لا يتم دائمًا استخدام الطاقة القادمة من خطوط الكهرباء في شكلها النقي. لأداء مهام محددة ، يتم تحويلها بواسطة الأجهزة الكهربائية التي تغير معلمة واحدة أو أكثر - نوع الجهد والتردد وغيرها.
محولات الكهرباء: التصنيف
يتم تصنيف هذه الأجهزة وفقًا لعدة معايير:
- نوع من التحول.
- نوع البناء.
- سهولة الإدارة.
المعلمات التي تتغير
المعلمات التالية قابلة للتحويل:
- نوع الجهد - من التيار المتردد إلى التيار المستمر والعكس صحيح.
- قيم سعة التيار والجهد.
- تكرار.
أنواع البناء
وتنقسم هذه الأجهزة إلى أجهزة كهربائية وأشباه موصلات.
تتكون الآلة الكهربائية (الدوارة) من جهازين ، أحدهما محرك والآخر مشغل. على سبيل المثال ، لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر ، يتم استخدام محرك تحريضي (محرك) ومولد تيار مستمر (منفذ). عيبها هو حجمها الكبير ووزنها. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الكفاءة الإجمالية للحزمة التكنولوجية أقل من كفاءة الآلة الكهربائية المفردة.
تُبنى محولات أشباه الموصلات (الساكنة) على أساس الدوائر الكهربائية التي تتكون من أشباه الموصلات أو عناصر المصباح. كفاءتها أعلى ، وحجمها ووزنها صغيران ، لكن جودة الكهرباء عند الخرج منخفضة.
مُدار وغير مُدار
إذا تم إصلاح حجم التغيير في معلمة الطاقة الكهربائية ، فسيتم استخدام محول غير متحكم فيه. يتم استخدام هذه الأجهزة في المراحل الأولى من إمدادات الطاقة. مثال على ذلك محول طاقة يخفض جهد التيار الكهربائي من 220 إلى 12 فولت.
المحولات ذات المعلمات المتغيرة هي مشغلات في دوائر كهربائية يتم التحكم فيها. على سبيل المثال ، من خلال تغيير تردد جهد الإمداد ، يتم تنظيم سرعة دوران المحركات غير المتزامنة.
محولات الطاقة: أمثلة على الأجهزة
يمكن أن تؤدي المحولات وظيفة واحدة أو عدة وظائف.
تغيير نوع الجهد
تلك الأجهزة التي تحول التيار المتردد إلى تيار مباشر تسمى المقومات. على العكس من ذلك - العاكسون.
إذا كان هذا جهازًا آليًا كهربائيًا ، فإن المعدل يتكون من محرك تيار متردد غير متزامن يقوم بتدوير الدوار لمولد التيار المستمر. لا يوجد اتصال كهربائي بين خطوط الإدخال والإخراج.
النوع الأكثر شيوعًا لدائرة المعدل الثابت هو جسر الصمام الثنائي. لها أربعة عناصر (ثنائيات) بتوصيل أحادي الاتجاه ، متصلة في اتجاهين متعاكسين. بعد ذلك ، يتم وضع مكثف إلكتروليتي بالضرورة ، مما يعمل على تنعيم الجهد النابض.
يوجد تصميم هجين يجمع بين آلة كهربائية ومقوم ثابت. هذا مولد للسيارات ، وهو عبارة عن آلة تيار متردد ، يتم توصيل لفات الجزء الثابت منها بجسر مقوم بمكثف.
تستخدم دوائر العاكس لبدء مولد تذبذب مستمر (هزاز متعدد) مبني على الثايرستور أو الترانزستورات. هم أساس محولات التردد.
تغيير قيم السعة
هذه كلها أنواع من المحولات - تنحى ، تصعيد ، ثقل.
تسمى المحولات المتحكم بها ريوستاتس. إذا تم توصيلهم بالتوازي مع مصدر الكهرباء ، فإنهم يغيرون الجهد. في السلسلة - الحالي.
لامتصاص الحرارة المنبعثة أثناء تشغيل محولات الشبكة القوية ذات الجهد العالي ، يتم استخدام أنظمة التبريد السائل (الزيت).
تغيير التردد
محولات التردد كهربائية (دوارة) وثابتة.
مشغل محولات التردد الدوارة هو مولد ثلاثي الطور غير متزامن عالي التردد. يقوم الدوار الخاص بها بتدوير محرك كهربائي للتيار المباشر أو المتردد. مثل المعدل الدوار ، لا يوجد اتصال كهربائي بين خطوط الإدخال والإخراج.
يتم التحكم في الدوائر العاكس المستخدمة في محولات التردد من النوع الثابت وعدم التحكم فيها. تسمح لك زيادة التردد بتقليل حجم الأجهزة. محول يعمل عند 400 هرتز أصغر بثماني مرات من محول يعمل عند 50 هرتز. تستخدم هذه الخاصية لبناء محولات اللحام المدمجة.
هناك ثلاث طرق رئيسية لتحويل الطاقة. أولها الحصول على الطاقة الحرارية عن طريق حرق الوقود (من أصل أحفوري أو نباتي) واستهلاكه للتدفئة المباشرة للمباني السكنية والمدارس والمؤسسات ، وما إلى ذلك. الطريقة الثانية هي تحويل الطاقة الحرارية الموجودة في الوقود إلى عمل ميكانيكي ، على سبيل المثال ، عند استخدام منتجات تقطير الزيت لضمان حركة مختلف المعدات والسيارات والجرارات والقطارات والطائرات وما إلى ذلك. الطريقة الثالثة هي تحويل الحرارة المنبعثة أثناء احتراق الوقود أو الانشطار النووي إلى طاقة كهربائية ، يليه استهلاكه سواء لإنتاج الحرارة أو لأداء الأعمال الميكانيكية.
يتم الحصول على الكهرباء أيضًا عن طريق تحويل طاقة المياه المتساقطة. وهكذا تلعب الكهرباء دور الوسيط بين مصادر الطاقة ومستهلكيها (الشكل 9.1). فكما يؤدي الوسيط في السوق إلى ارتفاع الأسعار ، كذلك يؤدي استهلاك الطاقة على شكل كهرباء إلى ارتفاع الأسعار بسبب الخسائر في تحويل نوع من الطاقة إلى نوع آخر. في الوقت نفسه ، يعد تحويل أشكال مختلفة من الطاقة إلى طاقة كهربائية أمرًا مريحًا وعمليًا ، وفي بعض الأحيان يكون هذا هو الطريقة الوحيدة الممكنة لاستهلاك حقيقي للطاقة. في بعض الحالات ، من المستحيل ببساطة استخدام الطاقة بكفاءة دون تحويلها إلى كهرباء. قبل اكتشاف الكهرباء ، تم استخدام طاقة المياه المتساقطة (الطاقة الكهرومائية) لضمان حركة الأجهزة الميكانيكية: آلات الغزل ، والمطاحن ، والمناشر ، وما إلى ذلك. بعد تحويل الطاقة الكهرومائية إلى طاقة كهربائية ، توسع نطاق التطبيق بشكل كبير ، و أصبح من الممكن استهلاكه على مسافات كبيرة من المصدر. الطاقة الانشطارية لنواة اليورانيوم ، على سبيل المثال ، لا يمكن استخدامها مباشرة دون تحويلها إلى طاقة كهربائية.
لطالما استخدم الوقود الأحفوري ، على عكس المصادر المائية ، فقط للتدفئة والإضاءة ، وليس لتشغيل الآليات المختلفة. تم حرق الحطب والفحم ، والجفت المجفف في كثير من الأحيان ، لتدفئة المباني السكنية والمباني العامة والصناعية. بالإضافة إلى ذلك ، كان الفحم يستخدم ويستخدم في صهر المعادن. تم سكب زيت الفحم ، الذي تم الحصول عليه عن طريق تقطير الفحم ، في المصابيح. فقط بعد اختراع المحرك البخاري في القرن الثامن عشر. تم الكشف عن إمكانات هذا الوقود الأحفوري حقًا ، والذي أصبح مصدرًا ليس فقط للحرارة والضوء ، ولكن أيضًا لحركة الآليات والآلات المختلفة. كانت هناك قاطرات وسفن بخارية بمحركات بخارية تعمل بالفحم. في بداية القرن العشرين. بدأ حرق الفحم في أفران غلايات محطات توليد الكهرباء لإنتاج الكهرباء.
في الوقت الحاضر ، يلعب الوقود الأحفوري دورًا مهمًا للغاية. يوفر الحرارة والضوء ، وهو أحد المصادر الرئيسية للكهرباء والطاقة الميكانيكية لتوفير أسطول ضخم من العديد من السيارات وأنماط النقل المختلفة. لا ينبغي أن ننسى أن المواد الخام العضوية الأحفورية تستهلك بكميات ضخمة من قبل الصناعة الكيميائية لإنتاج مجموعة متنوعة من المنتجات المفيدة والقيمة.
الواجب المنزلي ج. 15-17 ، 83-97. ج. 308-310.
الطاقة ، من الكلمة اليونانية energeia - نشاط أو فعل ، هي مقياس عام لأنواع مختلفة من الحركة والتفاعل.
في العلوم الطبيعية ، تتميز الأنواع التالية من الطاقة: الميكانيكية ، الحرارية ، الكهربائية ، الكيميائية ، المغناطيسية ، الكهرومغناطيسية ، النووية ، الجاذبية. لا يستبعد العلم الحديث وجود أنواع أخرى من الطاقة.
الطاقة هي ثمرة الفكر البشري ، خلقت لوصف مختلف الظواهر الطبيعية.
تُقاس الطاقة بالجول (J). تستخدم السعرات الحرارية لقياس الطاقة الحرارية ، 1 كالوري = 4.18 جول ، والطاقة الكهربائية تقاس بالكيلوواط * ساعة = 3.6 * 10 6 جول = 3.6 ميجا جول ، والطاقة الميكانيكية تقاس بالكيلو جرام * م ، 1 كجم * م = 9.8 ج.
تمييز طاقة الكون الكبير والصغير والطاقة الداخلية.
الطاقة الحركية- نتيجة تغيير في حالة حركة الأجسام المادية.
الطاقة الكامنة- نتيجة تغيير موضع اجزاء هذا النظام.
طرق تحويل الطاقة:
قانون الحفاظ على الطاقة - الطاقة لا تنشأ ولا تدمر ، بل تنتقل من شكل إلى آخر. يميز بين طاقة الحركة المنظمة (الحرة - الميكانيكية والكيميائية والكهربائية والكهرومغناطيسية والنووية) وطاقة الحركة الفوضوية - الحرارة.
في الوقت الحالي ، لا توجد طرق للتحويل المباشر للطاقة النووية إلى طاقة كهربائية وميكانيكية ؛ يجب على المرء أن يمر أولاً بمرحلة تحويل الطاقة إلى طاقة حرارية ، ثم إلى طاقة ميكانيكية وكهربائية.
يحدد العلم الحديث 4 قوى تحدد التنوع الكامل للعالم: الجاذبية ، والقوى الكهرومغناطيسية والنووية - القوية والضعيفة. كل من هذه القوى تتميز بثابت عالمي:
قوة الجاذبية - جم \ u003d 6 * 10 -39.
القوى الكهرومغناطيسية - e \ u003d 1/137.
تفاعلات نووية قوية - S = 1.
تفاعلات نووية ضعيفة - ث = 3 * 10 -12.
جميع الثوابت الفيزيائية الأخرى مشتقة من هذه الثوابت.
منذ أكثر من 20 مليار سنة ، تشكل الكون ، وطاقة "الانفجار العظيم" - "ولدت" الطاقة التي تشكل أساس حياتنا ، و "ولدت" الشمس والأرض. أدت طاقة الشمس إلى تكوين احتياطيات من موارد الوقود على الأرض ، فهي تجبر الماء والكتل الهوائية على التحرك باستمرار على الأرض. تشارك الطاقة الحرارية للنواة الساخنة للأرض أيضًا في تدوير المادة وتحويل الطاقة.
سعت البشرية منذ بداية تاريخها إلى إتقان الطاقة لمصالحها الخاصة. مراحل "إتقان" الطاقة:
قوة عضلات الحيوانات
قوة الرياح والمياه
طاقة البخار
كهرباء
الطاقة النووية.
في الكون ، هناك عمليات تحويل للطاقة من نوع إلى آخر على نطاق واسع. الإنسانية في بداية طريق فهم هذه العمليات.
يتم تحويل الطاقة الميكانيكية إلى حرارة - عن طريق الاحتكاك ، إلى مادة كيميائية - عن طريق تدمير بنية المادة ، والضغط ، إلى طاقة كهربائية - عن طريق تغيير المجال الكهرومغناطيسي للمولد.
يتم تحويل الطاقة الحرارية إلى مادة كيميائية ، إلى طاقة حركية للحركة ، ويتم تحويل هذه الطاقة إلى طاقة ميكانيكية (توربين) ، إلى طاقة كهربائية (emf حراري)
يمكن تحويل الطاقة الكيميائية إلى ميكانيكية (انفجار) ، حرارية (حرارة تفاعل) ، كهربائية (بطاريات).
يمكن تحويل الطاقة الكهربائية إلى ميكانيكية (محرك كهربائي) ، كيميائية (تحليل كهربائي) ، كهرومغناطيسية (مغناطيس كهربائي).
الطاقة الكهرومغناطيسية - طاقة الشمس - في الحرارة (تسخين المياه) ، إلى الكهرباء (التأثير الكهروضوئي ← الطاقة الشمسية) ، إلى الطاقة الميكانيكية (رنين الهاتف).
الطاقة النووية → إلى كيميائي ، حراري ، ميكانيكي (انفجار) ، انشطار متحكم به (مفاعل) → كيميائي + حراري.
منتج (جهاز) كهربائي يحول الطاقة الكهربائية بقيمة معلمة واحدة و (أو) مؤشرات الجودة إلى طاقة كهربائية مع قيم معلمات أخرى و (أو) مؤشرات الجودة. ملحوظة.… …
محول الطاقة الكهربائية- 4.محول محول الطاقة الكهربائية محول الكهرباء منتج كهربائي (جهاز) يقوم بتحويل الطاقة الكهربائية بنفس قيم المعلمات و (أو) مؤشرات الجودة إلى طاقة كهربائية باستخدام ... ...
محول الطاقة الكهربائية،- 2 محول طاقة كهربائية ، محول طاقة: جهاز كهربائي يحول الطاقة الكهربائية بقيمة معلمة واحدة و / أو مؤشرات الجودة إلى طاقة كهربائية بقيم أخرى ... ... قاموس - كتاب مرجعي للمصطلحات المعيارية والتقنية
محول الطاقة الكهربائية- - منتج (جهاز) كهربائي يحول الطاقة الكهربائية بقيمة معلمة واحدة و (أو) مؤشرات الجودة إلى طاقة كهربائية مع قيم معلمات أخرى و (أو) مؤشرات الجودة. GOST 18311 80 ... صناعة الطاقة التجارية. مرجع القاموس
محول الطاقة الكهربائية- 1. منتج كهربائي (جهاز) يحول الطاقة الكهربائية بقيمة معلمة واحدة و (أو) مؤشرات الجودة إلى طاقة كهربائية مع قيم معلمات أخرى و (أو) مؤشرات الجودة المستخدمة في ... ... قاموس الاتصالات
محول الطاقة الكهربائية (محول الكهرباء)- اللغة الإنجليزية: محول الكهرباء منتج كهربائي (جهاز) يحول الطاقة الكهربائية بقيمة معلمة واحدة و (أو) مؤشرات الجودة إلى طاقة كهربائية مع قيم معلمات أخرى ونطاق (أو) مؤشرات ... ... قاموس البناء
GOST R 54130-2010: جودة الطاقة الكهربائية. المصطلحات والتعريفات- المصطلحات GOST R 54130 2010: جودة الطاقة الكهربائية. المصطلحات والتعريفات المستند الأصلي: Amplitude die schnelle VergroRerung der Spannung 87 تعريفات المصطلحات من وثائق مختلفة: Amplitude die schnelle VergroRerung der… ... قاموس - كتاب مرجعي للمصطلحات المعيارية والتقنية
محولات طاقة البلازما الحرارية إلى طاقة كهربائية. طاقة. هناك نوعان من P. و. ه. ه. مولد مغناطيسي هيدروديناميكي ومحول حراري. قاموس موسوعي فيزيائي. موسكو: الموسوعة السوفيتية. رئيس التحرير … موسوعة فيزيائية
محولات الطاقة الحرارية للبلازما (انظر البلازما) إلى طاقة كهربائية. هناك نوعان من P. و. ه. ه. مولد مغناطيسي هيدروديناميكي ومحول طاقة حراري ... الموسوعة السوفيتية العظمى
تحويل التردد- محول التردد محول الطاقة الكهربائية بالتيار المتردد الذي يحول الطاقة الكهربائية مع تغيير التردد [OST 45.55 99] الطاقة الكهربائية لمحول التردد EN ... ... ... دليل المترجم الفني
طاقة (غرام. طاقة-النشاط) هو مصدر الحياة وأساس ووسيلة التحكم في جميع النظم الطبيعية والاجتماعية. الطاقة - إحدى الخصائص الأساسية للمادة - القدرة على إنتاج العمل ؛ بمعنى واسع - القوة.
من الواضح أن قوانين تحويل الطاقة تتجلى في جميع العمليات التي تحدث في الطبيعة والمجتمع ، بما في ذلك الاقتصاد والثقافة والعلوم والفن. الطاقة هي القوة الدافعة للكون. عنصر الطاقة في كل شيء: في المادة والمعلومات والأعمال الفنية والروح البشرية.
القوانين الأساسية للديناميكا الحرارية لها أهمية عالمية في الطبيعة. أي نظام طبيعي أو اصطناعي لا يخضع لهذه القوانين محكوم عليه بالفشل. ولكن لإدارة عمليات الطاقة ، أولاً وقبل كل شيء ، من الضروري فهم دور الطاقة في النظم البيئية. ستساعد معرفة أنماط تدفقات الطاقة في النظم البيئية الطبيعية على التنبؤ بمستقبل الأنظمة البشرية.
من الواضح أن المستقبل يعتمد على تكامل الطاقة والاقتصاد والبيئة (ثلاثة "هـ") في نظام واحد من الظواهر والعمليات المترابطة. تتطلب دراسة هذه الأنظمة نهجًا منهجيًا وطاقيًا ، لأن الطاقة هي الأساس الذي يسمح بنقل القيم الطبيعية إلى فئة القيم الاقتصادية ، ويتم تقييم القيم الاقتصادية من وجهة نظر البيئة.
يمكن أن تكون النظم البيئية الطبيعية بمثابة نموذج للمبادئ العامة للإدارة القائمة على عمليات الطاقة. هذه الأنظمة موجودة على الأرض منذ ملايين السنين. بعد دراسة النظم الطبيعية ، يمكن للمرء أن يتعلم العديد من القوانين الصالحة للأنظمة البيئية البشرية.
يحتوي الطعام الناتج عن نشاط التمثيل الضوئي للنباتات الخضراء على الطاقة الكامنة للروابط الكيميائية ، والتي ، عندما تستهلكها الكائنات الحية ، يتم تحويلها إلى أشكال أخرى من الطاقة.
تقوم الحيوانات ، التي تمتص طاقة الطعام ، بتحويل معظمها إلى حرارة ، والجزء الأصغر إلى طاقة كيميائية كامنة.
توجد الطاقة بأشكال وأنواع عديدة: الطاقة الشمسية ، والحرارية ، والكيميائية ، والكهربائية ، والنووية ، وطاقة الرياح ، والمياه ، إلخ. . تختلف أشكال الطاقة في قدرتها على إنتاج عمل مفيد. يمكن أن تنتج طاقة الرياح الضعيفة ، وركوب الأمواج ، والمصادر الحرارية الأرضية منخفضة الطاقة قدراً ضئيلاً من العمل. تتمتع أشكال الطاقة المركزة (النفط والفحم وما إلى ذلك) بقدرة عمل عالية. تتميز طاقة ضوء الشمس ، مقارنةً بطاقة الوقود الأحفوري ، بكفاءة منخفضة ، وبالمقارنة مع حرارة درجات الحرارة المنخفضة المشتتة ، فهي تتمتع بكفاءة عالية. تختلف جودة الطاقة المركزة في الكتلة الحيوية للنباتات والحيوانات والوقود عن جودة الطاقة الحرارية المشتتة.
جودة الطاقة يميز قدرته على القيام بالعمل ، أي قوتها (غرام. السابق-أعلى درجة، بالتالي-عمل).
إكسيرجي - هذا هو الحد الأقصى من العمل الذي يؤديه النظام الديناميكي الحراري أثناء الانتقال من حالة معينة إلى حالة توازن فيزيائي مع البيئة. Exergy هو الحصة المفيدة من الطاقة التي تدخل في عملية ما ، والتي يتم تحديد قيمتها من خلال درجة اختلاف بعض معلمات النظام من قيمته في البيئة.
لخلق طاقة عالية الجودة ، هناك حاجة إلى طاقة أقل جودة.
يشكل تدفق الطاقة الشمسية المتضمن في سلسلة التحولات في المحيط الحيوي ترتيبًا ويزيد من طاقة جزء معين من الطاقة.
لتكوين 1 كيلو كالوري من الكتلة الحيوية النباتية ، يلزم ما يقرب من 10 مرات أقل من السعرات الحرارية من ضوء الشمس من تكوين 1 كيلو كالوري من الكتلة الحيوية العاشبة. وحدة الكتلة الحيوية الحيوانية قادرة على القيام بعمل مماثل لعدد المرات أعلى من نفس الكتلة الحيوية النباتية.
في الواقع، تُقاس جودة الطاقة بطول المسار الذي قطعته من الشمس . تقوم طاقة التركيز العالي بقدر أكبر من العمل ، وتتحكم في عدد أكبر من العمليات. لتركيز الطاقة ، يجب أن تتفاعل أنواع مختلفة منها.
عند تطوير استراتيجية مستقبلية في الدولة وفي العالم ككل ، من الضروري الاسترشاد بالمبدأ الأكثر أهمية - استخدام طاقة بجودة تناسب العمل الذي يتم إنجازه . تستند معظم الإنجازات الاقتصادية إلى استخدام العديد من أشكال الطاقة الذكية أو التكميلية المخفية غير المباشرة ، والتي لا تؤخذ في الاعتبار في كثير من الأحيان في تقديرات تكلفة المنتج.
من الضروري وضع تدابير للحفاظ على كل من كمية ونوعية الطاقة.
الحفاظ على جودة الطاقة هي مهمة القضاء على التدهور غير الضروري للطاقة وخسائرها. يعد استرداد الحرارة باستخدام المضخات الحرارية في إنتاج الكهرباء مثالاً على تقنيات توفير الطاقة التي تمنع تبديد الطاقة وفقدها. انخفاض درجة الحرارة هي عملية مدمرة للطاقة ، و إعادة تدوير الحرارة - توفير الطاقة.
الطاقة هي الأساس الأكثر ملاءمة لتصنيف النظم البيئية. هناك أربعة أنواع أساسية من النظم البيئية:
1) مدفوعة بالشمس ، مدعومة قليلاً ؛
2) مدفوعة بالشمس ، مدعومة من مصادر طبيعية أخرى ؛
3) تقودها الشمس ويدعمها الإنسان ؛
4) مدفوعة بالوقود.
مع تفاقم أزمة الطاقة وارتفاع أسعار الوقود ، من المرجح أن يصبح الناس أكثر اهتمامًا باستخدام الطاقة الشمسية وتطوير تقنيات لتركيزها. ربما سيظهر في المستقبل نوع جديد من النظم البيئية - مدينة مدفوعة ليس فقط بطاقة الوقود ، ولكن أيضًا من الشمس.
في تطوره ، مر المجتمع البشري عبر جميع الأنواع الأربعة من النظم البيئية الموصوفة أعلاه.
الطاقة النظيفة – هي الطاقة عند خرج النظام في شكل منتجات بعد خصم جميع تكاليف الطاقة لتحويله.
يشار أحيانًا إلى طاقة التغذية الراجعة (Ew) المطلوبة للحفاظ على المخرجات على أنها عقوبة الطاقة .
المؤسسات الصناعية والطاقة والاتصالات والخيام العابرة هي المصادر الرئيسية لتلوث الطاقة في المناطق الصناعية والبيئة الحضرية والمساكن والمناطق الطبيعية.
لتلوث الطاقة تضمن:
ü الاهتزازات والتأثيرات الصوتية ؛
ü المجالات الكهرومغناطيسية والإشعاع.
ü التعرض للنويدات المشعة والإشعاع المؤين.
