- •История электроэнергетики Учебное пособие
- •Предисловие
- •Введение
- •1. Значение электроэнергетики в техническом прогрессе
- •2. Краткая история электроэнергетики
- •Развитие электроэнергетики России
- •3. Краткий теоретический материал по дисциплине «История электроэнергетики»
- •3.1. Определения, расчетные формулы и размерности некоторых электрических величин
- •Напряжение и потенциал электрического поля
- •Электродвижущая сила
- •Активное сопротивление, индуктивность, емкость
- •Действующее значение переменного тока
- •Активное, реактивное и полное сопротивление в цепях переменного тока
- •Активная, реактивная, полная мощности в однофазных и трехфазных цепях
- •Потери активной мощности в трансформаторах (переменные и постоянные)
- •Магнитная индукция
- •Потокосцепление и магнитный поток
- •3.2. Определение направлений некоторых электрических величин Электрический ток
- •Напряжение и эдс
- •Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле (сила Ампера)
- •Эдс индукции (самоиндукции)
- •3.3. Формулы некоторых электрических величин
- •Эдс индукции (закон Фарадея)
- •Кпд трансформатора
- •3.4. Простейшие конструктивные схемы электрических машин с указанием основных элементов конструкции Однофазный двухобмоточный трансформатор
- •Асинхронный двигатель
- •Синхронный двигатель (генератор)
- •3.5. Механические характеристики двигателей: асинхронного, синхронного и постоянного тока
- •3.6. Условия создания вращающего магнитного поля неподвижными обмотками Уравнения эдс, генерируемых в трехфазном генераторе
- •3.7. Свойство саморегулирования магнитного потока трансформаторов
- •3.8. Условные обозначения
- •3.9. Формулировка некоторых понятий энергосбережения
- •Возобновляемые источники энергии
- •Сертификация энергообъектов
- •Нормирование расхода энергии
- •Условное топливо
- •4. Задания для самостоятельной работы студентов Требования к оформлению рефератов
- •Список рекомендуемой литературы Основная литература для домашних занятий
- •Дополнительная литература
- •Периодическая литература для домашних занятий
- •Контрольные вопросы по дисциплине «История электроэнергетики»
- •Экзаменационные билеты
- •Основные термины и определения, использующиеся в электроэнергетике
- •Условные графические обозначения элементов схем электроснабжения
- •Физические величины и их единицы в си
- •Приставки си для образования десятичных и дольных единиц
- •Основные формулы и соотношения
- •Содержание
1. Значение электроэнергетики в техническом прогрессе
Развитие человеческого общества и его успехи на пути цивилизации и прогресса непосредственно связаны с повышением производительности труда и улучшением материальных условий жизни людей. Научно-технический и социальный прогресс сопровождается увеличением потребляемой электрической энергии.
Количество потребляемой современными машинами электроэнергии очень велико. Потребление электроэнергии и в дальнейшем должно возрастать, обеспечивая повышение производительности труда. Ускорение экономического развития страны на основе широкого использования совершенных автоматически управляемых машин, заменяющих физический и нетворческий умственный труд, возможно только при увеличении потребляемой электроэнергии и росте производительности труда.
Увеличение расходуемой энергии связано с развитием цивилизации, расширением и углублением знаний человека об окружающем мире. Объем знаний со временем увеличивается по мере того, как развивается культура – искусство, науки, открываются новые свойства материи. Приближенно знания, отражающие уровень развития цивилизации, можно оценить количеством накопленной информации, измеряемой условной единицей – байтом. Потребление энергии и накопление информации имеют примерно одинаковый характер изменения во времени. При этом общая накопленная информация, оцениваемая количественно в байтах, конечно, не отражает ее различной ценности и качественного своеобразия. Простой подсчет знаков в книгах одинаково учитывает творения и гениальных авторов, и весьма посредственных. Этот показатель применим только для грубых ориентировочных оценок, выявления общих тенденций в развитии.
Влияние электроэнергетики на культуру, духовное развитие человека образно охарактеризовал К. Г. Паустовский, сказав, что лишняя тонна угля – это лишняя книжка хороших стихов, это тепло, свет, это спрессованная в черном блестящем камне сила жизни, сила и богатство мыслей и ощущений нашей эпохи. В самом деле, обеспечение электроэнергией – это необходимая основа для того, чтобы человек мог творчески создавать новую технику, заниматься науками, искусством, литературой – всем тем, что обобщенно называется культурой.
Современный период развития техники, характеризующийся значительным потреблением электроэнергии и по праву называемый периодом научно-технической революции, качественно отличается от предшествующих периодов развития. Качественное отличие в первую очередь состоит в огромном, революционном сдвиге в развитии производительных сил, создании в широких масштабах технически совершенных, оснащенных высокоэффективной автоматикой средств труда.
Прогресс в науке и технике определяется единством эволюционных и революционных изменений. При этом в случае имеющихся предпосылок внутренние закономерности развития науки и техники и общественные потребности могут перевести эволюционные изменения в революционные. Любая техническая революция характеризуется коренными изменениями в средствах труда или технологии. При рассмотрении современной научно-технической революции следует учитывать историю развития техники, важнейшие ее достижения и научные открытия последних лет. Развитие новых областей связано с успехами в физике, радиоэлектронике, кибернетике, молекулярной биологии, бионике и многих других науках. Успехи в автоматизации, электрификации производства, транспортной технике также существенны для настоящих и будущих революционных изменений в электроэнергетике и электроэнергетической науке, которая, в свою очередь, существенно влияет на ход научно-технической революции.
Технический прогресс и развитие цивилизации с далеких исторических времен непосредственно связаны с количеством используемых энергоресурсов. Но если на первых этапах развития человек располагал только своей мускульной энергией и мускульной силой животных, то затем большую часть труда он стал возлагать на машины.
Освоение природных энергетических ресурсов стимулировало создание машин, выполнявших довольно сложные операции и позволявших переложить на них значительную часть вначале физического, а затем (в настоящее время) и нетворческого умственного труда. Совершенствование машин освобождало время для наиболее творческой работы, позволяло глубже проникать в законы природы, используя их для своего блага. Это, в свою очередь, способствовало созданию более совершенных орудий труда.
Потребности в энергии постоянно возрастали, что вынуждало изыскивать новые энергоресурсы и новые способы преобразования энергии из одного вида в другой. В настоящее время стало традиционным использование таких видов энергии, как энергия Солнца, химическая энергия органического топлива, механическая энергия воды в реках, морях и океанах, энергия ветра, внутриядерная энергия, получаемая при делении тяжелых ядер. Весьма перспективно использование термоядерной энергии, получаемой при синтезе легких элементов. Реализация синтеза снимет на все исторически обозримое время проблему удовлетворения человечества запасами энергии, т. е. проблему, которая возникает в связи с истощением запасов органического топлива.
Бурный прогресс техники и тот уровень, которого она сейчас достигла, были бы невозможны без использования качественно новых видов энергии, в первую очередь электрической. Электрическая энергия широко применяется в жизни современного человека. Можно без преувеличения сказать, что без электрической энергии невозможна нормальная жизнь современного общества. Электрическая энергия широко используется в промышленности для приведения в действие различных механизмов, непосредственно в технологических процессах, на транспорте, в быту. Работа современных средств связи – телеграфа, телефона, радио, телевидения – основана на применении электрической энергии. Без нее невозможно было бы развитие кибернетики, вычислительной техники, космической техники и т. д. Именно электрическая энергия, как это и было предсказано еще на заре ее становления, явилась той движущей силой, которая привела к созданию крупного машинного производства, обеспечившего невиданное развитие производительных сил. Основные отличительные свойства электрической энергии состоят в том, что она может легко передаваться на большие расстояния и относительно просто с малыми потерями преобразовываться в другие виды энергии.
Суммарная мощность всех электростанций мира (2 млрд. кВт) уже соизмерима с мощностью многих явлений природы.
Управление энергосистемой должно производиться с учетом влияния ее на биосферу, социальные функции, потребности в энергии промышленности и транспорта и других факторов. Все это свидетельствует о необходимости широкой подготовки инженера - электроэнергетика.