Генерирование электрической энергии. Трансформатор. 11 класс

Генерирование электрической энергии. Трансформатор.

Практически вся жизнь человека в быту связана с электричеством. А что будет, если его не станет?

Как наша прожила б планета, Как люди жили бы на ней Без теплоты, магнита, света И электрических лучей?

А. Мицкевич

Как вы думаете, какой теме будет посвящен сегодняшний урок?

Преимущества электроэнергии перед всеми другими видами энергии

• Ее можно передавать по проводам на огромные расстояния со сравнительно малыми потерями
• Удобно распределять между потребителями
• С помощью достаточно простых устройств легко превратить в любые другие формы: механическую, внутреннюю (нагревание тел), энергию света и т. д.

Электрический ток

Постоянный

Переменный

• Переменным  называется  ток , периодически изменяющийся со временем.

Генераторы  — это электрические машины, преобразующие механическую энергию в электрическую .

электростатические

Гальванические

машины

элементы

солнечные

батареи

термобатареи

Область применения различных генераторов различна и определяется их характеристиками:

электростатические машины создают высокую разность потенциалов, но они не способны создать в цепи сколько-нибудь значимую силу тока.

Гальванические же элементы наоборот могут дать большой ток, но продолжительность их невелика.

В современной энергетике применяют индукционные генераторы переменного тока, в которых используется явление электромагнитной индукции. Такие генераторы позволяют получать большие токи при достаточно высоком напряжении.

Статор промышленного генератора  представляет собой стальную станину цилиндрической формы ( станина  — это основная несущая часть машины, на которой монтируются различные рабочие узлы, механизмы и прочее). Во внутренней его части прорезаются пазы, в которые укладывается  толстый медный провод . Именно в них и индуцируется переменный электрический ток при изменении пронизывающего их магнитного потока. Магнитное поле создается  ротором .

На тепловых электростанциях ротор генератора вращается с помощью паровой турбины, на гидроэлектростанциях — с помощью водяной турбины.

Ротор гидрогенератора имеет не одну, а несколько пар магнитных полюсов. 

Чем больше пар полюсов, тем больше частота переменного электрического тока, вырабатываемого генератором при данной скорости вращения ротора .

Электрическую энергию производят на  электростанциях

Но ее каким-то образом надо передать потребителям, часто находящимся очень далеко от станции. Для этого между станцией и потребителем строят  линии электропередач.

Чем дальше от электростанции находится потребитель тока, тем больше энергии тратится на нагревание проводов и тем меньше доходит до потребителя.

Закон Джоуля-Ленца

Уменьшение потерь

Уменьшения силы тока

в проводах

Уменьшение

сопротивления проводов

Увеличение напряжение

Уменьшение

Увеличение

удельного

площади

сопротивления

сечения

500 кВ

750 кВ

Волжская ГЭС

Саяно-Шушенская ГЭС

15,75 кВ

13,8 кВ

Москва

Трансформатор  — устройство, служащее для преобразования силы и напряжения переменного тока при неизменной частоте.

П. Н. Яблочков

26. 09. 1847 — 31. 03. 1894

Устройство трансформатора

1, то трансформатор понижающий Трансформатор сам, автоматически регулирует потребление энергии в зависимости от нагрузки во вторичной цепи. При рабочем ходе трансформатора происходит непрерывная передача энергии из первичной цепи во вторичную. " width="640"

Отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной называют  коэффициентом трансформации  k .

Если коэффициент трансформации:

• k
• k 1, то трансформатор понижающий

• Трансформатор сам, автоматически регулирует потребление энергии в зависимости от нагрузки во вторичной цепи.
• При рабочем ходе трансформатора происходит непрерывная передача энергии из первичной цепи во вторичную.

Применение трансформатора

Меры, принимаемые для уменьшения

потерь энергии в трансформаторе

• Сердечник делают замкнутым
• Обмотка низкого напряжения делается большего сечения
• Сердечник делают из изолированных пластин

Коэффициент полезного действия современных трансформаторов достигает 95 — 99%, а сдвиг фаз между колебаниями силы тока и напряжения близки к нулю.

Применение трансформатора

Применение трансформатора