Generador de transmisión y aprovechamiento de la energía eléctrica. Producción y uso de energía eléctrica - Conocimiento Hipermercado. Energía alternativa

Todos los procesos tecnológicos de cualquier producción están asociados al consumo de energía. La gran mayoría de los recursos energéticos se gastan en su implementación.

El papel más importante en una empresa industrial lo desempeña la energía eléctrica, el tipo de energía más versátil, que es la principal fuente de energía mecánica.

La conversión de varios tipos de energía en energía eléctrica tiene lugar en plantas de energía .

Las centrales eléctricas son empresas o instalaciones destinadas a la producción de energía eléctrica. El combustible para las centrales eléctricas son los recursos naturales: carbón, turba, agua, viento, sol, energía nuclear, etc.

Según el tipo de energía que se convierta, las centrales eléctricas se pueden dividir en los siguientes tipos principales: térmica, nuclear, hidroeléctrica, almacenamiento por bombeo, turbina de gas, así como centrales eléctricas locales de baja potencia: eólica, solar, geotérmica, mareas marinas. , diésel, etc

La mayor parte de la electricidad (hasta el 80%) se genera en las centrales térmicas (CTE). El proceso de generación de energía eléctrica en una central térmica consiste en la conversión secuencial de la energía del combustible quemado en energía térmica del vapor de agua, que acciona el grupo turbina (una turbina de vapor conectada a un generador). La energía mecánica de rotación es convertida por el generador en energía eléctrica. El combustible para las centrales eléctricas es carbón, turba, esquisto bituminoso, gas natural, petróleo, fuel oil, desechos de madera.

Con la operación económica de TPP, i.e. con el suministro simultáneo por parte del consumidor de cantidades óptimas de electricidad y calor, su eficiencia alcanza más del 70%. Durante el período en que el consumo de calor se detiene por completo (por ejemplo, durante la temporada sin calefacción), la eficiencia de la estación disminuye.

Las centrales nucleares (NPP) se diferencian de una central de turbina de vapor convencional en que las centrales nucleares utilizan como fuente de energía el proceso de fisión nuclear de uranio, plutonio, torio, etc.. Como resultado de la división de estos materiales en dispositivos especiales - reactores, se libera una gran cantidad de energía térmica.

En comparación con las centrales térmicas, las centrales nucleares consumen una pequeña cantidad de combustible. Tales estaciones se pueden construir en cualquier lugar, porque. no están relacionados con la ubicación de las reservas naturales de combustibles. Además, el medio ambiente no está contaminado por humo, cenizas, polvo y dióxido de azufre.

En las centrales hidroeléctricas (HPP), la energía del agua se convierte en energía eléctrica mediante turbinas hidráulicas y generadores conectados a ellas.

Existen centrales hidroeléctricas de tipo presa y derivación. Las centrales hidroeléctricas de presa se utilizan en ríos planos con bajas presiones, las centrales hidroeléctricas de derivación (con canales de derivación) se utilizan en ríos de montaña con grandes pendientes y con un caudal de agua pequeño. Cabe señalar que el funcionamiento de la HPP depende del nivel del agua determinado por las condiciones naturales.

Las ventajas de las HPP son su alta eficiencia y el bajo costo de la electricidad generada. Sin embargo, se debe tener en cuenta el alto costo de los gastos de capital en la construcción de centrales hidroeléctricas y los importantes plazos de su construcción, lo que determina el largo período de recuperación.

Una característica de la operación de las centrales eléctricas es que deben generar tanta energía como se requiere en el momento para cubrir la carga de los consumidores, sus propias necesidades de las estaciones y pérdidas en las redes. Por lo tanto, el equipo de la estación debe estar siempre preparado para cambios periódicos en la carga de consumidores durante el día o el año.

La mayoría de las centrales eléctricas se combinan en sistemas de energía , cada uno de los cuales tiene los siguientes requisitos:

• Cumplimiento de la potencia de los generadores y transformadores con la potencia máxima de los consumidores de electricidad.
• Suficiente capacidad de transmisión de líneas eléctricas (TL).
• Asegurar el suministro de energía ininterrumpida con alta calidad de energía.
• Economía, seguridad y facilidad de uso.

Para cumplir con estos requisitos, los sistemas de energía están equipados con salas de control especiales equipadas con instalaciones de monitoreo, control y comunicación y diseños especiales para plantas de energía, líneas de transmisión y subestaciones reductoras. La sala de control recibe los datos e información necesarios sobre el estado del proceso tecnológico en las centrales (consumo de agua y combustible, parámetros de vapor, velocidad de rotación de la turbina, etc.); sobre la operación del sistema: qué elementos del sistema (líneas, transformadores, generadores, cargas, calderas, tuberías de vapor) están actualmente deshabilitados, cuáles están en operación, en reserva, etc.; sobre los parámetros eléctricos del modo (tensiones, corrientes, potencias activa y reactiva, frecuencia, etc.).

La operación de centrales eléctricas en el sistema hace posible, debido a una gran cantidad de generadores que operan en paralelo, aumentar la confiabilidad del suministro de energía a los consumidores, cargar completamente las unidades más económicas de las centrales eléctricas y reducir el costo de generación eléctrica. Además, se reduce la capacidad instalada de equipos de reserva en el sistema eléctrico; se asegura una mayor calidad de la electricidad suministrada a los consumidores; aumenta la capacidad unitaria de las unidades que se pueden instalar en el sistema.

En Rusia, como en muchos otros países, se utiliza corriente alterna trifásica con una frecuencia de 50 Hz para la producción y distribución de electricidad (60 Hz en EE. UU. y otros países). Las redes e instalaciones de corriente trifásica son más económicas que las instalaciones de corriente alterna monofásica, y además permiten utilizar ampliamente los motores eléctricos asíncronos más fiables, sencillos y económicos como accionamiento eléctrico.

Junto a la corriente trifásica, algunas ramas de la industria utilizan la corriente continua, que se obtiene rectificando la corriente alterna (electrólisis en la industria química y metalurgia no ferrosa, transporte electrificado, etc.).

La energía eléctrica generada en las centrales eléctricas debe ser trasladada a los lugares de su consumo, principalmente a los grandes centros industriales del país, que se encuentran a muchos cientos ya veces miles de kilómetros de las potentes centrales eléctricas. Pero no es suficiente transferir electricidad. Debe distribuirse entre muchos consumidores diferentes: empresas industriales, transporte, edificios residenciales, etc. La transmisión de electricidad a largas distancias se realiza en alta tensión (hasta 500 kW o más), lo que asegura mínimas pérdidas eléctricas en las líneas eléctricas y se traduce en un mayor ahorro de materiales por la reducción de las secciones de los cables. Por lo tanto, en el proceso de transmisión y distribución de energía eléctrica, es necesario aumentar y disminuir el voltaje. Este proceso se lleva a cabo por medio de dispositivos electromagnéticos llamados transformadores. El transformador no es una máquina eléctrica, porque su trabajo no está relacionado con la conversión de energía eléctrica en energía mecánica y viceversa; convierte sólo el voltaje de la energía eléctrica. El aumento de tensión se realiza mediante transformadores elevadores en las centrales y la disminución se realiza mediante transformadores reductores en las subestaciones consumidoras.

Un enlace intermedio para la transmisión de electricidad desde las subestaciones transformadoras hasta los receptores de electricidad son Electricidad de la red .

Una subestación transformadora es una instalación eléctrica diseñada para convertir y distribuir energía eléctrica.

Las subestaciones pueden ser cerradas o abiertas, dependiendo de la ubicación de sus equipos principales. Si el equipo está ubicado en un edificio, la subestación se considera cerrada; si está al aire libre, entonces ábralo.

El equipo de la subestación se puede ensamblar a partir de elementos separados de dispositivos o de bloques suministrados ensamblados para la instalación. Las subestaciones de diseño de bloque se llaman completas.

El equipamiento de las subestaciones incluye dispositivos que realizan maniobras y protecciones de circuitos eléctricos.

El elemento principal de las subestaciones es un transformador de potencia. Estructuralmente, los transformadores de potencia están hechos de tal manera que eliminan al máximo el calor generado por ellos durante la operación desde los devanados y el núcleo hacia el medio ambiente. Para hacer esto, por ejemplo, se sumerge un núcleo con devanados en un tanque con aceite, la superficie del tanque se hace acanalada, con radiadores tubulares.

Centros de transformación completos instalados directamente en locales industriales con una capacidad de hasta 1000 kVA pueden equiparse con transformadores secos.

Para aumentar el factor de potencia de una instalación eléctrica, en las subestaciones se instalan condensadores estáticos para compensar la potencia reactiva de la carga.

El sistema automático de monitoreo y control de los dispositivos de la subestación monitorea los procesos que ocurren en la carga, en las redes de suministro eléctrico. Realiza las funciones de protección del transformador y redes, desconecta las secciones protegidas mediante un interruptor en condiciones de emergencia, reactiva, enciende automáticamente la reserva.

Las subestaciones transformadoras de empresas industriales están conectadas a la red de suministro de varias maneras, según los requisitos para la confiabilidad del suministro de energía ininterrumpido a los consumidores.

Los esquemas típicos que proporcionan suministro de energía ininterrumpido son radiales, principales o en anillo.

En los esquemas radiales, desde el cuadro de distribución de la subestación transformadora parten líneas que alimentan a grandes consumidores eléctricos: motores, puntos de distribución del grupo, a los que se conectan receptores más pequeños. Los circuitos radiales se utilizan en compresores, estaciones de bombeo, talleres de industrias polvorientas, peligrosas contra explosiones e incendios. Brindan alta confiabilidad de suministro de energía, permiten el uso generalizado de equipos automáticos de control y protección, pero requieren grandes gastos para la construcción de tableros de distribución, cableado y tendido de cables.

Los esquemas troncales se utilizan cuando la carga se distribuye uniformemente en el área del taller, cuando no se requiere construir un tablero en la subestación, lo que reduce el costo de la instalación; Se pueden utilizar barras colectoras prefabricadas, lo que agiliza la instalación. Al mismo tiempo, el movimiento de equipos tecnológicos no requiere alteración de la red.

La desventaja del esquema troncal es la baja confiabilidad del suministro de energía, ya que si el troncal está dañado, todos los receptores eléctricos conectados a él se apagan. Sin embargo, la instalación de puentes entre la red eléctrica y el uso de protección aumenta significativamente la confiabilidad de la fuente de alimentación con un costo mínimo por redundancia.

Desde las subestaciones, la corriente de baja tensión de frecuencia industrial se distribuye a los talleres a través de cables, alambres, barras colectoras desde la aparamenta del taller hasta los accionamientos eléctricos de las máquinas individuales.

Las interrupciones en el suministro de energía de las empresas, incluso a corto plazo, conducen a violaciones del proceso tecnológico, daños a los productos, daños a los equipos y pérdidas irreparables. En algunos casos, un corte de energía puede crear un riesgo de explosión e incendio en las empresas.

De acuerdo con las reglas para la instalación de instalaciones eléctricas, todos los receptores de energía eléctrica se dividen en tres categorías según la confiabilidad del suministro de energía:

• Receptores de energía para los cuales una interrupción en el suministro de energía es inaceptable, ya que puede provocar daños en el equipo, defectos en el producto en masa, interrupción de un proceso tecnológico complejo, interrupción del funcionamiento de elementos críticos de la economía urbana y, en última instancia, amenazar la vida de las personas.
• Receptores de energía, cuya interrupción en el suministro de energía da lugar al incumplimiento del plan de producción, paralización de trabajadores, mecanismos y vehículos industriales.
• Otros receptores de energía eléctrica, por ejemplo, talleres de producción no seriada y auxiliar, almacenes.

El suministro de energía a los receptores de energía eléctrica de primera categoría deberá estar asegurado en todo caso y, en caso de infracción, se restablecerá automáticamente. Por lo tanto, dichos receptores deben tener dos fuentes de alimentación independientes, cada una de las cuales puede proporcionarles electricidad por completo.

Los receptores de energía eléctrica de segunda categoría pueden contar con un suministro de energía de respaldo, cuya conexión la realiza el personal de turno después de un cierto período de tiempo posterior a la falla de la fuente principal.

Para los receptores de la tercera categoría, por regla general, no se proporciona una fuente de alimentación de respaldo.

El suministro de energía de las empresas se divide en externo e interno. La fuente de alimentación externa es un sistema de redes y subestaciones desde la fuente de energía (sistema de energía o planta de energía) hasta la subestación transformadora de la empresa. En este caso, el transporte de energía se realiza por cable o líneas aéreas de tensión nominal de 6, 10, 20, 35, 110 y 220 kV. El suministro de energía interno incluye el sistema de distribución de energía dentro de los talleres de la empresa y en su territorio.

A la carga de potencia (motores eléctricos, hornos eléctricos) se le suministra una tensión de 380 o 660 V y a la carga de alumbrado 220 V. Para reducir pérdidas, se recomienda conectar motores con una potencia igual o superior a 200 kW a una tensión de 6 o 10 kV.

El voltaje más común en las empresas industriales es 380 V. El voltaje de 660 V está ampliamente introducido, lo que permite reducir las pérdidas de energía y el consumo de metales no ferrosos en las redes de bajo voltaje, aumentar la gama de subestaciones de taller y la potencia de cada transformador hasta 2500 kVA. En algunos casos, a una tensión de 660 V, se justifica económicamente el uso de motores asíncronos con una potencia de hasta 630 kW.

La distribución de electricidad se lleva a cabo mediante cableado eléctrico: un conjunto de alambres y cables con sujetadores relacionados, estructuras de soporte y protección.

El cableado interno es el cableado eléctrico que se coloca dentro del edificio; externo: fuera de él, a lo largo de las paredes exteriores del edificio, debajo de marquesinas, sobre soportes. Dependiendo del método de colocación, el cableado interno puede estar abierto si se coloca sobre la superficie de paredes, techos, etc., y oculto si se coloca en los elementos estructurales de los edificios.

El cableado se puede tender con cable aislado o sin armadura de hasta 16 mm2. En lugares de posible impacto mecánico, el cableado eléctrico está encerrado en tuberías de acero, selladas si el ambiente de la habitación es explosivo, agresivo. En máquinas herramienta, máquinas de impresión, el cableado se realiza en tuberías, en manguitos de metal con un cable con aislamiento de PVC, que no se colapsa por la exposición a los aceites de la máquina. Una gran cantidad de cables del sistema de gestión de cables eléctricos de la máquina se colocan en bandejas. Los conductos de bus se utilizan para transmitir electricidad en talleres con una gran cantidad de máquinas de producción.

Para la transmisión y distribución de electricidad, se utilizan ampliamente cables de alimentación con cubierta de caucho y plomo; sin armadura y con armadura. Los cables se pueden colocar en canales de cable, fijar en paredes, en zanjas de tierra, incrustar en paredes.

La electricidad, como motor fundamental para el desarrollo de la civilización, entró en la vida de la humanidad hace relativamente poco tiempo. El uso activo de la electricidad comenzó hace poco más de cien años.

Historia de la industria mundial de la energía eléctrica.

La industria de la energía eléctrica es una rama estratégica del sistema económico de cualquier estado. La historia del surgimiento y desarrollo de la EA se remonta a finales del siglo XIX. El precursor del surgimiento de la generación de energía industrial fue el descubrimiento de las leyes fundamentales sobre la naturaleza y las propiedades de la corriente eléctrica.

El punto de partida, cuando surge la producción y transmisión de electricidad, se considera que es 1892. Fue entonces cuando se construyó la primera planta de energía en Nueva York bajo el liderazgo de Thomas Edison. La estación se convirtió en una fuente de corriente eléctrica para las lámparas de alumbrado público. Esta fue la primera experiencia de convertir la energía térmica de la combustión del carbón en electricidad.

Desde entonces, ha comenzado la era de la construcción masiva de centrales térmicas (TPP) que funcionan con combustible sólido: carbón térmico. Con el desarrollo de la industria petrolera, aparecieron enormes reservas de fuel oil, que se formaron como resultado del procesamiento de productos derivados del petróleo. Se han desarrollado tecnologías para la obtención de un portador de energía térmica (vapor) a partir de la combustión de fuel oil.

Desde los años treinta del siglo pasado, las centrales hidroeléctricas (HPP) se han generalizado. Las empresas comenzaron a utilizar la energía de las corrientes de agua que caen de los ríos y embalses.

En la década de 1970, comenzó la rápida construcción de centrales nucleares (NPP). Al mismo tiempo, comenzaron a desarrollarse e introducirse fuentes alternativas de electricidad: estas son turbinas eólicas, paneles solares, geoestaciones de ácido alcalino. Han aparecido mini instalaciones que aprovechan el calor para generar electricidad como resultado de los procesos químicos de descomposición del estiércol y los residuos domésticos.

Historia de la industria eléctrica rusa

Un poderoso impulso para el desarrollo de la producción de energía eléctrica fue la adopción por parte del joven estado de la URSS del plan GOELRO en 1920. Se decidió construir 10 centrales eléctricas con una capacidad total de 640 mil kW en 15 años. Sin embargo, para 1935, se pusieron en funcionamiento 40 centrales eléctricas de distrito estatal (GRES). Se creó una poderosa base para la industrialización de Rusia y las repúblicas sindicales.

En la década de 1930, comenzó la construcción masiva de centrales hidroeléctricas (HPP) en el territorio de la URSS. Los ríos de Siberia fueron dominados. El famoso Dneproges fue construido en Ucrania. En los años de la posguerra, el estado prestó atención a la construcción de centrales hidroeléctricas.

¡Importante! La aparición de electricidad barata en Rusia resolvió el problema del transporte urbano en los grandes centros regionales. Los tranvías y trolebuses no solo se han convertido en un incentivo económico para el uso de la electricidad en el transporte, sino que también han supuesto una importante reducción del consumo de combustibles líquidos. Un recurso energético barato propició la aparición de locomotoras eléctricas en los ferrocarriles.

En la década de 1970, como resultado de la crisis energética mundial, hubo un fuerte aumento en los precios del petróleo. En Rusia comenzó a implementarse un plan para el desarrollo de la energía nuclear. Prácticamente en todas las repúblicas de la Unión Soviética se empezó a construir centrales nucleares. La Rusia de hoy se ha convertido en líder en este sentido. Actualmente hay 21 centrales nucleares en funcionamiento en la Federación Rusa.

Principales procesos tecnológicos en la industria eléctrica

La producción de electricidad en Rusia se basa en tres pilares del sistema energético. Estas son la energía nuclear, térmica e hidroeléctrica.

Tres tipos de generación de electricidad.

Industrias de la industria energética

La lista de fuentes industriales de producción de electricidad consta de 4 sectores energéticos:

• atómico;
• térmico;
• energía hidroeléctrica;
• alternativa.

La energía nuclear

Esta rama de la producción de energía es, con mucho, la forma más eficiente de generar electricidad a través de una reacción nuclear. Para ello se utiliza uranio purificado. El corazón de la estación es un reactor nuclear.

Las fuentes de calor son los TVEL (elementos combustibles). Son tubos de zirconio largos y delgados en los que se colocan gránulos de uranio. Se combinan en grupos: TVS (conjunto de combustible). Cargan la vasija del reactor, en cuyo cuerpo se colocan tuberías con agua. Durante la desintegración nuclear del uranio se libera calor, que calienta el agua en el circuito primario hasta 3200.

El vapor entra en las palas de las turbinas, que hacen girar los alternadores. La electricidad a través de transformadores ingresa al sistema general de energía.

¡Nota! Al recordar la tragedia de Chernóbil, científicos de todo el mundo están mejorando el sistema de seguridad de las centrales nucleares. Los desarrollos recientes en la industria de la energía nuclear proporcionan casi el 100% de seguridad de las centrales nucleares.

Energía térmica

Las centrales térmicas funcionan según el principio de quemar combustibles naturales: carbón, gas y fuel oil. El agua que pasa por las tuberías a través de las calderas se convierte en vapor y posteriormente se alimenta a las palas de las turbinas del generador.

Información adicional. Durante 4 años de operación de un grupo de barras de combustible, se genera tal cantidad de electricidad que la TPP necesitará quemar 730 tanques de gas natural, 600 vagones de carbón o 900 petroleros.

Además, las centrales térmicas empeoran considerablemente la situación ecológica en las zonas donde se ubican. Los productos de combustión de los combustibles contaminan la atmósfera. Solo las estaciones que funcionan con unidades de turbinas de gas cumplen con los requisitos de limpieza ambiental.

energía hidroeléctrica

Ejemplos del uso efectivo de la energía hidroeléctrica son las centrales hidroeléctricas de Asuán, Sayano-Shushenskaya, etc. Las centrales eléctricas más respetuosas con el medio ambiente que utilizan la energía cinética del movimiento del agua no producen emisiones nocivas para el medio ambiente. Sin embargo, la construcción masiva de estructuras hidráulicas está limitada por una combinación de circunstancias. Esta es la presencia de una cierta cantidad de flujo de agua natural, una característica del terreno y mucho más.

energía alternativa

La revolución científica y tecnológica no se detiene ni un minuto. Cada día trae novedades en la obtención de corriente eléctrica. Las mentes curiosas buscan constantemente nuevas tecnologías de generación de energía que actúen como alternativas a las formas tradicionales de generar electricidad.

Cabe mencionar los generadores eólicos, las estaciones mareomotrices mareomotrices y los paneles solares. Junto a esto, han aparecido dispositivos que generan corriente eléctrica a partir del calor de descomposición de los desechos domésticos, los desechos del ganado. Hay dispositivos que utilizan la diferencia de temperatura de las diferentes capas del suelo, el ambiente alcalino y ácido del suelo en diferentes niveles. Las fuentes alternativas de electricidad tienen una cosa en común: la incompatibilidad de la cantidad de energía generada con los volúmenes de electricidad que se obtienen de forma tradicional (centrales nucleares, centrales térmicas y centrales hidroeléctricas).

Transporte y distribución de energía eléctrica

Independientemente del diseño de las centrales eléctricas, su energía se suministra al sistema energético unificado del país. La electricidad transmitida se suministra a las subestaciones de distribución, desde allí llega a los propios consumidores. La transmisión de energía eléctrica de los productores se realiza por vía aérea a través de líneas eléctricas. Para distancias cortas, la corriente pasa por el cable, que se coloca bajo tierra.

Consumo de electricidad

Con la llegada de nuevas instalaciones industriales, la puesta en marcha de complejos residenciales y edificios civiles, el consumo de electricidad aumenta cada día. Casi todos los años, se ponen en funcionamiento nuevas plantas de energía en Rusia, o las empresas existentes se reponen con nuevas unidades de energía.

Tipos de actividades en la industria de la energía eléctrica

Las empresas eléctricas se dedican a la entrega ininterrumpida de energía eléctrica a cada consumidor. En el sector energético, el nivel de empleo supera este indicador de algunos de los sectores punteros de la economía nacional del estado.

Control de despacho operativo

El TAC juega un papel crucial en la redistribución de los flujos de energía en un entorno de niveles de consumo cambiantes. Los servicios de despacho tienen como objetivo la transmisión de corriente eléctrica del productor al consumidor en un modo libre de accidentes. En caso de accidentes o fallas en las líneas eléctricas, las ODU realizan las funciones de la sede operativa para eliminar rápidamente estas deficiencias.

Proveedor de energia

Las tarifas por el pago del consumo de energía eléctrica incluyen el costo de las utilidades de las empresas energéticas. El servicio - Energosbyt supervisa la corrección y puntualidad del pago de los servicios consumidos. De ella depende el sustento financiero de todo el sistema energético del país. Se aplican sanciones a los morosos, hasta la desconexión del suministro eléctrico del consumidor.

El sistema energético es el sistema circulatorio de un solo organismo del estado. La generación de energía eléctrica es un ámbito estratégico para la seguridad de la existencia y desarrollo de la economía del país.

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Tipos de centrales Térmicas (TPP) - 50% Térmicas (TPP) - 50% Centrales hidroeléctricas (HPP) % Centrales hidroeléctricas (HPP) % Nucleares (NPP) - 15% Nucleares (NPP) - 15% Fuentes alternativas Energías alternativas fuentes - 2 - 5% (energía solar, energía de fusión, energía mareomotriz, energía eólica) energía - 2 - 5% (energía solar, energía de fusión, energía mareomotriz, energía eólica)

Generador de corriente eléctrica El generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica El generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica La acción del generador se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética La acción del generador se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética

El marco con corriente es el elemento principal del generador, la parte giratoria se llama ROTOR (imán). La parte giratoria se llama ROTOR (imán). La parte fija se llama ESTATOR (marco) La parte fija se llama ESTATOR (marco) Cuando el marco, penetrando el marco, gira, el flujo magnético cambia con el tiempo, como resultado de lo cual aparece una corriente de inducción en el marco

Transmisión de electricidad Las líneas de transmisión de energía (TL) se utilizan para transmitir electricidad a los consumidores. Cuando se transmite electricidad a distancia, se pierde debido al calentamiento de los cables (ley de Joule-Lenz). Formas de reducir la pérdida de calor: 1) Reduciendo la resistencia de los cables, pero aumentando su diámetro (pesado, difícil de colgar y costoso, cobre). 2) Reducir la intensidad de la corriente aumentando el voltaje.

El impacto de las centrales térmicas en el medio ambiente Centrales térmicas: conducen a la contaminación térmica del aire por los productos de la quema de combustible. Centrales hidroeléctricas: conducen a la inundación de vastos territorios que están siendo retirados del uso de la tierra. Planta de energía nuclear: puede conducir a la liberación de sustancias radiactivas.

Las principales etapas de producción, transmisión y consumo de electricidad 1. La energía mecánica se convierte en energía eléctrica utilizando generadores en las centrales eléctricas. 1. La energía mecánica se convierte en energía eléctrica utilizando generadores en las centrales eléctricas. 2. Se aumenta el voltaje eléctrico para transmitir electricidad a largas distancias. 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. 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. 4. Al distribuir electricidad a los consumidores, se reduce el voltaje. 5. Cuando se consume electricidad, se convierte en otros tipos de energía: mecánica, lumínica o interna. 5. Cuando se consume electricidad, se convierte en otros tipos de energía: mecánica, lumínica o interna.

Conferencia #3

Principales fuentes de electricidad

plan de clase

1. Principales productores de electricidad

2. Tipos de centrales eléctricas

3. Fuentes autónomas de electricidad

Principales productores de electricidad

Sistema de potencia (sistema de potencia)- un conjunto de plantas de energía, redes eléctricas y de calor, interconectadas y conectadas por un modo común en el proceso continuo de producción, conversión y distribución de electricidad y calor con el control general de este modo.

Las características de la industria de la energía eléctrica como industria se deben a las especificidades de su principal producto. La electricidad es similar a un servicio en sus propiedades: el tiempo de su producción coincide con el tiempo de consumo. La industria de energía eléctrica debe estar preparada para generar, transmitir y suministrar electricidad en el momento de la aparición de la demanda, incluso en volumen pico, contando con las capacidades de reserva y las reservas de combustible necesarias para ello. Cuanto mayor sea el valor máximo (incluso a corto plazo) de la demanda, mayor debe ser la capacidad para garantizar la disponibilidad para prestar el servicio. (La situación cambiará si aparecen tecnologías eficientes para almacenar electricidad. Hasta ahora, se trata principalmente de baterías de varios tipos, así como estaciones de almacenamiento por bombeo).

La imposibilidad de almacenar electricidad a escala industrial predetermina la unidad tecnológica de todo el proceso de su producción, transmisión y consumo. Esta es probablemente la única rama de la economía moderna donde la continuidad de la producción debe ir acompañada del mismo consumo continuo. Debido a esta característica, la industria de energía eléctrica tiene requisitos técnicos estrictos para cada etapa del ciclo tecnológico, incluyendo la frecuencia de la corriente eléctrica y el voltaje.

La característica fundamental de la energía eléctrica como producto que la distingue de todos los demás tipos de bienes y servicios es que su consumidor puede afectar la estabilidad del productor.

Las necesidades de energía eléctrica de la economía y la sociedad dependen significativamente de los factores climáticos, la hora del día, los regímenes tecnológicos de varios procesos de producción en los sectores de consumo, las características del hogar e incluso del programa de televisión. La diferencia entre los niveles de consumo máximo y mínimo determina la necesidad de las llamadas capacidades de reserva, que se encienden solo cuando el nivel de consumo alcanza un valor determinado.

Estructura de generación por tipos de combustible: carbón - 22%, gas natural - 41%, centrales hidroeléctricas - 16%, centrales nucleares - 12%, petróleo (fuel oil) - 5%, otros - 4%.

Los principales productores de electricidad son:

Centrales Térmicas (CTE), donde la energía térmica generada por la combustión de combustibles fósiles (carbón, gas, fuel oil, turba, esquisto, etc.) se utiliza para hacer girar turbinas que accionan un generador eléctrico. La posibilidad de producción simultánea de calor y electricidad ha llevado a la difusión en varios países de la calefacción urbana en cogeneración;

Centrales hidroeléctricas (HPP), donde la energía mecánica del flujo de agua se convierte en electricidad mediante turbinas hidráulicas que hacen girar generadores eléctricos;

Centrales nucleares (NPP), donde la energía térmica obtenida de la reacción nuclear en cadena de elementos radiactivos en el reactor se convierte en electricidad.

Centrales Térmicas (CTE), que operan con combustibles fósiles (carbón, fuel oil, gas, esquisto, turba) son hoy en día el principal tipo de productores de energía utilizados en Rusia.

La elección de la ubicación de las centrales térmicas está determinada principalmente por la presencia de recursos naturales y combustibles en una región determinada. Las centrales térmicas potentes se construyen, por regla general, en lugares donde se extraen los recursos de combustible o no lejos de los grandes centros de la industria de refinación de petróleo. Las centrales térmicas, que utilizan combustibles locales (esquisto, turba, carbones bajos en calorías y altos en cenizas) como combustible, están tratando de ubicarse de acuerdo con la necesidad de electricidad y, al mismo tiempo, teniendo en cuenta la disponibilidad de ciertos tipos. de recursos combustibles. Las centrales eléctricas que funcionan con combustible de alto contenido calórico, cuya entrega al lugar de uso es económicamente factible, generalmente se ubican teniendo en cuenta la demanda de electricidad de los consumidores.

centrales hidroelectricas son estructuras especiales erigidas en lugares donde los grandes ríos están bloqueados por una presa y utilizan la energía del agua que cae para hacer girar las turbinas de un generador eléctrico. Este método de generación de electricidad es el más respetuoso con el medio ambiente, ya que no quema ningún tipo de combustible y no deja residuos nocivos.

Plantas de energía nuclear(NPP) difieren de las térmicas solo en que si se usa combustible combustible en TPP para calentar agua y producir vapor, entonces en NPP, la fuente de calentamiento del agua es la energía térmica liberada durante la reacción nuclear.

Actualmente, la mayor parte de la electricidad generada en el mundo es proporcionada por centrales térmicas, cuya capacidad puede ser de cientos de miles y millones de kilovatios.

Para la producción conjunta y coordinada de electricidad, las plantas de energía de varios tipos se combinan en sistemas de energía. La combinación de plantas de energía, así como de los propios sistemas de energía, reduce el costo de la electricidad y garantiza un suministro de energía ininterrumpido para el consumidor. Esto se explica por el hecho de que la producción y el consumo de electricidad ocurren simultáneamente, y es imposible acumular toda la energía generada en cualquier forma. Por lo tanto, las centrales eléctricas deben tener una cierta reserva de capacidad operativa, que es necesaria para poder satisfacer la mayor demanda de electricidad del consumidor en cualquier momento (para una mayor carga). Y el valor del consumo (demanda de energía) puede fluctuar bruscamente cuando cambian los modos y las condiciones de funcionamiento de los consumidores.

En las ciudades, en invierno, por ejemplo, el consumo de electricidad aumenta considerablemente y en verano disminuye. En la agricultura, por el contrario, las subestaciones eléctricas están más cargadas precisamente en verano, cuando se realizan trabajos de campo estacionales. Además, las cargas máximas de las centrales eléctricas ubicadas en el oriente y occidente del país no suelen coincidir por la diferencia horaria. Durante la operación colectiva de las centrales eléctricas, se alimentan entre sí, lo que garantiza su carga más uniforme y aumenta la eficiencia del trabajo.

En las centrales eléctricas que no forman parte del sistema eléctrico, no se permite el uso de unidades potentes para el transporte y conversión de energía eléctrica. Esto se explica por el hecho de que la falla de dicho nodo paraliza instantáneamente el trabajo de las empresas industriales, desactiva áreas enteras y amenaza con un cierre de emergencia de los sistemas de suministro de agua, etc.

Al combinar productores de energía en sistemas de energía, no hay razón para rechazar unidades agregadas tan poderosas, ya que la carga de la sección defectuosa de la línea será instantáneamente recogida por los sistemas restantes en funcionamiento.

Junto con el método tradicional de generación de electricidad mediante centrales eléctricas, se han vuelto cada vez más populares en los últimos años. fuentes alternativas de electricidad. Tales fuentes incluyen, por ejemplo, generadores de energía eólica, que convierten la fuerza natural del viento en corriente eléctrica.

Cada vez más populares en estos días son paneles solares, que, a diferencia de un generador eléctrico, utilizan el principio de conversión directa de la energía de la luz solar en energía eléctrica (efecto fotoeléctrico).

Los tres tipos principales de centrales eléctricas determinan los tipos de recursos energéticos utilizados. Suelen dividirse en primarias y secundarias, renovables y no renovables.

Los portadores de energía primaria son materias primas en su forma natural antes de cualquier procesamiento, como carbón, petróleo, gas natural y mineral de uranio. Coloquialmente, estos materiales se denominan simplemente energía primaria. Esto también incluye la radiación solar, el viento, los recursos hídricos. La energía secundaria es un producto del procesamiento, “mejora” de la energía primaria, por ejemplo, gasolina, fuel oil, combustible nuclear.

Algunos tipos de recursos pueden restaurarse relativamente rápido en la naturaleza, se les llama renovables: leña, juncos, turba y otros tipos de biocombustibles, el potencial hídrico de los ríos. Los recursos que no tienen esta calidad se denominan no renovables: carbón, petróleo crudo, gas natural, esquisto bituminoso, mineral de uranio. En su mayor parte, son minerales. La energía del sol, el viento, las mareas del mar se refiere a los recursos energéticos renovables inagotables.

En la actualidad, el carbón es el tipo de combustible tecnológico más común en la industria eléctrica mundial. Esto se debe al relativo bajo costo y la amplia disponibilidad de este tipo de combustible. Sin embargo, el transporte de carbón a largas distancias genera altos costos, lo que en muchos casos hace que su uso no sea rentable. En la producción de energía a partir del carbón, el nivel de emisiones de contaminantes a la atmósfera es elevado, lo que provoca un daño importante al medio ambiente. En las últimas décadas del siglo XX. han surgido tecnologías que permiten el uso del carbón para generar electricidad con mayor eficiencia y menor daño al medio ambiente.

La expansión del uso del gas en la industria eléctrica mundial en los últimos años se debe a un aumento significativo de su producción, al surgimiento de tecnologías altamente eficientes para la producción de electricidad basadas en el uso de este tipo de combustible, así como a la endurecimiento de las políticas de protección del medio ambiente.

El uranio se usa cada vez más. Este combustible tiene una enorme eficiencia en comparación con otras fuentes de energía en bruto. Sin embargo, el uso de sustancias radiactivas está asociado al riesgo de contaminación ambiental a gran escala en caso de accidente. Además, la construcción de centrales nucleares y la eliminación del combustible gastado son extremadamente intensivas en capital. El desarrollo de este tipo de energía también se complica por el hecho de que, hasta el momento, pocos países pueden brindar capacitación a especialistas científicos y técnicos capaces de desarrollar tecnologías y garantizar la operación calificada de las centrales nucleares.

Los recursos hídricos siguen siendo de gran importancia en la estructura de las fuentes de electricidad, aunque su participación ha disminuido algo en las últimas décadas. Las ventajas de esta fuente son su renovabilidad y su relativo bajo costo. Pero la construcción de centrales hidroeléctricas tiene un impacto irreversible en el medio ambiente, ya que normalmente requiere la inundación de grandes áreas durante la creación de embalses. Además, la desigual distribución de los recursos hídricos en el planeta y la dependencia de las condiciones climáticas limitan su potencial hidroeléctrico.

Una reducción significativa en el uso de petróleo y derivados para la producción de energía eléctrica en los últimos treinta años se explica tanto por el aumento en el costo de este tipo de combustible, la alta eficiencia de su uso en otras industrias, como por el alto costo de su transporte a largas distancias, así como mayores requisitos de seguridad ambiental.

Cada vez se presta más atención a las fuentes de energía renovables. En particular, se están desarrollando activamente tecnologías para el uso de energía solar y eólica, cuyo potencial es enorme. Es cierto que hoy en día el uso de la energía solar a escala industrial en la mayoría de los casos es menos eficiente que los tipos tradicionales de recursos. En cuanto a la energía eólica, en los países desarrollados (principalmente bajo la influencia de los movimientos ambientales), su uso en la industria de la energía eléctrica se ha incrementado significativamente. Es imposible no mencionar también la energía geotérmica, que puede ser de gran importancia para algunos estados o regiones individuales (Islandia, Nueva Zelanda, en Rusia, para Kamchatka, los territorios de Stavropol y Krasnodar, la región de Kaliningrado). El desarrollo de la generación de electricidad a partir de recursos renovables aún requiere de subsidios gubernamentales.

A finales del siglo XX - principios del siglo XXI. un fuerte aumento del interés en los recursos bioenergéticos. En algunos países (por ejemplo, en Brasil), la producción de electricidad a partir de biocombustibles representó una parte importante de la matriz energética. En los Estados Unidos, se ha adoptado un programa especial de subsidios a los biocombustibles. Pero también hay dudas sobre las perspectivas de este rumbo de la industria eléctrica. Se relacionan principalmente con el uso eficiente de recursos naturales como la tierra y el agua; por ejemplo, la conversión de grandes áreas de tierra cultivable a la producción de biocombustibles ha contribuido a duplicar los precios de los cereales alimentarios.

Hoy ya no podemos imaginar nuestra vida sin electricidad. Casi todos los dispositivos funcionan con electricidad, e incluso aquellos que la producen.

Hay varios tipos de centrales eléctricas: centrales térmicas, centrales hidroeléctricas, centrales nucleares, BES, PES, etc., y fuentes de las que hemos aprendido a obtener la energía que tanto necesitamos. Al comienzo del desarrollo de la energía, la principal materia prima para la producción era el carbón. Ahora, un siglo después, hemos aprendido a producir electricidad a partir de otros recursos.

Producción de electricidad en el mundo.

Estados Unidos es el principal país productor de electricidad del mundo. En segundo lugar está China. Luego la Unión Europea, Rusia, Japón. Hoy en día, la producción de electricidad se realiza principalmente a partir del petróleo, o mejor dicho, de su fracción, denominada fuel oil. Pero su uso está disminuyendo gradualmente. A medida que vivimos en un momento ambientalmente desafiante para todo el mundo, la generación de electricidad más limpia viene a reemplazarlo.

La energía eólica fue una de las primeras en desarrollarse. Los vientos soplan constantemente en todas partes y en todas partes de la tierra. Esto significa que las condiciones para el desarrollo de la energía eólica son más que favorables. Esta es una producción respetuosa con el medio ambiente y de fácil acceso.

Otra alternativa es la generación de energía solar. El interés por este tema ha crecido significativamente en los últimos años y sigue creciendo. Muchas mentes están trabajando para que obtener electricidad con la ayuda de paneles solares sea más rentable. Por supuesto, en diferentes electricidad desarrollado de manera diferente. Y si las estaciones solares para el procesamiento solar son adecuadas solo para algunas regiones del sur, entonces, por ejemplo, esta producción se puede utilizar en todo su potencial. Lo mismo se aplica al uso de la energía eólica. En algunos países aún se encuentran en etapa inicial de desarrollo las estaciones geotérmicas que aprovechan la energía liberada de la tierra en las zonas volcánicas. En mantenimiento, tales centrales eléctricas son bastante económicas, pero la construcción de tales instalaciones es costosa.

transmisión de electricidad

Una de las tareas más importantes del sector energético es la producción y transmisión de electricidad al consumidor. Y los consumidores están en todas partes. Dado que la electricidad se genera solo en ciertos lugares, existe la necesidad de transmitirla a largas distancias. Para la transmisión de electricidad, se utilizan principalmente líneas eléctricas, líneas eléctricas aéreas.Se sabe que cuando se transmite electricidad a largas distancias, se producen pérdidas notables. A una distancia considerable del consumidor, la transmisión puede volverse generalmente no rentable. Para mantener la potencia transmitida, es necesario aumentar el voltaje en la línea de alimentación. En este caso, cuanto mayor sea la distancia, mayor debe ser el voltaje. Para este propósito, se instalan transformadores en las centrales eléctricas para aumentar el voltaje.

También hay una transmisión de potencia "cerrada". Es una estructura cerrada llena de gas aislante eléctrico. Hay cables de alto voltaje en el interior.

Pero incluso tal transferencia de electricidad no siempre es beneficiosa. En algunos casos, es decir, a distancias muy grandes, es más conveniente transportar el combustible para la producción por ferrocarril: carbón, en vagones de gran capacidad, y fuel oil, en tanques.

De cara al futuro, dado que el petróleo es bastante volátil en términos de precios y las reservas son mucho menores, pronto volveremos al uso predominante del carbón para la generación de electricidad.