- •§ 1. Коливальний рух і коливальна система. Вільні коливання
- •§ 2. Гармонічні коливання. Період, частота, амплітуда і фаза гармонічних коливань
- •§ 3. Графічне зображення гармонічних коливальних рухів. Векторні діаграми
- •§ 4. Додавання гармонічних коливань. Принцип суперпозиції
- •§ 5. Негармонічні коливання
- •§ 6. Автоколивання
- •§ 7. Гармонічні і некармонічні коливання в природі н техніці
- •§ 8. Вільні електромагнітні коливання в контурі
- •§ 9. Перетворення енергії в коливальному контурі
- •§ 10. Рівняння гармонічних електромагнітних коливань у контурі
- •§ 11. Період, частота і фаза коливань
- •§ 12. Затухаючі електромагнітні коливання. Автоколивання
- •§ 13. Генератор незатухаючих коливань
- •§ 14. Вимушені електромагнітні коливання. Змінний струм
- •Миттєве значення ерс синусоїдального струму для фази 60° становить 120 в. Визначити амплітудне значення ерс.
- •3. Ерс змінного струму задана рівнянням. Знайти
- •§ 15. Генератор змінного струму
- •§ 16. Діючі значення напруги й сили струму
- •§ 17. Активний опір у колі змінного струму
- •§ 18. Ємність у колі змінного струму
- •§ 19. Індуктивність у колі змінного струму
- •§ 20. Закон Ома для електричного кола змінного струму
- •§ 21. Потужність в колі змінного струму
- •§ 22. Електричний резонанс. Резонанс напруг
- •§ 23. Поняття про спектр негармонійних коливань і про гармонічний аналіз періодичних процесів
- •§ 24. Вироблення електричної енергії
- •§ 25. Принципи роботи генераторів змінного і постійного струму
- •§ 26. Генератор трифазного струму
- •§ 27. Вмикання навантаження в трифазну систему зіркою і трикутником. Лінійні і фазні напруги
- •§ 28. Асинхронний двигун трифазного струму
- •§ 29. Трансформатор
- •Енергії
- •§ 31. Проблеми сучасної електроенергетики і охорона навколишнього середовища
- •§ 32. Електромагнітне поле
- •§ 33. Струм зміщення
- •§ 34. Електромагнітні хвилі і швидкість їх поширення
- •§ 35. Рівняння хвилі
- •§ 36. Властивості електромагнітних хвиль (відбивання, заломлення, інтерференція, дифракція, поляризація)
- •§ 37. Енергія електромагнітної хвилі. Густина потоку випромінювання
- •§ 38. Винайдення радіо
- •§ 39. Принципи радіотелефонного зв'язку. Амплітудна модуляція і детектування
- •§ 40. Найпростіший радіоприймач
- •§ 41. Радіолокація
- •§ 42. Поняття про телебачення
- •§ 43. Розвиток засобів зв'язку
- •§ 44. Світлові хвилі. Швидкість світла
- •§ 45. Інтерференція світла. Когерентність. Спектральний розклад при інтерференції
- •§ 46. Способи спостереження інтерференції світла
- •Що необхідно для утворення стійкої інтерференційної картини?
- •Які хвилі є когерентними? 5. Як можна одержати когерентні світлові хвилі?
- •§ 47. Інтерференція в тонких плівках
- •§ 48. Практичні застосування інтерференції світла
- •§ 49. Стоячі світлові хвилі
- •§ 50. Дифракція світла
- •§ 51. Принцип Гюйгенса — Френеля. Метод зон Френеля
- •§ 52. Дифракційна решітка
- •1. Визначити довжину хвилі монохроматичного світла, якщо макси мум першого порядку, одержаний за допомогою дифракційної решітки з періодомм, відхилився від нульового максимуму на кут
- •§ 53. Дифракційний спектр
- •§ 54. Визначення довжини світлової хвилі
- •§ 55. Поняття про голографію
- •§ 56. Поляризація світла
- •§ 57. Дисперсія світла
- •§ 58. Спектроскоп
- •§ 59, Спектри випромінювання
- •§ 60. Спектри поглинання
- •§ 61. Спектральний аналіз
- •§ 62. Поглинання світла
- •§ 63. Інфрачервоне і ультрафіолетове випромінювання
- •§ 64. Рентгенівське випромінювання
- •§ 65. Шкала електромагнітних хвиль
- •§ 66, Геометрична оптика як граничний випадок хвильової оптики
- •§ 67 Закони геометричної оптики
§ 24. Вироблення електричної енергії
Рівень розвитку продуктивних сил суспільства, здатність виробляти матеріальні блага і створювати кращі матеріальні умови для життя визначається рівнем виробництва і споживання енергії, насамперед електричної. Електрична енергія має значні переваги перед іншими видами енергії. її можна передавати проводами на великі відстані з порівняно малими втратами і легко перетворю-
вати в інші види енергії: механічну (двигуни), внутрішню (електронагрівальні прилади), світлову (лампи розжарювання), хімічну (заряджання акумуляторів). Швидке зростання продуктивності праці за останнє сторіччя значною мірою обумовлене широким використанням електроенергії. Пояснюється це кількома факторами. Назвемо два з них.
По-перше, великі заводи й фабрики споживають багато виробничої сировини і енергії. Основні природні джерела енергії — річні потоки, поклади органічного палива (нафти, вугілля і газу) — не завжди розташовані поблизу від місць виробництва. Тому виникає проблема транспортування палива від місця його добування до промислового підприємства. Перевезення палива помітно підвищують його вартість, що в кінцевому результаті гальмує розвиток промисловості. Передача електроенергії проводами обходиться набагато дешевше.
По-друге, енергія, яку дістають від одного потужного джерела, значно дешевша, ніж енергія, що її виробляють кілька малопотужних джерел. Отже, економічно вигідно виробляти енергію за допомогою одного потужного джерела, а потім розподіляти її між споживачами (верстати, механізми, печі тощо).
Виробляється електрична енергія на електростанціях в основному за допомогою розглянутих вище індукційних генераторів. Зараз існує три основні типи електростанцій: теплові (ТЕС), гідроелектричні (ГЕС) і атомні (АЕС).
На теплових електростанціях енергія різних видів палива (вугілля, газу, нафти, торфу, горючих сланців) перетворюється в електричну енергію за допомогою електрогенераторів, які приводяться в обертання паровими і газовими турбінами або двигунами внутрішнього згоряння. Більшість сучасних потужних теплових електростанцій є паротурбінними. В парогенераторах електростанцій перегріта (до 500—560 °С) пара під великим тиском (до 2,4 X Х10' Па) спрямовується в турбіну. Об'єм пари зростає, а тиск відповідно падає, при цьому потенціальна енергія стисненої пари перетворюється в кінетичну. В турбіні кінетична енергія струменів пари передається ротору турбіни. Вал турбіни жорстко з'єднаний з валом електрогенератора, таким чином турбіна приводить в обертання ротор електрогенератора. Наші заводи виготовляють парові турбіни потужністю 200, 300, 500 і 800 МВт.
ККД паротурбінних електростанцій досягає 40 %. Більша частина енергії палива втрачається разом з гарячою відпрацьованою парою. Важливим напрямом підви-
щення економічності теплових електростанцій є теплофікація — використання значної частини кількості теплоти відпрацьованої пари для потреб заводів, фабрик, для опалення і гарячого водозабезпечення житлових будинків тощо. В результаті ККД ТЕЦ підвищується до 60—80 %. Тому в нашій країні споруджуються, як правило, ТЕЦ, що сприяють економії палива.
На вітчизняних теплових електростанціях все ширше застосовуються газові турбіни. В камері згоряння такої турбіни згоряє рідке або газоподібне паливо, яке подається разом з необхідною кількістю повітря. Продукти згоряння у вигляді газу, який має високу температуру й тиск, спрямовуються на робочі лопатки газової турбіни і приводять в обертання ротор електричного генератора. ККД газотурбінних станцій не нижчий, ніж паротурбінних, але вартість їх спорудження значно нижча, особливо при наявності висококалорійного горючого газу.
На гідроелектростанціях (ГЕС) відбувається перетворення потенціальної енергії піднятої греблею води в електричну енергію. Ротори електрогенераторів приводяться в обертання гідравлічними турбінами. Потужність ГЕС залежить від створюваної греблею різниці рівнів води (напору) і від маси води, яка проходить через турбіни станції за секунду (витрата води).
В останні роки все більшу роль в електроенергетиці відіграють атомні електростанції (АЕС). Принцип їх роботи грунтується на використанні внутрішньої енергії, яка виділяється в ядерних реакторах внаслідок регульованої ланцюгової реакції поділу ядер урану або плутонію. Більш детально з будовою і роботою АЕС ви ознайомитесь пізніше.
В сучасній промисловості широко застосовується змінний струм частотою 50 Гц. Змінний струм має ту перевагу перед постійним, що напругу й силу цього струму можна в дуже широких межах перетворювати (трансформувати) майже без втрат енергії. Такі перетворення необхідні в багатьох електро- і радіотехнічних пристроях. Однак особливо велика необхідність в трансформації напруги й сили струму виникає, коли електроенергія передається на великі відстані.
Електричні машини, які перетворюють енергію того чи іншого виду в електричну, називають генераторами. До генераторів відносять гальванічні елементи, електростатичні машини, термобатареї, фотоелементи (сонячні батареї) тощо. Генератором є і велетенський електрогенератор Дніпровської ГЕС і батарейка кишенькового
вати в інші види енергії: механічну (двигуни), внутрішню (електронагрівальні прилади), світлову (лампи розжарювання), хімічну (заряджання акумуляторів). Швидке зростання продуктивності праці за останнє сторіччя значною мірою обумовлене широким використанням електроенергії. Пояснюється це кількома факторами. Назвемо два з них.
По-перше, великі заводи й фабрики споживають багато виробничої сировини і енергії. Основні природні джерела енергії — річні потоки, поклади органічного палива (нафти, вугілля і газу) — не завжди розташовані поблизу від місць виробництва. Тому виникає проблема транспортування палива від місця його добування до промислового підприємства. Перевезення палива помітно підвищують його вартість, що в кінцевому результаті гальмує розвиток промисловості. Передача електроенергії проводами обходиться набагато дешевше.
По-друге, енергія, яку дістають від одного потужного джерела, значно дешевша, ніж енергія, що її виробляють кілька малопотужних джерел. Отже, економічно вигідно виробляти енергію за допомогою одного потужного джерела, а потім розподіляти її між споживачами (верстати, механізми, печі тощо).
Виробляється електрична енергія на електростанціях в основному за допомогою розглянутих вище індукційних генераторів. Зараз існує три основні типи електростанцій: теплові (ТЕС), гідроелектричні (ГЕС) і атомні (АЕС).
На теплових електростанціях енергія різних видів палива (вугілля, газу, нафти, торфу, горючих сланців) перетворюється в електричну енергію за допомогою електрогенераторів, які приводяться в обертання паровими і газовими турбінами або двигунами внутрішнього згоряння. Більшість сучасних потужних теплових електростанцій в паротурбінними. В парогенераторах електростанцій перегріта (до 500—560 °С) пара під великим тиском (до 2,4X X10' Па) спрямовується в турбіну. Об'єм пари зростав, а тиск відповідно падає, при цьому потенціальна енергія стисненої пари перетворюється в кінетичну. В турбіні кінетична енергія струменів пари передається ротору турбіни. Вал турбіни жорстко з'єднаний з валом електрогенератора, таким чином турбіна приводить в обертання ротор електрогенератора. Наші заводи виготовляють парові турбіни потужністю 200, 300, 500 і 800 МВт.
ККД паротурбінних електростанцій досягає 40 %. Більша частина енергії палива втрачається разом з гарячою відпрацьованою парою. Важливим напрямом підви-
щення економічності теплових електростанцій є теплофікація — використання значної частини кількості теплоти відпрацьованої пари для потреб заводів, фабрик, для опалення і гарячого водозабезпечення житлових будинків тощо. В результаті ККД ТЕЦ підвищується до 60—80 %. Тому в нашій країні споруджуються, як правило, ТЕЦ, що сприяють економії палива.
На вітчизняних теплових електростанціях все ширше застосовуються газові турбіни. В камері згоряння такої турбіни згоряє рідке або газоподібне паливо, яке подається разом з необхідною кількістю повітря. Продукти згоряння у вигляді газу, який має високу температуру й тиск, спрямовуються на робочі лопатки газової турбіни і приводять в обертання ротор електричного генератора. ККД газотурбінних станцій не нижчий, ніж паротурбінних, але вартість їх спорудження значно нижча, особливо при наявності висококалорійного горючого газу.
На гідроелектростанціях (ГЕС) відбувається перетворення потенціальної енергії піднятої греблею води в електричну енергію. Ротори електрогенераторів приводяться в обертання гідравлічними турбінами. Потужність ГЕС залежить від створюваної греблею різниці рівнів води (напору) і від маси води, яка проходить через турбіни станції за секунду (витрата води).
В останні роки все більшу роль в електроенергетиці відіграють атомні електростанції (АЕС). Принцип їх роботи грунтується на використанні внутрішньої енергії, яка виділяється в ядерних реакторах внаслідок регульованої ланцюгової реакції поділу ядер урану або плутонію. Більш детально з будовою і роботою АЕС ви ознайомитесь пізніше.
В сучасній промисловості широко застосовується змінний струм частотою 50 Гц. Змінний струм має ту перевагу перед постійним, що напругу й силу цього струму можна в дуже широких межах перетворювати (трансформувати) майже без втрат енергії. Такі перетворення необхідні в багатьох електро- і радіотехнічних пристроях. Однак особливо велика необхідність в трансформації напруги й сили струму виникає, коли електроенергія передається на великі відстані.
Електричні машини, які перетворюють енергію того чи іншого виду в електричну, називають генераторами. До генераторів відносять гальванічні елементи, електростатичні машини, термобатареї, фотоелементи (сонячні батареї) тощо. Генератором є і велетенський електрогенератор Дніпровської ГЕС і батарейка кишенькового
ліхтарика: обидва вони виробляють електричну енергію і, таким чином, є електрогенераторами. Останнім часом широким фронтом ведуться дослідження процесів прямого (безпосереднього) перетворення внутрішньої енергії в енергію електричного струму в магнітогідродинамічних генераторах (МГД-генераторах), в термоелектричних і термоіонних генераторах (ТЕГ і ТІГ), а також безпосереднього перетворення енергії хімічних процесів окислення в електроенергію за допомогою так званих паливних елементів (ПЕ).
Галузь застосування кожного з перерахованих видів генераторів електроенергії визначається їх характеристиками. Так, електростатичні машини створюють високу різницю потенціалів, але не здатні створити в колі більш-менш значну силу струму. Гальванічні елементи можуть дати великий струм, однак тривалість їх дії незначна.
Основу сучасної електроенергетики становлять потужні електромеханічні індукщіаі генератори змінного струму. В цих генераторах механічна енергія перетворюється в електричну. їх дія грунтується на явищі електромагнітної індукції. Такі генератори мають порівняно просту будову і дають можливість одержувати великі струми при досить високій напрузі. За допомогою простого пристрою генератор змінного струму можна зробити джерелом постійного струму.
Далі, говорячи про генератори, ми матимемо на увазі саме індукційні електромеханічні генератори.