- •§ 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
Енергії
Споживачі електричної енергії є всюди. Виробляється вона, як правило, поблизу паливних і водних ресурсів. Виникає запитання: що вигідніше — передавати вироблену на потужній електростанції електроенергію на великі
відстані чи будувати маленькі електростанції біля кожного споживача? Очевидно, однозначної відповіді на всі випадки дати не можна. Нині вигідніше будувати потужні електростанції і передавати енергію на великі відстані з мінімальними втратами. Ви вже знаєте, що для цього енергію треба передавати при високій напрузі. Сучасні лінії електропередач працюють при напрузі доі навіть
8 • 10:і В, проектуються лінії наіВ. Природно,
що в них застосовується кілька каскадів підвищення і зниження напруги.
Спрощена схема централізованого вироблення електроенергії, її передачі на великі відстані і розподілу між споживачами показана на малюнку 73. Генератори потужних теплових, атомних або гідроелектростанцій виробляють змінний струм частотою 50 Гц і напругою 6—20 тис. вольт. Цей струм за допомогою підвищувальних трансформаторів у кілька прийомів перетворюється в струм з напругою в 110, 220, 400, 500 чи 800 тис. вольт і подається в лінії передач.
Цими лініями струм надходить до місць споживання електроенергії, де за допомогою трансформаторів напруга знижується. Тут будується спеціальна трансформаторна підстанція, на якій напруга звичайно знижується до
35 тис. вольт. Від неї електроенергія розподіляється по окремих районах споживання, в кожному з яких є своя трансформаторна підстанція, яка знижує напругу до 3000—6000 В або 10 000 В. Від цих районних підстанцій енергія розподіляється між пунктами споживання (заводи, ферми, житлові будинки тощо). В кожному такому пункті є свій трансформатор, який знижує напругу до потрібної споживачам величини. Для забезпечення житлових будинків, на багатьох підприємствах напруга знижується до 220 В і по внутрішній мережі подається в квартири, цехи заводів і фабрик.
Лінії електропередач змінного струму мають значні переваги: в будь-якому місці лінії знижувальний трансформатор, увімкнутий в лінію, передає енергію споживачам. Однак лінії передач змінного струму мають і серйозні недоліки. Так, проводи лінії необхідно розраховувати на максимальне значення сили струму, а практично використовується діюче значення, тобто трохи більше 2/3 максимального. Явище електромагнітної індукції приводить до того, що змінний струм в проводах розподіляється не рівномірно по всьому перерізу, а головним чином поблизу поверхні (скін-ефект). Оскільки використовується не весь переріз проводів, їх опір реально зростає. Крім того, завдяки електромагнітній індукції лінія передачі змінного струму має індуктивний опір, який значно погіршує передачу електроенергії в лінії, тому що приводить до зниження напруги на шляху від джерела до споживача. Індуктивність лінії викликає зсув за фазою між коливаннями напруги і сили струму.
Для зменшення індуктивного опору ліній передач змінного струму застосовують різноманітні методи. Насамперед вмикають в лінію батареї конденсаторів. При цьому, знаючи загальну індуктивність лінії, прагнуть дібрати таку ємність батарей, щоб реактивний опір лінії
наближався до нуля, тобто майже звести до нуля зсув за фазою між силою струму і напругою. Другим поширеним способом є розщеплення одного провода на кілька, що приводить до зменшення індуктивного опору лінії.
Викладені вище недоліки ліній передач змінного струму змушують думати над тим, чи не можна для передачі електричної енергії скористатися постійним струмом, звичайно, теж високої напруги? Це зробити нелегко. Спочатку треба змінну напругу, після її підвищення, перетворити в постійну (для цього служать випрямлячі), а потім на
другому кінці лінії електропередачі — перетворити постійну напругу в змінну (це можна зробити за допомогою пристроїв, які називають інверторами), щоб напругу можна було знизити до потрібної споживачеві величини.
Хоча переважна частина електроенергії передається зараз лініями змінного струму, майбутнє — за постійним струмом. Відмітимо переваги ліній постійного струму: менша металоємкість проводів (використовується два проводи замість трьох в лініях трифазного струму); менше втрат на коронний розряд, звідси й менші радіоперешкоди. Нарешті, головне — використання постійного струму в лініях електропередач дає можливість істотно підвищити стійкість енергосистеми, яка у випадку змінного струму вимагає строгої синхронності, постійної частоти всіх генераторів електростанцій, які входять до системи. Для постійного струму такої проблеми немає.
Велику економію при розподілі електроенергії в промисловості дає об'єднання всіх електростанцій того чи іншого району країни в одну систему, оскільки це дає можливість оперативно перекидати електроенергію в ту зону, де споживання енергії в даний момент максимальне. Природно, це збільшує можливості маневрування енергією.
Головним споживачем електроенергії є промисловість, яка щорічно споживає близько 70 % всієї вироблюваної електроенергії.
Дуже багато електроенергії в промисловості затрачається на електронагрівання, широке використання якого почалося насамперед в сталеплавильній промисловості. Плавлення сталі в індукційних електронагрівальних печах вигідно відрізняється від інших способів високою швидкістю плавлення і можливістю досить точно регулювати технологічний режим. Сталь, виплавлена електротермічним способом, відзначається, як правило, високою якістю. Одночасно із зростанням виробництва електроста-лей швидкими темпами розвивається виплавлення елект-роферосплавів (ферохрому, феровольфраму тощо). Значно зростає металоємкість сталеплавильних печей, нині вона становить кілька сотень тонн в одному агрегаті.
Широко застосовується електроенергія в сільському господарстві. Вона є надійною основою комплексної механізації і автоматизації трудомістких процесів, зростання ефективності сільськогосподарського виробництва, поліпшення культурно-побутових умов сільського населення.
Найбільш ефективна електрифікація виробничих процесів тваринництва, оскільки більшість машин, встанов-
лених на тваринницьких фермах, стаціонарні. Перспективним споживачем електроенергії на селі є тепличні господарства.
Електрифікація сільського господарства характеризується не лише чисто кількісним зростанням використання електроенергії, а й якісними змінами. Головні з них полягають у тому, що відбувається підключення сільськогосподарських виробництв до державних енергосистем, а також об'єднання сільських електростанцій в енергосистеми. Цим досягається економія засобів, оскільки значно зменшується вартість споживаної електроенергії.
Широкого застосування набула електрифікація залізничного транспорту на постійному струмові. Усе більше залізничних ліній переводиться на електротягу на змінному струмові. Інтенсивно розвивається електрифікація приміського і міського транспорту (трамвай, тролейбус, метро). На транспорті, як правило, використовуються електродвигуни постійного струму, які мають такі, переваги: можливість плавного регулювання швидкості обертання двигуна і добрі пускові характеристики.
Все повніше задовольняються побутові потреби людей в електроенергії. Десятки мільярдів кіловат-годин енергії щорічно споживають побутові прилади.