Ispitna pitanja i odgovori iz discipline

"Energetske instalacije i elektro oprema broda",

za kadete 2. godine „Navigacija“,

3. semestar.

1. Principi pretvaranja mehaničke energije u električnu i obrnuto.

Električne mašine su dizajnirane da pretvaraju mehaničku energiju u električnu energiju (generatori) i električnu energiju u mehaničku energiju (motori). Princip rada svih električnih mašina je zasnovan nazakon elektromagnetne indukcijei pojavu elektromagnetne sile.

Kada se ravan provodnik, zatvoren kroz vanjsko kolo za opterećenje, kreće konstantnom brzinom u jednoličnom magnetskom polju, u vodiču se inducira konstantna emf. With. elektromagnetna indukcija, a električna struja nastaje u zatvorenom kolu (slika 22, a) . Smjer e. d.s. u provodniku je određena pravilom desne ruke (slika 22,c), a njegova vrijednost je određena formulom

E= Blv sinA,(21)

Gdje IN- magnetna indukcija, koja karakteriše intenzitet magnetnog polja; l - aktivna dužina provodnika probijenog linijama magnetnog polja, m; v - brzina kretanja provodnika u magnetskom polju, m/s: a - ugao između smjera brzine kretanja provodnika i smjera vektora magnetske indukcije.

Ako se provodnik kreće okomito na linije magnetskog polja, tada je a = 90°, a e. d.s. biće maksimalno:

Smjer struje u provodniku poklapa se sa smjerom e. d.s.

Elektromagnetska sila (N) djeluje na provodnik sa strujom. Ova sila sprječava da se provodnik kreće u magnetskom polju. Smjer elektromagnetne sile određen je pravilom lijeve ruke (slika 22d). Da bi se to savladalo, potrebna je vanjska sila. Da bi se provodnik kretao konstantnom brzinom, neophodno je priključite eksternosila, jednake po veličini i suprotno usmjerene elektromagnetnoj sili.

Iz navedenog proizilazi da mehanička snaga, potrošena na kretanje provodnika u magnetskom polju pretvara se u električnu snagu u strujnom kolu.

U brodskim generatorima, vanjsku silu stvaraju glavni pokretači (dizel, turbina).

Pretvaranje električne energije u mehaničku energiju. Kada električna struja jednog smjera prođe kroz pravi provodnik koji se nalazi u jednoličnom magnetskom polju, nastaje elektromagnetska sila , pod čijim se uticajem provodnik kreće u magnetnom polju linearnom brzinom V(Sl. 22, b) Smjer kretanja provodnika poklapa se sa smjerom djelovanja elektromagnetne sile i određen je pravilom lijeve ruke. Tokom kretanja provodnika, u njemu se indukuje emf. , usmjereno protiv napona U izvor električne energije. Dio ovog napona troši se na unutrašnji otpor provodnika R.

Tako se električna snaga u vodiču pretvara u

mehanički i djelomično se troši na toplinske gubitke provodnika. Na tom principu se zasniva rad elektromotora.

2. Principi dobijanja naizmenične i jednosmerne struje.

U pravim električnim mašinama provodnici su strukturno proizvedeni u obliku okvira. Za smanjenje magnetskog otpora mašine, a samim tim i za povećanje e vrijednosti. d.s. i efikasnosti u generatorima, obrtnog momenta i efikasnosti kod elektromotora, aktivne strane okvira smeštene su u žljebove cilindričnog čeličnog jezgra (armature), koje se zajedno sa okvirom pričvršćenim na njega može slobodno rotirati u magnetnom polju. U istu svrhu, polovi magneta dobivaju poseban oblik, u kojem su linije polja uvijek usmjerene okomito na smjer kretanja aktivnih strana okvira, a magnetska indukcija u zračnom procjepu između polova i armatura je ravnomerno raspoređena (slika 23, a).

Ako se, uz pomoć vanjske sile, armatura zajedno s okvirom rotira u magnetskom polju polova, tada u skladu sa zakonom elektromagnetne indukcije u aktivnim stranama ab i CD okviri su inducirani e. d., usmjereno u jednom smjeru i sabirno.

Kada aktivne strane prolaze kroz ravan okomitu na magnetsko polje, npr. d.s. promijeniti njihov smjer. U okviru će djelovati emf, promjenjiv i po veličini i po smjeru. Ako su krajevi okvira spojeni na vanjsku metu preko kliznih prstenova, tada će u strujnom kolu teći naizmjenična struja.

Slika 23 Princip dobijanja naizmenične struje

1 - četke. 2 - klizni prstenovi, 3 - čelično jezgro; 4 -okvir

Za trenutno ispravljanje Električna mašina je opremljena posebnim uređajem - kolektora. Najjednostavniji kolektor se sastoji od dva izolirana poluprstena, na koje su pričvršćeni krajevi okvira koji se okreće u magnetskom polju (slika 24a).

Ploče komutatora su spojene na vanjsko kolo pomoću fiksnih četkica čije radne površine slobodno klize duž rotacionog komutatora. 2. Četkice na komutatoru su postavljene tako da se kreću od jednog poluprstena do drugog u trenutku kada se emisija indukuje u okviru. d.s. jednaka nuli. Kada se zakrene za 90°, kada okvir zauzme horizontalni položaj, u njegovim provodnicima se nalazi npr. d.s. nije indukovano, jer ne prelaze magnetno polje. Struja u kolu je također nula.

Slika 24. Princip dobijanja jednosmerne struje

Kada se pomjeri još 90*, okvir će ponovo zauzeti okomit položaj, njegovi provodnici će promijeniti mjesta i smjer e. d.s i struja u njima će se promijeniti. Pošto su četke nepomične, onda na četku 3 (+) struja iz okvira se i dalje približava i zatim se usmjerava kroz prijemnik do četke 1 (-). Dakle, u vanjskom kolu smjer struje se ne mijenja.

Grafikon ispravljene emd i struje prikazan je na sl. 24.6. Ispravljena struja ima pulsirajući karakter. Mreškanje struje može se smanjiti povećanjem broja okvira koji se rotiraju u magnetnom polju mašine, i, shodno tome, broja kolektorskih ploča.

Danas smo svi upoznati sa kućnim električnim generatorima. Ovisno o utrošenom gorivu, namjeni i vrsti motora koji se koristi, to mogu biti benzinski, plinski, dizel, pa čak i vjetroelektrični generatori. Ovi uređaji su postali dio naših života, a navikli smo da ih koristimo na selu i na kampiranju, na gradilištima i u garaži. Mnoge vrste električnih generatora i električnih uređaja rade umjesto nas. Prijenosni ručni električni generatori ugrađeni su u baterijske lampe, solarni paneli napajaju daljinske instrumente i senzore, svemirske satelite i opremu za planinarenje. Ali nije uvijek bilo ovako. Početak 19. stoljeća buknuo je cijelim nizom otkrića vezanih za elektricitet i magnetizam.

Nakon otkrića i proučavanja elektromagnetne indukcije i izvršenih proračuna, postalo je očigledno da je moguće stvoriti električni generator koji bi mogao pretvarati mehaničku energiju u električnu energiju. Da bi se dobila struja u zatvorenom svitku žice, potrebno je promijeniti indukcijski tok koji prolazi kroz njega. To se može učiniti na dva načina: ili pomjeriti magnet u odnosu na zavojnicu žice, ili pomjeriti zavojnicu žice u odnosu na magnet.

Prvi domaći generator magnetne električne struje, izgrađen 1832. godine, bio je vrlo jednostavna instalacija. Pogledajte njegov crtež: vidite da je EMF u namotajima njegovih zavojnica pobuđen rotacijom potkovičastog magneta. Struja koju stvara takva mašina nije bila kao struja iz galvanske ćelije - činilo se da juri s jedne strane na drugu, s vremena na vrijeme mijenjajući smjer. Ova struja se zvala izmjenična struja, za razliku od istosmjerne struje koju proizvodi galvanska ćelija.

Instalacija još jednog električnog generatora izgledala je drugačije: okvir provodnika rotirao se između stacionarnih polova magneta. Njegovi krajevi su spojeni na dva prstena na osi rotacije okvira, a električni krug je spojen na prstenove pomoću kliznih kontakata. Na kontaktima prstenova pojavio se ili "plus" ili "minus", što je značilo stvaranje varijable EMF.

Činjenica da je struja bila naizmjenična smatrala se nedostatkom i počeli su tražiti način da je isprave. Da bi to učinili, pribjegli su takozvanom prekidaču. U drugoj mašini, na primjer, oba kraja okvira bila su spojena na prsten, koji je prepolovljen, a svaka polovina je bila izolirana slojem neprovodne tvari. Jedan klizni kontakt dodirivao je samo kraj rotirajućeg okvira na kojem je bio "plus", a drugi kontakt je zatvoren na "minus". Ali iako je struja u krugu postala konstantna u smjeru, njena veličina se mijenjala sa svakim pola okreta okvira.

Da bi se izbjegle nagle promjene trenutne vrijednosti, povećan je broj okvira. Njihovi krajevi bili su spojeni na dijametralno suprotne dijelove presječenog kolektorskog prstena električnog generatora. Struja iz takvog magnetnog generatora je utoliko sličnija konstantnoj, što više okvira ima na rotirajućem bubnju - rotoru (stacionarni magneti u takvoj mašini nazivaju se stator).

DC i AC električni generatori su po dizajnu vrlo slični elektromotorima. Osim toga, ako zakrenete armaturu DC elektromotora, na njegovim namotima se pojavljuje razlika potencijala - motor počinje proizvoditi električnu struju, postajući električni generator. Međutim, iz tehničkih razloga, generatori električne struje izgrađeni su nešto drugačije od električnih motora.

Uzmimo, na primjer, AC generator u velikoj termoelektrani.

Njegov stator ima namotaj iznutra, u kojem nastaje električna struja. Rotor je cilindar sa dva magnetna pola: sjevernim i južnim. Ako magnetizirate rotor propuštanjem istosmjerne struje iz vanjskog izvora u namotaje polova, a zatim ga počnete rotirati, u namotu statora će se pojaviti naizmjenična struja.

Za pobuđivanje i rad rotora obično se koristi poseban mali DC generator. Ovaj električni generator se postavlja direktno na osovinu rotora. Postoji još jedna opcija dizajna - umjesto generatora uzbuđivača radi poluvodički ispravljač struje. Uzima neznatan dio snage samog električnog generatora, ispravlja naizmjeničnu struju, a rezultirajućom strujom napaja namotaj rotora.

Naša zemlja je usvojila standard frekvencije naizmjenične struje od 50 ciklusa u sekundi - 50 Hz. To znači da u roku od jedne sekunde struja mora teći 50 puta u jednom smjeru i 50 puta u drugom. Shodno tome, rotor mora napraviti tačno 50 obrtaja u sekundi, odnosno 3000 obrtaja u minuti. Električni generatori u termoelektranama rade ovom brzinom: pokreću ih plinske turbinske jedinice posebno dizajnirane za ovu brzinu.

To se događa jednako često kao i kod električnog generatora u termoelektrani, gdje je brzina rotacije plinske turbine 3000 o/min. Stoga se ovdje održava frekvencija od 50 perioda.

O kompleksu jednostavno – Električni generatori za proizvodnju električne energije

• Galerija slika, slika, fotografija.
• Električni generatori - osnove, mogućnosti, perspektive, razvoj.
• Zanimljive činjenice, korisne informacije.
• Zelene vijesti – Električni generatori.
• Linkovi na materijale i izvore – Električni generatori za proizvodnju električne energije.

>> Proizvodnja električne energije

Poglavlje 5. PROIZVODNJA, PRIJENOS I UPOTREBA ELEKTRIČNE ENERGIJE

Električna energija ima neosporne prednosti u odnosu na sve druge vrste energije. Može se prenijeti žicom na velike udaljenosti s relativno malim gubicima i pogodno distribuirati među potrošačima. Glavna stvar je da se ova energija, uz pomoć prilično jednostavnih uređaja, može lako pretvoriti u bilo koje druge oblike: mehaničke, unutrašnje (zagrijavanje tijela), svjetlosnu energiju itd.

Naizmjenična struja, za razliku od jednosmjerne struje, ima prednost u tome što se napon i struja mogu pretvoriti (transformirati) u vrlo širokom rasponu bez gotovo nikakvih gubitaka energije. Takve transformacije su neophodne u mnogim električnim i radiotehničkim uređajima. Ali transformacija napona i struje je posebno neophodna kada se električna energija prenosi na velike udaljenosti.

§ 37 PROIZVODNJA ELEKTRIČNE ENERGIJE

Električna struja se stvara u generatorima - uređajima koji pretvaraju energiju jedne ili druge vrste u električnu energiju. Generatori uključuju galvanske ćelije, elektrostatičke mašine, termoelemente 1, solarne panele, itd. Istražuju se mogućnosti stvaranja fundamentalno novih tipova generatora.

1 Termoelementi koriste svojstvo dva kontakta od različitih materijala kako bi stvorili emf zbog temperaturne razlike između kontakata.

Na primjer, razvijaju se takozvane gorivne ćelije u kojima se energija oslobođena kao rezultat reakcije vodika s kisikom direktno pretvara u električnu energiju.

Obim primjene svakog od navedenih tipova generatora električne energije određen je njihovim karakteristikama. Dakle, elektrostatičke mašine stvaraju veliku potencijalnu razliku, ali nisu u stanju da stvore nikakvu značajnu struju u kolu. Galvanske ćelije mogu proizvesti veliku struju, ali njihovo trajanje je kratko.

Glavnu ulogu u našem vremenu imaju elektromehanički indukcijski generatori izmjenične struje. U ovim generatorima mehanička energija se pretvara u električnu energiju. Njihovo djelovanje zasniva se na fenomenu elektromagnetne indukcije. Takvi generatori imaju relativno jednostavan dizajn i omogućavaju dobivanje velikih struja na dovoljno visokom naponu.

U budućnosti, kada se govori o generatorima, mislićemo na indukcijske elektromehaničke generatore.

Alternator. Princip rada generatora naizmjenične struje je već razmotren u § 31.

Danas postoji mnogo različitih tipova indukcijskih generatora. Ali svi se sastoje od istih osnovnih dijelova. Ovo je, prvo, elektromagnet ili permanentni magnet koji stvara magnetsko polje, i, drugo, namotaj u kojem se inducira naizmjenična emf (u razmatranom modelu generatora to je rotirajući okvir). Budući da se EMF inducirana u serijski povezanim zavojima zbraja, amplituda inducirane EMF u okviru je proporcionalna broju njegovih zavoja. Takođe je proporcionalan amplitudi naizmeničnog magnetnog fluksa (F m = BS) kroz svaki obrt (videti § 31).

Za postizanje velikog magnetskog fluksa, generatori koriste poseban magnetni sistem koji se sastoji od dvije jezgre izrađene od električnog čelika. Namotaji koji stvaraju magnetsko polje

nalaze se u utorima jedne jezgre, a namotaji u kojima se indukuje EMF nalaze se u utorima druge. Jedna od jezgri (obično unutarnja) zajedno s namotom rotira oko horizontalne ili vertikalne ose. Zato se i zove rotor. Stacionarno jezgro sa namotajem naziva se stator. Razmak između jezgra statora i rotora je napravljen što manjim kako bi se povećao fluks vektora magnetske indukcije.

U modelu generatora prikazanom na slici 5.1 rotira se žičani okvir, koji je rotor (bez željeznog jezgra). Magnetno polje stvara stacionarni permanentni magnet. Naravno, možete učiniti suprotno: rotirati magnet i ostaviti okvir nepomičan.

U velikim industrijskim generatorima rotira se elektromagnet, koji je rotor, a namotaji u kojima se indukuje EMF postavljaju se u bazu statora i ostaju nepomični. Činjenica je da se struja mora dovoditi u rotor ili ukloniti iz namota rotora u vanjski krug pomoću kliznih kontakata. Da bi se to postiglo, rotor je opremljen kliznim prstenovima pričvršćenim na krajeve njegovog namotaja (slika 5.2). Fiksne ploče - četke - su pritisnute na prstenove i povezuju namotaj rotora sa vanjskim krugom. Jačina struje u namotajima elektromagneta koji stvara magnetsko polje znatno je manja od struje koju generator dovodi u vanjski krug. Stoga je prikladnije ukloniti generiranu struju iz stacionarnih namotaja, a kroz klizne kontakte dovoditi relativno slabu struju na rotirajući elektromagnet. Ovu struju stvara poseban generator istosmjerne struje (uzbuđivač) koji se nalazi na istoj osovini.

U generatorima male snage, magnetsko polje stvara rotirajući permanentni magnet. U ovom slučaju prstenovi i četke uopće nisu potrebni.

Pojava EMF-a u stacionarnim namotajima statora objašnjava se pojavom vrtložnog električnog polja u njima, nastalog promjenom magnetskog fluksa kada se rotor rotira.

Sadržaj lekcije beleške sa lekcija podrška okvirnoj prezentaciji lekcija metode ubrzanja interaktivne tehnologije Vježbajte zadaci i vježbe radionice za samotestiranje, obuke, slučajevi, potrage domaća zadaća diskusija pitanja retorička pitanja učenika Ilustracije audio, video i multimedija fotografije, slike, grafike, tabele, dijagrami, humor, anegdote, vicevi, stripovi, parabole, izreke, ukrštene reči, citati Dodaci sažetakačlanci trikovi za radoznale jaslice udžbenici osnovni i dodatni rječnik pojmova ostalo Poboljšanje udžbenika i lekcijaispravljanje grešaka u udžbeniku ažuriranje fragmenta u udžbeniku, elementi inovacije u lekciji, zamjena zastarjelog znanja novim Samo za nastavnike savršene lekcije kalendarski plan za godinu; Integrisane lekcije

Generator- uređaj koji pretvara različite vrste energije u električnu energiju. Generatori proizvode električnu struju. Primjeri generatora: galvanske ćelije, elektrostatičke mašine, solarni paneli itd. U zavisnosti od karakteristika koriste se različiti tipovi generatora.

Na primjer, koristeći elektrostatičke strojeve, možete stvoriti vrlo visok napon, ali struja će biti vrlo mala. A uz pomoć galvanskih ćelija možete stvoriti prihvatljivu jačinu struje, ali one mogu raditi samo kratko vrijeme.

Struktura generatora

Razmotrimo indukcijski elektromehanički generator naizmjenične struje. Postoji mnogo generatora ovog tipa, ali svaki od njih ima zajedničke osnovne dijelove.

• Trajni ili elektromagnetni. Stvara magnetno polje.
• Navijanje. U njemu se indukuje naizmjenična emf.

Amplituda EMF indukuje se u svakom zavoju namotaja. Budući da su zavoji povezani serijski, vrijednosti EMF-a će se zbrajati. EMF u okviru će biti proporcionalan broju zavoja u namotu. Da bi se dobila velika vrijednost magnetnog fluksa, u generatorima je napravljen poseban sistem od dva jezgra.

U žljebovima jedne jezgre nalaze se namotaji koji stvaraju magnetsko polje, a u žljebovima drugog namotaji u kojima se inducira emf. Jedno od jezgara se rotira, zove se rotor. Drugi je stacionaran i naziva se stator. Oni pokušavaju da razmak između jezgara učine što manjim kako bi povećali fluks vektora magnetske indukcije.

Na slici je prikazan model jednostavnog generatora.

Princip rada generatora

U generatoru, čiji je model prikazan na slici, permanentni magnet stvara magnetsko polje, a unutar njega rotira žičani okvir. U principu, možete ostaviti okvir da miruje i rotirati magnet. Od ništa se ne bi promenilo.

To je upravo ono što se radi u industrijskim generatorima. Elektromagnet se rotira, a namotaji u kojima se pojavljuje EMF ostaju nepomični. To je zbog činjenice da je za opskrbu strujom rotora ili njegovo uklanjanje iz namotaja rotora potrebno koristiti klizne kontakte. U tu svrhu koriste se četke i klizni prstenovi. Snaga struje koja će dovesti do rotacije rotora je mnogo manja od one koju uklanjamo iz namotaja.

Stoga je prikladnije dovoditi struju u rotor i ukloniti struju iz statora. U generatorima male snage za stvaranje magnetnog polja koristi se rotirajući permanentni magnet, tada uopće nije potrebno dovoditi struju u rotor. I nema potrebe za korištenjem četkica i prstenova.

Kada se rotor rotira, u namotajima statora pojavljuje se emf. To se događa jer nastaje vrtložno električno polje. Moderni generatori su veoma velike mašine. Štaviše, sa takvim dimenzijama (nekoliko metara) neki od najvažnijih unutrašnjih delova izrađuju se sa milimetarskom preciznošću.

Transformatori

Generatori koji se nalaze u elektranama proizvode vrlo snažan EMF. U praksi je takva napetost rijetko potrebna. Stoga se takav napon mora pretvoriti.

Za pretvaranje napona koriste se uređaji koji se nazivaju transformatori. Transformatori mogu povećati ili smanjiti napon. Postoje i stabilizatori koji ne povećavaju niti smanjuju napon.

Razmotrite dizajn transformatora na sljedećoj slici.

Simbol transformatora:

Dizajn i rad transformatora

Transformator se sastoji od dva namotaja sa žičanim namotajima. Ove zavojnice su postavljene na čelično jezgro. Jezgro nije monolitno, već je sastavljeno od tankih ploča.

Jedan od namotaja naziva se primarnim. Na ovaj namotaj je povezan naizmenični napon koji dolazi iz generatora i koji treba da se pretvori. Drugi namotaj se naziva sekundarni namotaj. Na njega je priključeno opterećenje. Opterećenje su svi uređaji i uređaji koji troše energiju.

Sljedeća slika prikazuje simbol transformatora.

slika

Rad transformatora zasniva se na fenomenu elektromagnetne indukcije. Kada naizmjenična struja prolazi kroz primarni namot, u jezgri se stvara naizmjenični magnetni tok. A budući da je jezgro uobičajeno, magnetni fluks inducira struju u drugoj zavojnici.

Primarni namotaj transformatora ima N 1 zavoja, njegova ukupna indukovana emf jednaka je e 1 = N 1 e, gdje je e trenutna vrijednost indukovane emf u svim zavojima. e je isti za sve zavoje oba namotaja.

Sekundarni namotaj ima N 2 zavoja. U njemu se indukuje EMF e 2 = N 2 e.

Dakle: e 1 / e 2 = N 1 / N 2.

Otpor namotaja zanemarujemo. Posljedično, vrijednosti inducirane emf i napona će biti približno jednake po veličini: |u 1 |≈|e 1 |.

Kada je kolo sekundarnog namotaja otvoreno, struja u njemu ne teče, dakle: |u 2 |=|e 2 |.

Trenutne vrijednosti EMF e 1, e 2 osciliraju u jednoj fazi. Njihov omjer se može zamijeniti omjerom vrijednosti efektivne emf: E 1 i E 2 . I zamjenjujemo omjer trenutnih vrijednosti napona efektivnim vrijednostima napona. dobijamo:

E 1 /E 2 ≈U 1 /U 2 ≈N 1 / N 2 = K

K – koeficijent transformacije. At K>0 transformator povećava napon kada K – transformator smanjuje napon. Ako je opterećenje spojeno na krajeve sekundarnog namota, u drugom krugu će se pojaviti naizmjenična struja, što će uzrokovati pojavu drugog magnetskog toka u jezgri.

Ovaj magnetni fluks će smanjiti promjenu magnetnog fluksa jezgra. Za loaded transformatora, važiće sledeća formula: U 1 /U 2 ≈ I 2 /I 1.

Odnosno, kada se napon poveća nekoliko puta, smanjit ćemo struju za isti iznos.

energija (grčki - akcija, aktivnost) odnosi se na kvantitativnu procjenu različitih oblika kretanja materije, koji se mogu transformirati jedan u drugi.

Prema konceptima fizičke nauke, energija je sposobnost tijela ili sistema tijela da obavljaju rad. Postoje različite klasifikacije vrsta i oblika energije. Čovjek se u svakodnevnom životu najčešće susreće sa sljedećim vrstama energije: mehaničkom, električnom, elektromagnetskom, toplinskom, kemijskom, atomskom (intranuklearnom). Posljednja tri tipa odnose se na unutrašnji oblik energije, tj. uzrokovane su potencijalnom energijom interakcije čestica koje sačinjavaju tijelo, odnosno kinetičkom energijom njihovog nasumičnog kretanja.

Ako je energija rezultat promjene stanja kretanja materijalnih tačaka ili tijela, onda se naziva kinetički; uključuje mehaničku energiju kretanja tijela, toplinsku energiju zbog kretanja molekula.

Ako je energija rezultat promjene relativnog rasporeda dijelova datog sistema ili njegovog položaja u odnosu na druga tijela, onda se naziva potencijal; uključuje energiju masa privučenih zakonom univerzalne gravitacije, energiju položaja homogenih čestica, na primjer, energiju elastičnog deformiranog tijela, kemijsku energiju.

Energija se u prirodnoj nauci, ovisno o svojoj prirodi, dijeli na sljedeće vrste.

Mehanička energija — manifestuje se tokom interakcije i kretanja pojedinih tela ili čestica. Uključuje energiju kretanja ili rotacije tijela, energiju deformacije pri savijanju, istezanju, uvrtanju i sabijanju elastičnih tijela (opruga). Ova energija se najviše koristi u raznim mašinama – transportnim i tehnološkim.

Toplotna energija- energija nesređenog (haotičnog) kretanja i interakcije molekula supstanci.

Toplotna energija, koja se najčešće dobija sagorevanjem različitih vrsta goriva, široko se koristi za grejanje i izvođenje brojnih tehnoloških procesa (zagrevanje, topljenje, sušenje, isparavanje, destilacija i dr.).

Električna energija- energija elektrona (električna struja) koji se kreću duž električnog kola.

Električna energija se koristi za dobivanje mehaničke energije pomoću elektromotora i izvođenje mehaničkih procesa za obradu materijala: drobljenje, mljevenje, miješanje; za izvođenje elektrohemijskih reakcija; dobivanje toplinske energije u električnim grijaćim uređajima i pećima; za direktnu obradu materijala (električna obrada).

Hemijska energija- to je energija "pohranjena" u atomima tvari, koja se oslobađa ili apsorbira tijekom kemijskih reakcija između tvari.

Hemijska energija se ili oslobađa kao toplota tokom egzotermnih reakcija (na primjer, sagorijevanje goriva) ili se pretvara u električnu energiju u galvanskim ćelijama i baterijama. Ovi izvori energije se odlikuju velikom efikasnošću (do 98%), ali malim kapacitetom.

Magnetna energija- energija trajnih magneta, koji imaju veliku zalihu energije, ali je vrlo nevoljko “daju”. Međutim, električna struja stvara proširena, jaka magnetna polja oko sebe, zbog čega ljudi najčešće govore o elektromagnetnoj energiji.

Električna i magnetska energija su usko povezane jedna s drugom, svaka od njih se može smatrati „obrnom“ stranom druge. Elektromagnetna energija je energija elektromagnetnih talasa, tj. pokretna električna i magnetna polja. Uključuje vidljivo svjetlo, infracrveno, ultraljubičasto, rendgensko zračenje i radio valove.

Dakle, elektromagnetna energija je energija zračenja. Zračenje nosi energiju u obliku energije elektromagnetnog talasa. Kada se zračenje apsorbuje, njegova energija se pretvara u druge oblike, najčešće toplotu.

Nuklearna energija- energija lokalizovana u jezgrima atoma takozvanih radioaktivnih supstanci. Oslobađa se tokom fisije teških jezgara (nuklearna reakcija) ili fuzije lakih jezgara (termonuklearna reakcija).

Postoji i stari naziv za ovu vrstu energije - atomska energija, ali ovaj naziv ne odražava tačno suštinu pojava koje dovode do oslobađanja kolosalnih količina energije, najčešće u obliku termičke i mehaničke.

Gravitaciona energija- energija uzrokovana interakcijom (gravitacijom) masivnih tijela, posebno je uočljiva u svemiru. U zemaljskim uvjetima, to je, na primjer, energija koju "pohrani" tijelo podignuto na određenu visinu iznad površine Zemlje - energija gravitacije.

dakle, zavisno od nivoa ispoljavanja, energija makrokosmosa se može izolovati– gravitacioni; energija interakcije između tijela– mehanički; energija molekularnih interakcija– termalni; energija atomskih interakcija– hemijski; energija zračenja– elektromagnetski; energije sadržane u jezgrama atoma—nuklearna.

Moderna nauka ne isključuje postojanje drugih vrsta energije, koje još nisu zabilježene, ali ne narušavaju jedinstvenu prirodnonaučnu sliku svijeta i koncept energije.

Međunarodni sistem jedinica (SI) koristi 1 Joule (J) kao jedinicu energije. 1 J je ekvivalentno 1 njutn metru (Nm). Ako se proračuni odnose na toplotnu, biološku i mnoge druge vrste energije, onda se kao jedinica energije koristi vansistemska jedinica - kalorija (cal) ili kilokalorija (kcal), 1cal = 4,18 J. Za mjerenje električne energije, a jedinica kao što je vat sat (Wh, kWh, MWh), 1 Wh = 3,6 MJ. Za mjerenje mehaničke energije koristite vrijednost 1 kg m = 9,8 J.

Energija direktno izvučena iz prirode(energija goriva, vode, vetra, toplotna energija Zemlje, nuklearna), a koja se može pretvoriti u električnu, toplotnu, mehaničku, hemijsku tzv. primarni. U skladu sa klasifikacijom energetskih resursa na osnovu iscrpljivosti, može se klasifikovati i primarna energija.

Prilikom klasifikacije primarne energije razlikuju se tradicionalna I netradicionalno vrste energije. Tradicionalne vrste energije uključuju one koje su ljudi naširoko koristili dugi niz godina. Netradicionalne vrste energije uključuju one koje su se počele koristiti relativno nedavno.

Tradicionalne vrste primarne energije uključuju: organsko gorivo (ugalj, nafta, itd.), riječne hidroenergije i nuklearno gorivo (uranijum, torijum, itd.).

Energija koju osoba primi nakon pretvaranja primarne energije u posebnim instalacijama - stanicama naziva se sekundarno(električna energija, energija pare, topla voda, itd.).

Konverzija primarna energija u sekundarnu energiju, posebno u električnu energiju, izvodi se na stanicama koje u svom nazivu sadrže naznaku koja vrsta primarne energije se na njima pretvara u koju vrstu sekundarne energije:

TPP– termoelektrane pretvara toplotnu energiju u električnu energiju;

hidroelektrana–hidroelektrana pretvara mehaničku energiju kretanja vode u električnu energiju;

PSPP– pumpna elektrana pretvara mehaničku energiju kretanja vode prethodno akumulirane u vještačkom rezervoaru u električnu energiju;

nuklearna elektrana–nuklearna elektrana pretvara atomsku energiju nuklearnog goriva u električnu energiju;

PES– plimna elektrana pretvara energiju okeanske plime u električnu energiju;

WPP– vjetroelektrana pretvara energiju vjetra u električnu energiju;

SES– solarna elektrana pretvara energiju sunčeve svjetlosti u električnu energiju itd.

Struja- vrlo zgodna i ekonomična vrsta energije i s pravom se može smatrati osnovom moderne civilizacije.

Nešto više od polovine sve potrošene energije koristi se u obliku toplote za tehničke potrebe, grijanje, kuhanje, ostatak se koristi u obliku mehaničke energije, prvenstveno u transportnim instalacijama, te električne energije. Štaviše, udio električne energije raste svake godine.

Električna energija ima svojstva koja je čine nezamjenjiva u mehanizaciji i automatizaciji proizvodnje iu svakodnevnom životu čovjeka. Vrlo ga je lako pretvoriti u toplinu. To se radi, na primjer, u električnim izvorima svjetlosti (sijalice sa žarnom niti), u tehnološkim pećima koje se koriste u metalurgiji, u raznim uređajima za grijanje i grijanje. Pretvaranje električne energije u mehaničku energiju koristi se u elektromotornim pogonima.

U svakoj raspravi o pitanjima vezanim za korištenje energije potrebno je razlikovati energiju uređenog kretanja, u tehnici poznata kao slobodna energija (mehanička, kemijska, električna, elektromagnetna, nuklearna) i energiju haotičnog kretanja, tj. toplina.

Bilo koji oblik slobodne energije može se skoro u potpunosti iskoristiti. Istovremeno, haotična energija toplote, kada se pretvori u mehaničku energiju, ponovo se gubi u obliku toplote. Nismo u mogućnosti u potpunosti urediti nasumično kretanje molekula, pretvarajući njihovu energiju u slobodnu energiju. Štaviše, trenutno praktično ne postoji način direktnog pretvaranja hemijske i nuklearne energije u električnu i mehaničku energiju, koje se najčešće koriste. Potrebno je unutrašnju energiju tvari pretvoriti u toplinsku, a zatim u mehaničku ili električnu uz velike neizbježne toplinske gubitke.

Tako se sve vrste energije, nakon obavljanja korisnog rada, pretvaraju u toplinu na nižoj temperaturi, što je praktično neprikladno za dalju upotrebu.

Razvoj prirodnih nauka kroz život čovječanstva nepobitno je dokazao da bez obzira koje su nove vrste energije otkrivene, jedno veliko pravilo je ubrzo otkriveno. Zbir svih vrsta energije ostao je konstantan, što je na kraju dovelo do tvrdnje: energija se nikada ne stvara ni iz čega i nikada se ne uništava bez traga, samo prelazi iz jedne vrste u drugu.

U modernoj nauci i praksi ova shema je toliko korisna da može predvidjeti pojavu novih vrsta energije.

Ako se otkrije promjena u energiji koja nije uvrštena u listu trenutno poznatih vrsta energije, ako se pokaže da energija nestaje ili se pojavljuje ni iz čega, tada će se prvo „izmisliti“ nova vrsta energije, a zatim naći koja će uzeti u obzir ovo odstupanje od konstantnosti energije, tj. zakon održanja energije.

Zakon održanja energije potvrđen je u raznim oblastima - od Njutnove mehanike do nuklearne fizike. Štaviše, zakon održanja energije nije samo plod mašte ili generalizacija eksperimenata. Zbog toga se u potpunosti možemo složiti s izjavom jednog od najvećih teorijskih fizičara, Poincaréa: „Pošto ne možemo dati opštu definiciju energije, princip njenog očuvanja znači da postoji nešto, ostaje konstantan. Stoga, bez obzira na kakve nas nove ideje o svijetu budući eksperimenti doveli, znamo unaprijed: oni će sadržavati nešto što ostaje konstantno, što se može nazvati ENERGIJA.”

Danas smo svi upoznati sa kućnim električnim generatorima. Ovisno o utrošenom gorivu, namjeni i vrsti motora koji se koristi, to mogu biti benzinski, plinski, dizel, pa čak i vjetroelektrični generatori. Ovi uređaji su postali dio naših života, a navikli smo da ih koristimo na selu i na kampiranju, na gradilištima i u garaži. Mnoge vrste električnih generatora i električnih uređaja rade umjesto nas. Prijenosni ručni električni generatori ugrađeni su u baterijske lampe, solarni paneli napajaju daljinske instrumente i senzore, svemirske satelite i opremu za planinarenje. Ali nije uvijek bilo ovako. Početak 19. stoljeća buknuo je cijelim nizom otkrića vezanih za elektricitet i magnetizam.

Nakon otkrića i proučavanja elektromagnetne indukcije i izvršenih proračuna, postalo je očigledno da je moguće stvoriti električni generator koji bi mogao pretvarati mehaničku energiju u električnu energiju. Da bi se dobila struja u zatvorenom svitku žice, potrebno je promijeniti indukcijski tok koji prolazi kroz njega. To se može učiniti na dva načina: ili pomjeriti magnet u odnosu na zavojnicu žice, ili pomjeriti zavojnicu žice u odnosu na magnet.

Prvi domaći generator magnetne električne struje, izgrađen 1832. godine, bio je vrlo jednostavna instalacija. Pogledajte njegov crtež: vidite da je EMF u namotajima njegovih zavojnica pobuđen rotacijom potkovičastog magneta. Struja koju stvara takva mašina nije bila kao struja iz galvanske ćelije - činilo se da juri s jedne strane na drugu, s vremena na vrijeme mijenjajući smjer. Ova struja se zvala izmjenična struja, za razliku od istosmjerne struje koju proizvodi galvanska ćelija.

Instalacija još jednog električnog generatora izgledala je drugačije: okvir provodnika rotirao se između stacionarnih polova magneta. Njegovi krajevi su spojeni na dva prstena na osi rotacije okvira, a električni krug je spojen na prstenove pomoću kliznih kontakata. Na kontaktima prstenova pojavio se ili "plus" ili "minus", što je značilo stvaranje varijable EMF.

Činjenica da je struja bila naizmjenična smatrala se nedostatkom i počeli su tražiti način da je isprave. Da bi to učinili, pribjegli su takozvanom prekidaču. U drugoj mašini, na primjer, oba kraja okvira bila su spojena na prsten, koji je prepolovljen, a svaka polovina je bila izolirana slojem neprovodne tvari. Jedan klizni kontakt dodirivao je samo kraj rotirajućeg okvira na kojem je bio "plus", a drugi kontakt je zatvoren na "minus". Ali iako je struja u krugu postala konstantna u smjeru, njena veličina se mijenjala sa svakim pola okreta okvira.

Da bi se izbjegle nagle promjene trenutne vrijednosti, povećan je broj okvira. Njihovi krajevi bili su spojeni na dijametralno suprotne dijelove presječenog kolektorskog prstena električnog generatora. Struja iz takvog magnetnog generatora je utoliko sličnija konstantnoj, što više okvira ima na rotirajućem bubnju - rotoru (stacionarni magneti u takvoj mašini nazivaju se stator).

DC i AC električni generatori su po dizajnu vrlo slični elektromotorima. Osim toga, ako zakrenete armaturu DC elektromotora, na njegovim namotima se pojavljuje razlika potencijala - motor počinje proizvoditi električnu struju, postajući električni generator. Međutim, iz tehničkih razloga, generatori električne struje izgrađeni su nešto drugačije od električnih motora.

Uzmimo, na primjer, AC generator u velikoj termoelektrani.

Njegov stator ima namotaj iznutra, u kojem nastaje električna struja. Rotor je cilindar sa dva magnetna pola: sjevernim i južnim. Ako magnetizirate rotor propuštanjem istosmjerne struje iz vanjskog izvora u namotaje polova, a zatim ga počnete rotirati, u namotu statora će se pojaviti naizmjenična struja.

Za pobuđivanje i rad rotora obično se koristi poseban mali DC generator. Ovaj električni generator se postavlja direktno na osovinu rotora. Postoji još jedna opcija dizajna - umjesto generatora uzbuđivača radi poluvodički ispravljač struje. Uzima neznatan dio snage samog električnog generatora, ispravlja naizmjeničnu struju, a rezultirajućom strujom napaja namotaj rotora.

Naša zemlja je usvojila standard frekvencije naizmjenične struje od 50 ciklusa u sekundi - 50 Hz. To znači da u roku od jedne sekunde struja mora teći 50 puta u jednom smjeru i 50 puta u drugom. Shodno tome, rotor mora napraviti tačno 50 obrtaja u sekundi, odnosno 3000 obrtaja u minuti. Električni generatori u termoelektranama rade ovom brzinom: pokreću ih plinske turbinske jedinice posebno dizajnirane za ovu brzinu.

To se događa jednako često kao i kod električnog generatora u termoelektrani, gdje je brzina rotacije plinske turbine 3000 o/min. Stoga se ovdje održava frekvencija od 50 perioda.

O kompleksu jednostavno – Električni generatori za proizvodnju električne energije

• Galerija slika, slika, fotografija.
• Električni generatori - osnove, mogućnosti, perspektive, razvoj.
• Zanimljive činjenice, korisne informacije.
• Zelene vijesti – Električni generatori.
• Linkovi na materijale i izvore – Električni generatori za proizvodnju električne energije.

Generator- uređaj koji pretvara različite vrste energije u električnu energiju. Generatori proizvode električnu struju. Primjeri generatora: galvanske ćelije, elektrostatičke mašine, solarni paneli itd. U zavisnosti od karakteristika koriste se različiti tipovi generatora.

Na primjer, koristeći elektrostatičke strojeve, možete stvoriti vrlo visok napon, ali struja će biti vrlo mala. A uz pomoć galvanskih ćelija možete stvoriti prihvatljivu jačinu struje, ali one mogu raditi samo kratko vrijeme.

Struktura generatora

Razmotrimo indukcijski elektromehanički generator naizmjenične struje. Postoji mnogo generatora ovog tipa, ali svaki od njih ima zajedničke osnovne dijelove.

• Trajni ili elektromagnetni. Stvara magnetno polje.
• Navijanje. U njemu se indukuje naizmjenična emf.

Amplituda EMF indukuje se u svakom zavoju namotaja. Budući da su zavoji povezani serijski, vrijednosti EMF-a će se zbrajati. EMF u okviru će biti proporcionalan broju zavoja u namotu. Da bi se dobila velika vrijednost magnetnog fluksa, u generatorima je napravljen poseban sistem od dva jezgra.

U žljebovima jedne jezgre nalaze se namotaji koji stvaraju magnetsko polje, a u žljebovima drugog namotaji u kojima se inducira emf. Jedno od jezgara se rotira, zove se rotor. Drugi je stacionaran i naziva se stator. Oni pokušavaju da razmak između jezgara učine što manjim kako bi povećali fluks vektora magnetske indukcije.

Na slici je prikazan model jednostavnog generatora.

Princip rada generatora

U generatoru, čiji je model prikazan na slici, permanentni magnet stvara magnetsko polje, a unutar njega rotira žičani okvir. U principu, možete ostaviti okvir da miruje i rotirati magnet. Od ništa se ne bi promenilo.

To je upravo ono što se radi u industrijskim generatorima. Elektromagnet se rotira, a namotaji u kojima se pojavljuje EMF ostaju nepomični. To je zbog činjenice da je za opskrbu strujom rotora ili njegovo uklanjanje iz namotaja rotora potrebno koristiti klizne kontakte. U tu svrhu koriste se četke i klizni prstenovi. Snaga struje koja će dovesti do rotacije rotora je mnogo manja od one koju uklanjamo iz namotaja.

Stoga je prikladnije dovoditi struju u rotor i ukloniti struju iz statora. U generatorima male snage za stvaranje magnetnog polja koristi se rotirajući permanentni magnet, tada uopće nije potrebno dovoditi struju u rotor. I nema potrebe za korištenjem četkica i prstenova.

Kada se rotor rotira, u namotajima statora pojavljuje se emf. To se događa jer nastaje vrtložno električno polje. Moderni generatori su veoma velike mašine. Štaviše, sa takvim dimenzijama (nekoliko metara) neki od najvažnijih unutrašnjih delova izrađuju se sa milimetarskom preciznošću.

Transformatori

Generatori koji se nalaze u elektranama proizvode vrlo snažan EMF. U praksi je takva napetost rijetko potrebna. Stoga se takav napon mora pretvoriti.

Za pretvaranje napona koriste se uređaji koji se nazivaju transformatori. Transformatori mogu povećati ili smanjiti napon. Postoje i stabilizatori koji ne povećavaju niti smanjuju napon.

Razmotrite dizajn transformatora na sljedećoj slici.

Simbol transformatora:

Dizajn i rad transformatora

Transformator se sastoji od dva namotaja sa žičanim namotajima. Ove zavojnice su postavljene na čelično jezgro. Jezgro nije monolitno, već je sastavljeno od tankih ploča.

Jedan od namotaja naziva se primarnim. Na ovaj namotaj je povezan naizmenični napon koji dolazi iz generatora i koji treba da se pretvori. Drugi namotaj se naziva sekundarni namotaj. Na njega je priključeno opterećenje. Opterećenje su svi uređaji i uređaji koji troše energiju.

Sljedeća slika prikazuje simbol transformatora.

slika

Rad transformatora zasniva se na fenomenu elektromagnetne indukcije. Kada naizmjenična struja prolazi kroz primarni namot, u jezgri se stvara naizmjenični magnetni tok. A budući da je jezgro uobičajeno, magnetni fluks inducira struju u drugoj zavojnici.

Primarni namotaj transformatora ima N 1 zavoja, njegova ukupna indukovana emf jednaka je e 1 = N 1 e, gdje je e trenutna vrijednost indukovane emf u svim zavojima. e je isti za sve zavoje oba namotaja.

Sekundarni namotaj ima N 2 zavoja. U njemu se indukuje EMF e 2 = N 2 e.

Dakle: e 1 / e 2 = N 1 / N 2.

Otpor namotaja zanemarujemo. Posljedično, vrijednosti inducirane emf i napona će biti približno jednake po veličini: |u 1 |≈|e 1 |.

Poglavlje 5. PROIZVODNJA, PRIJENOS I UPOTREBA ELEKTRIČNE ENERGIJE

Električna energija ima neosporne prednosti u odnosu na sve druge vrste energije. Može se prenijeti žicom na velike udaljenosti s relativno malim gubicima i pogodno distribuirati među potrošačima. Glavna stvar je da se ova energija, uz pomoć prilično jednostavnih uređaja, može lako pretvoriti u bilo koje druge oblike: mehaničke, unutrašnje (zagrijavanje tijela), svjetlosnu energiju itd.

Naizmjenična struja, za razliku od jednosmjerne struje, ima prednost u tome što se napon i struja mogu pretvoriti (transformirati) u vrlo širokom rasponu bez gotovo nikakvih gubitaka energije. Takve transformacije su neophodne u mnogim električnim i radiotehničkim uređajima. Ali transformacija napona i struje je posebno neophodna kada se električna energija prenosi na velike udaljenosti.

§ 37 PROIZVODNJA ELEKTRIČNE ENERGIJE

Električna struja se stvara u generatorima - uređajima koji pretvaraju energiju jedne ili druge vrste u električnu energiju. Generatori uključuju galvanske ćelije, elektrostatičke mašine, termoelemente 1, solarne panele, itd. Istražuju se mogućnosti stvaranja fundamentalno novih tipova generatora.

1 Termoelementi koriste svojstvo dva kontakta od različitih materijala kako bi stvorili emf zbog temperaturne razlike između kontakata.

Na primjer, razvijaju se takozvane gorivne ćelije u kojima se energija oslobođena kao rezultat reakcije vodika s kisikom direktno pretvara u električnu energiju.

Obim primjene svakog od navedenih tipova generatora električne energije određen je njihovim karakteristikama. Dakle, elektrostatičke mašine stvaraju veliku potencijalnu razliku, ali nisu u stanju da stvore bilo kakvu značajnu struju u kolu. Galvanske ćelije mogu proizvesti veliku struju, ali njihovo trajanje je kratko.

Glavnu ulogu u našem vremenu imaju elektromehanički indukcijski generatori izmjenične struje. U ovim generatorima mehanička energija se pretvara u električnu energiju. Njihovo djelovanje zasniva se na fenomenu elektromagnetne indukcije. Takvi generatori imaju relativno jednostavan dizajn i omogućavaju dobivanje velikih struja na dovoljno visokom naponu.

U budućnosti, kada se govori o generatorima, mislićemo na indukcijske elektromehaničke generatore.

Alternator. Princip rada generatora naizmjenične struje je već razmotren u § 31.

Danas postoji mnogo različitih tipova indukcijskih generatora. Ali svi se sastoje od istih osnovnih dijelova. Ovo je, prvo, elektromagnet ili permanentni magnet koji stvara magnetsko polje, i, drugo, namotaj u kojem se inducira naizmjenični EMF (u razmatranom modelu generatora to je rotirajući okvir). Budući da se EMF inducirana u serijski povezanim zavojima zbraja, amplituda inducirane EMF u okviru je proporcionalna broju njegovih zavoja. Takođe je proporcionalan amplitudi naizmeničnog magnetnog fluksa (F m = BS) kroz svaki obrt (videti § 31).

Za postizanje velikog magnetskog fluksa, generatori koriste poseban magnetni sistem koji se sastoji od dvije jezgre izrađene od električnog čelika. Namotaji koji stvaraju magnetsko polje

nalaze se u utorima jedne jezgre, a namotaji u kojima se indukuje EMF nalaze se u utorima druge. Jedna od jezgri (obično unutarnja) zajedno s namotom rotira oko horizontalne ili vertikalne ose. Zato se i zove rotor. Stacionarno jezgro sa namotajem naziva se stator. Razmak između jezgra statora i rotora je napravljen što manjim kako bi se povećao fluks vektora magnetske indukcije.

U modelu generatora prikazanom na slici 5.1 rotira se žičani okvir, koji je rotor (bez željeznog jezgra). Magnetno polje stvara stacionarni permanentni magnet. Naravno, možete učiniti suprotno: rotirati magnet i ostaviti okvir nepomičan.

U velikim industrijskim generatorima rotira se elektromagnet, koji je rotor, a namotaji u kojima se indukuje EMF postavljaju se u bazu statora i ostaju nepomični. Činjenica je da se struja mora dovoditi u rotor ili ukloniti iz namota rotora u vanjski krug pomoću kliznih kontakata. Da bi se to postiglo, rotor je opremljen kliznim prstenovima pričvršćenim na krajeve njegovog namotaja (slika 5.2). Fiksne ploče - četke - su pritisnute na prstenove i povezuju namotaj rotora sa vanjskim krugom. Jačina struje u namotajima elektromagneta koji stvara magnetsko polje znatno je manja od struje koju generator dovodi u vanjski krug. Stoga je prikladnije ukloniti generiranu struju iz stacionarnih namotaja, a kroz klizne kontakte dovoditi relativno slabu struju na rotirajući elektromagnet. Ovu struju stvara poseban generator istosmjerne struje (uzbuđivač) koji se nalazi na istoj osovini.

U generatorima male snage, magnetsko polje stvara rotirajući permanentni magnet. U ovom slučaju prstenovi i četke uopće nisu potrebni.

Pojava EMF-a u stacionarnim namotajima statora objašnjava se pojavom vrtložnog električnog polja u njima, nastalog promjenom magnetskog fluksa kada se rotor rotira.

Sadržaj lekcije beleške sa lekcija podrška okvirnoj prezentaciji lekcija metode ubrzanja interaktivne tehnologije Vježbajte zadaci i vježbe radionice za samotestiranje, obuke, slučajevi, potrage domaća zadaća diskusija pitanja retorička pitanja učenika Ilustracije audio, video i multimedija fotografije, slike, grafike, tabele, dijagrami, humor, anegdote, vicevi, stripovi, parabole, izreke, ukrštene reči, citati Dodaci sažetakačlanci trikovi za radoznale jaslice udžbenici osnovni i dodatni rječnik pojmova ostalo Poboljšanje udžbenika i lekcijaispravljanje grešaka u udžbeniku ažuriranje fragmenta u udžbeniku, elementi inovacije u lekciji, zamjena zastarjelog znanja novim Samo za nastavnike savršene lekcije kalendarski plan za godinu; Integrisane lekcije

Pretvaranje mehaničke energije u električnu energiju. Pojava razlike potencijala na krajevima vodiča koji se kreće u magnetskom polju omogućava korištenje ove pojave za proizvodnju električne struje. Industrijski generatori električne energije rade na ovom principu u termo, nuklearnim i hidroelektranama. U njima je translacijsko kretanje vodiča zamijenjeno pogodnijim rotacijskim.

Odakle dolazi energija za razdvajanje naelektrisanja i pojavu EMF u generatoru? Na kraju krajeva, magnetsko polje ne radi na pokretnim nabojima, jer je rad sile uvijek okomit na vektor brzine i jednak je nuli. Rad odvajanja naelektrisanja u pokretnim provodnicima elektromagnetskog generatora kod termoelektrana se obavlja usled mehaničke energije pritiska pare na lopatice parne turbine u hidroelektranama ovaj rad se obavlja zahvaljujući mehaničkoj energiji vode rotirajuće hidraulične turbine koje imaju zajedničku osovinu sa generatorom. U ovom procesu, magnetsko polje je samo posrednik koji uzrokuje razdvajanje naboja. Nije sila koja djeluje iz magnetnog polja ta koja djeluje kao vanjska sila, već sile koje pokreću rotor generatora u rotaciju.

U našoj zemlji se proizvode i koriste najmoćniji generatori električne energije na svijetu.

MHD generator. Najčešći način proizvodnje električne energije u termoelektranama je prilično složen. Prvo se gorivo sagorijeva u peći parnog kotla kako bi se proizvela para. Para se zatim usmjerava na lopatice turbine i pokreće ih. Konačno, elektromehanički generator pretvara mehaničku energiju primljenu iz turbine u električnu energiju. U svakoj fazi pretvaranja jedne vrste energije u drugu dolazi do značajnih gubitaka energije. Kao rezultat toga, efikasnost termoelektrana obično ne prelazi 35-40%. To znači da se oko 60-65% uglja, nafte ili plina uzalud sagorijeva u pećima.

Budući da efikasnost bilo kojeg toplotnog motora idealno ne prelazi

gdje je temperatura grijača, a temperatura hladnjaka, tada je najvažniji zadatak u razvoju novih metoda konverzije energije povećanje temperature radnog fluida.

Značajno povećanje temperature radnog fluida može se postići u magnetogasdinamičkim generatorima električne energije, skraćeno MHD generatori.

Konstrukcijski dijagram MHD generatora prikazan je na slici 90. U komori za sagorevanje, pri sagorevanju nafte, kerozina ili prirodnog gasa, stvara se visoka temperatura (2000-3000 K) pri kojoj se gasoviti produkti sagorevanja jonizuju, formirajući elektron. -jonska plazma. Da bi se povećala električna provodljivost plazme, u komoru za sagorevanje unose se lako jonizujuće supstance: kalcijum, natrijum, cezijum. Vruća plazma se kreće duž kanala koji se širi nekoliko metara, u kojem je njena unutrašnja

Rice. 90. Dijagram dizajna MHD generatora

energija se pretvara u kinetičku energiju i brzina se povećava na 2000 m/s ili više. Poput metalnog provodnika, plazma je generalno neutralna, ali kada leti u područje jakog magnetnog polja, njene sastavne čestice različitih znakova se odvajaju pod uticajem sile, kao što je prikazano na slici 90. Elektroni, koji su stigli do donje elektrode, kreću se u vanjskom kolu duž otpora opterećenja do druge elektrode, gdje se neutraliziraju pozitivni ioni. Snaga oslobođena u vanjskom kolu može se koristiti za različite praktične potrebe.

U stanju mirovanja, kada je vanjsko kolo otvoreno između elektroda, javlja se najveća razlika potencijala, jednaka EMF. Ovisno o dizajnu generatora, može doseći nekoliko stotina ili hiljada volti.

U MHD generatoru samo se plazma jako zagrijava i nema pokretnih dijelova koji su, poput lopatica turbine, istovremeno izloženi visokom mehaničkom naprezanju i visokim temperaturama. Mogućnost upotrebe vatrostalnih materijala i primjene hlađenja stacionarnih metalnih dijelova u kontaktu sa plazmom omogućava povećanje temperature radnog fluida, a time i efikasnosti instalacije. Za temperaturu plazme jednaku ulaznoj i izlaznoj, teoretska vrijednost efikasnosti je približno 90%. Međutim, u realnim uslovima temperatura izduvnih gasova na izlazu iz kanala je veća od 300 K. Ali ako se istrošeni i više ne jonizovani produkti sagorevanja koriste za proizvodnju pare i pogon turbine konvencionalne električne mašine generatora, tada će stvarna efikasnost cijele instalacije biti 50-60%. A to je skoro dvostruko više od stvarne efikasnosti termoelektrana. Posljedično, uz istu potrošnju goriva, MHD generatori mogu proizvesti dvostruko više električne energije.

Još jedna prednost MHD generatora je ta što mogu proizvesti punu snagu, mjerenu stotinama miliona vati, u roku od samo nekoliko sekundi od pokretanja. Stoga je korisno koristiti MHD generatore kao rezervne izvore električne energije u slučaju naglog povećanja potrošnje energije u elektroenergetskim sistemima.

Visoka efikasnost, jednostavnost dizajna, male dimenzije MHD generatora velike snage omogućavaju nam da se nadamo da će se, kada se njihov glavni nedostatak - relativno kratak vijek trajanja uzrokovan trošenjem zidova mlaznice - prevlada, početi široko koristiti za proizvodnju električne energije u industrijskim razmjerima.

Prva pilot industrijska elektrana sa MHD generatorom snage 25.000.000 W puštena je u rad u našoj zemlji 1971. godine.