekundär.

• Primär Sekundär
• slingrande lindning
• Ansluter
• till källan
• ~ spänning till "last"
• sluten stålkärna

• Transformatorns funktionsprincip är baserad på fenomenet elektromagnetisk induktion.

• Transformationsförhållande
• U1/U2 =N1/N2=K
• K>1 nedtrappningstransformator
• K<1трансформатор повышающий

• El produceras vid stora och små kraftverk huvudsakligen med hjälp av elektromekaniska induktionsgeneratorer. Det finns flera typer av kraftverk: termiska, vattenkraftverk och kärnkraftverk.

• Termiska kraftverk

• Den största elkonsumenten är industrin som står för cirka 70 % av den producerade elen. Transporter är också en storkonsument. Allt fler järnvägslinjer konverteras till eldrift. Nästan alla byar och byar får el från statliga kraftverk för industri- och husbehov. Ungefär en tredjedel av den el som konsumeras av industrin används för tekniska ändamål (elsvetsning, elektrisk uppvärmning och smältning av metaller, elektrolys, etc.).

• Transformatorer ändrar spänning
• på flera punkter längs linjen.

• Efterfrågan på el ökar hela tiden. Det finns två sätt att tillgodose detta behov.
• Det mest naturliga och vid första anblicken enda sättet är byggandet av nya kraftfulla kraftverk. Men termiska kraftverk förbrukar icke-förnybara naturresurser och orsakar också stor skada på den ekologiska balansen på vår planet.
• Avancerad teknik gör det möjligt att möta energibehovet på ett annat sätt. Att öka energieffektiviteten bör prioriteras snarare än att öka kraftverkskapaciteten.

• № 966, 967

• 1) spänning och ström kan omvandlas (transformeras) över ett mycket brett område med nästan ingen energiförlust;
• 2) växelström omvandlas enkelt till likström
• 3) en generator är mycket enklare och billigare.

• 38-41 §§ övning 5 (från 123)
• TÄNKA:
• VARFÖR HUMMAR TRANSFORMATORN?
• Förbered en presentation "Användning av transformatorer"
• (för den som är intresserad)

• Fysik. 11:e klass: lärobok för allmänna läroverk: grundläggande och profil. nivåer /G.Ya. Myakishev, B.B. Bukhovtsev. – M: Utbildning, 2014. – 399 sid.
• O.I. Gromtseva. Fysik. Unified State Exam. Full kurs. – M.: Förlaget ”Exam”, 2015.-367 sid.
• Volkov V.A. Universell lektionsutveckling i fysik. 11:e klass. – M.: VAKO, 2014. – 464 sid.
• Rymkevich A.P., Rymkevich P.A. Samling av problem i fysik för 10-11 årskurser i gymnasiet. – 13:e uppl. – M.: Utbildning, 2014. – 160 s

Elkonsumenter finns överallt. Den produceras på relativt få platser nära energikällor. El kan inte sparas i stor skala. Det måste konsumeras omedelbart efter mottagandet. Därför finns det ett behov av att överföra el över långa avstånd.

Låt oss överväga den första möjligheten. För att minska motståndet hos ledningar måste du antingen använda ämnen med låg resistivitet (till exempel dyra metaller silver eller koppar), eller minska längden på tråden (och energin når inte konsumenten) eller öka tvärsnittet område av ledningarna (och då blir de tunga och kan bryta av). Som du kan se är den första möjligheten inte genomförbar i praktiken.

Låt oss nu överväga den andra möjligheten. När vi studerade transformatorn noterade vi att en ökning av spänningen åtföljs av en minskning av strömstyrkan och med samma antal gånger. Därför, innan strömmen från generatorn kommer in i kraftledningen, måste den omvandlas (konverteras) till högspänningsström. Genom att öka spänningen från 10 kV till 1000 kV, det vill säga 100 gånger, kommer vi att minska strömstyrkan med samma antal gånger. Och mängden värme som utan värde släpps ut i ledningarna, enligt Joule-Lenz-lagen, kommer att minska med 100 2, det vill säga med en faktor! Q=I 2 Rt Elöverföring över långa avstånd sker med hög spänning

Generatorer producerar vanligtvis ström runt 12 kV. Vid kraftverk installeras step-up transformatorer från vilka energi kommer in i kraftledningen. För elanvändare måste spänningen sänkas. Detta görs i flera steg med hjälp av nedtrappningstransformatorer.

Kraftverk belägna i olika regioner i landet, sammankopplade med högspänningsledningar, bildar, tillsammans med de förbrukare som är anslutna till dem, ett Unified Energy System. Skapandet av Unified Energy System i landet är viktigt eftersom elförbrukningen under dagen är ojämn. Men på grund av tekniska och ekonomiska förutsättningar måste elproduktionen vara kontinuerlig. Enade kraftsystem av regioner från olika tidszoner säkerställer oavbruten energiförsörjning

Tänk på följande problem: en by förbrukar i genomsnitt 120 kW elektrisk kraft från ett kraftverk som ligger 10 km bort. Impedansen för kraftledningen är 0,4 ohm. Det är nödvändigt att bestämma effektförlusten vid nätspänning: a) 240 V; b) B Lösning: a) P=IU. Om du sänder en effekt på 120 kW vid en spänning på 240 V, kommer strömstyrkan i ledningen att vara den uppnådda effektförlusten: b) Vid U = V blir effektförlusten: Mindre än 1% av den totala effekten kommer att förloras i ledningen om energin överförs med hög spänning.

Bild 1

Bild 2

Bild 3

Bild 4

Bild 5

Bild 6

Bild 7

Bild 8

Bild 9

Bild 10

Presentationen om ämnet "Elproduktion och överföring" kan laddas ner helt gratis på vår hemsida. Projektämne: Fysik. Färgglada bilder och illustrationer hjälper dig att engagera dina klasskamrater eller publik. För att se innehållet, använd spelaren, eller om du vill ladda ner rapporten klickar du på motsvarande text under spelaren. Presentationen innehåller 10 dia(r).

Presentationsbilder

Bild 1

Bild 2

Bild 3

Elektrisk energi har obestridliga fördelar framför alla andra typer av energi. Den kan överföras med tråd över stora avstånd med relativt låga förluster och fördelas bekvämt bland konsumenterna. Huvudsaken är att denna energi, med hjälp av ganska enkla enheter, lätt kan omvandlas till alla andra typer av energi: mekanisk, intern, lätt energi, etc.

Bild 4

1900-talet har blivit århundradet då vetenskapen invaderar alla sfärer av det sociala livet: ekonomi, politik, kultur, utbildning, etc. Naturligtvis påverkar vetenskapen direkt utvecklingen av energi och användningsområdet för elektricitet. Å ena sidan bidrar vetenskapen till att utöka användningsområdet för elektrisk energi och därmed öka dess förbrukning, men å andra sidan, i en tid då den obegränsade användningen av icke-förnybara energiresurser utgör en fara för framtida generationer, är det brådskande vetenskapens uppgifter är utvecklingen av energibesparande teknik och deras implementering i livet.

Bild 5

Elanvändning.

Elförbrukningen fördubblas på 10 år

Bild 6

Låt oss titta på dessa frågor med hjälp av specifika exempel. Cirka 80 % av tillväxten i BNP (bruttonationalprodukten) i utvecklade länder uppnås genom teknisk innovation, vars huvuddel är relaterad till användningen av elektricitet. De flesta vetenskapliga utvecklingar börjar med teoretiska beräkningar. Alla nya teoretiska utvecklingar efter datorberäkningar testas experimentellt. Och i regel utförs forskning i detta skede med hjälp av fysikaliska mätningar, kemiska analyser etc. Här är verktygen för vetenskaplig forskning olika - många mätinstrument, acceleratorer, elektronmikroskop, magnetisk resonanstomografi, etc. Huvuddelen av dessa instrument för experimentell vetenskap drivs av elektrisk energi.

Bild 7

Men vetenskapen använder inte bara elektricitet inom sina teoretiska och experimentella områden, vetenskapliga idéer uppstår ständigt inom det traditionella fysikområdet som är förknippat med mottagande och överföring av elektricitet. Forskare, till exempel, försöker skapa elektriska generatorer utan roterande delar. I konventionella elmotorer måste likström tillföras rotorn för att en "magnetisk kraft" ska uppstå. Det moderna samhället kan inte föreställas utan elektrifieringen av produktionsverksamheten. Redan i slutet av 80-talet skedde mer än 1/3 av all energiförbrukning i världen i form av elektrisk energi. I början av nästa århundrade kan denna andel öka till 1/2. Denna ökning av elförbrukningen är i första hand förknippad med en ökning av dess förbrukning inom industrin. Huvuddelen av industriföretagen arbetar med elektrisk energi. Hög elförbrukning är typiskt för energiintensiva industrier som metallurgi, aluminium och maskinteknik. Transporter är också en storkonsument. Allt fler järnvägslinjer konverteras till eldrift. Nästan alla byar och byar får el från statliga kraftverk för industri- och husbehov.

Bild 8

Elöverföring och distribution

1% av elförlusterna per dag - 0,5 miljoner rubel förlust För att minska värmeförlusterna i kraftöverföringsledningar (PTL) kan du öka tvärsnittet av ledarna S, vilket är ekonomiskt olönsamt, eller minska strömstyrkan I. Så att överförd effekt p = IU förblir oförändrad vid minskning av strömmen, det är nödvändigt att öka spänningen U i kraftledningen (U-500 Kv.; 750 Kv.; 1150 Kv.; - kraftledning)

Elproduktion, överföring och förbrukning

Typer av kraftverk

• Termisk (TPP) - 50 %
• Vattenkraftverk (HPP) - 20-25 %
• Kärnkraft (NPP) - 15 %
• Alternativa källor

energi - 2 – 5 % (solenergi, termonukleär fusionsenergi, tidvattenenergi, vindenergi)

Generator

Termiska kraftverk

Inre

Energi

(bränsleenergi)

Mekanisk

energi

TD (ånga

Elektrisk

energi

Generator

Vattenkraftverk

Mekanisk

energi

(fallande vatten)

Elektrisk

energi

Generator

Kärnkraftverk

Atomenergi

(vid delning

atomkärnor)

Mekanisk

energi

Elektrisk

energi

Elektrisk strömgenerator

• Generatorn omvandlar mekanisk energi till elektrisk energi
• Generatorn arbetar baserat på fenomenet elektromagnetisk induktion

Ramen med ström är huvudelementet i generatorn

• Den roterande delen kallas ROTOR (magnet).
• Den stationära delen kallas STATOR (ram)

När ramen roterar förändras det magnetiska flödet som penetrerar ramen över tiden, vilket resulterar i en inducerad ström

Elöverföring

• Kraftöverföringsledningar (PTL) används för att överföra el till konsumenter.
• Vid överföring av elektricitet över avstånd uppstår förluster på grund av uppvärmning av ledningarna (Joule-Lenz-lagen).
• Sätt att minska värmeförlusten:

1) Minska ledningarnas motstånd, men öka deras diameter (tung - svår att hänga och dyr - koppar).

2) Minska strömmen genom att öka spänningen.

Transformator

• Består av två spolar av isolerad tråd lindad runt en gemensam stålkärna.

Transformatorns funktion baseras på

fenomen elektromagnetisk induktion

Transformatorkrets

Primär lindning - en spole till vilken växelström av en spänning matas

Sekundärlindning - en spole från vilken växelström av en annan spänning tas bort

Step-up transformator - en transformator som ökar spänningen.

Step-down transformator - en transformator som minskar spänningen.

Värmekraftverkens påverkan på miljön

Huvudled i produktion, överföring och förbrukning av el

• 1.Mekanisk energi omvandlas till elektrisk energi med hjälp av generatorer i kraftverk.
• 2. Elektrisk spänning ökas för att överföra elektricitet över långa avstånd.
• 3. El överförs med hög spänning genom högspänningsledningar.
• 4. Vid distribution av el till konsumenter sänks den elektriska spänningen.
• 5. När el förbrukas omvandlas den till andra typer av energi - mekanisk, lätt eller intern.