Energija koja dolazi kroz dalekovode ne koristi se uvijek u svom čistom obliku. Za obavljanje određenih zadataka, pretvaraju ga električni uređaji koji mijenjaju jedan ili više parametara - vrstu napona, frekvenciju i druge.
Pretvarači električne energije: klasifikacija
Ovi uređaji su klasifikovani prema nekoliko kriterijuma:
- Vrsta transformacije.
- Vrsta konstrukcije.
- Upravljivost.
Parametri koji se mijenjaju
Sljedeći parametri su podložni transformaciji:
- Vrsta napona - od AC do DC i obrnuto.
- Amplitudne vrijednosti struje i napona.
- Frekvencija.
Vrste konstrukcije
Ovi uređaji se dijele na električne i poluvodičke.
Elektromašina (rotacioni) se sastoji od dve mašine, jedna je pogon, a druga aktuator. Na primjer, za pretvaranje AC u DC koriste se AC asinhroni motor (pogon) i DC generator (izvršilac). Njihov nedostatak je velika veličina i težina. Osim toga, ukupna efikasnost tehnološkog paketa je niža od one jedne električne mašine.
Poluprovodnički (statički) pretvarači se grade na bazi električnih kola koja se sastoje od poluvodičkih ili lampi. Njihova efikasnost je veća, veličina i težina su male, ali je kvalitet električne energije na izlazu nizak.
Upravljano i neupravljano
Ako je veličina promjene parametra električne energije fiksna, tada se koristi nekontrolirani pretvarač. Takvi uređaji se koriste u prvim fazama napajanja. Primjer je energetski transformator koji snižava mrežni napon sa 220 na 12 volti.
Pretvarači s promjenjivim parametrima su aktuatori u kontroliranim električnim krugovima. Na primjer, promjenom frekvencije napona napajanja regulira se brzina rotacije asinhronih motora.
Energetski pretvarači: primjeri uređaja
Pretvarači mogu obavljati jednu ili više funkcija.
Promijenite vrstu napona
Oni uređaji koji pretvaraju izmjeničnu struju u jednosmjernu zovu se ispravljači. Djelovanje naprotiv - pretvarači.
Ako se radi o električnom strojnom uređaju, tada se ispravljač sastoji od asinhronog AC motora koji rotira rotor DC generatora. Ulazni i izlazni vodovi nemaju električni kontakt.
Najčešći tip statičkog ispravljačkog kruga je diodni most. Sadrži četiri elementa (diode) jednosmjerne provodljivosti, spojene u suprotnim smjerovima. Nakon njega se nužno postavlja elektrolitički kondenzator, koji izglađuje pulsirajući napon.
Postoji hibridni dizajn koji kombinuje električnu mašinu i statički ispravljač. Ovo je automobilski alternator, koji je mašina naizmjenične struje, čiji su namotaji statora spojeni na ispravljački most s kondenzatorom.
Inverterska kola se koriste za pokretanje generatora kontinuiranih oscilacija (multivibratora) izgrađenog na tiristorima ili tranzistorima. Oni su osnova frekventnih pretvarača.
Promjena vrijednosti amplitude
To su sve vrste transformatora - silazni, pojačani, balastni.
Kontrolisani transformatori se nazivaju reostati. Ako su spojeni paralelno sa izvorom električne energije, mijenjaju napon. U seriji - struja.
Za apsorpciju topline koja se oslobađa tijekom rada snažnih visokonaponskih mrežnih transformatora koriste se tekući (uljni) sistemi za hlađenje.
Promjena frekvencije
Pretvarači frekvencije su i električni (rotacijski) i statički.
Pogon rotacionih frekventnih pretvarača je visokofrekventni asinhroni trofazni generator. Njegov rotor rotira elektromotor jednosmjerne ili naizmjenične struje. Poput rotacionog ispravljača, njegovi ulazni i izlazni vodovi nemaju električni kontakt.
Inverterski krugovi koji se koriste u statičkim frekventnim pretvaračima su kontrolirani i nekontrolirani. Povećanje frekvencije vam omogućava da smanjite veličinu uređaja. Transformator koji radi na 400 Hz je osam puta manji od transformatora koji radi na 50 Hz. Ovo svojstvo se koristi za izradu kompaktnih invertera za zavarivanje.
Postoje tri glavna načina za pretvaranje energije. Prvi od njih je dobijanje toplotne energije sagorevanjem goriva (fosilnog ili biljnog porekla) i njenom potrošnjom za direktno grejanje stambenih zgrada, škola, preduzeća itd. Drugi metod je pretvaranje toplotne energije sadržane u gorivu u mehanički rad. , na primjer, kada se koriste proizvodi destilacije ulja za osiguranje kretanja različite opreme, automobila, traktora, vozova, aviona itd. Treći način je pretvaranje topline koja se oslobađa pri sagorijevanju goriva ili nuklearne fisije u električnu energiju, nakon čega slijedi njegova potrošnja ili za proizvodnju topline ili za obavljanje mehaničkih radova.
Električna energija se takođe dobija pretvaranjem energije padajuće vode. Električna energija tako igra ulogu svojevrsnog posrednika između izvora energije i njenih potrošača (slika 9.1). Kao što posrednik na tržištu dovodi do viših cijena, tako i potrošnja energije u vidu električne energije dovodi do viših cijena zbog gubitaka u pretvaranju jedne vrste energije u drugu. Istovremeno, pretvaranje različitih oblika energije u električnu energiju je zgodno, praktično, a ponekad je to jedini mogući način stvarne potrošnje energije. U nekim slučajevima jednostavno je nemoguće efikasno koristiti energiju bez pretvaranja u električnu energiju. Prije otkrića električne energije, energija padajuće vode (hidroenergija) se koristila za osiguranje kretanja mehaničkih uređaja: strojeva za predenje, mlinova, pilana i dr. Nakon pretvorbe hidroenergije u električnu, opseg primjene se značajno proširio, a postalo je moguće konzumirati ga na znatnoj udaljenosti od izvora. Energija fisije jezgri uranijuma, na primjer, ne može se direktno koristiti bez pretvaranja u električnu energiju.
Fosilna goriva, za razliku od hidro izvora, dugo se koriste samo za grijanje i osvjetljenje, a ne za rad raznih mehanizama. Ogrevno drvo i ugalj, a često i sušeni treset, spaljivani su za grijanje stambenih, javnih i industrijskih objekata. Ugalj se, osim toga, koristio i koristi se za topljenje metala. Ugljeno ulje, dobijeno destilacijom uglja, sipano je u lampe. Tek nakon pronalaska parne mašine u XVIII veku. zaista je otkriven potencijal ovog fosilnog goriva, koje je postalo izvor ne samo topline i svjetlosti, već i pokreta raznih mehanizama i mašina. Postojale su lokomotive, parobrodi sa parnim mašinama koji su vozili na ugalj. Početkom XX veka. ugalj se počeo sagorevati u pećima kotlova elektrana za proizvodnju električne energije.
Trenutno fosilna goriva igraju izuzetno važnu ulogu. Obezbeđuje toplotu i svetlost, jedan je od glavnih izvora električne i mehaničke energije za obezbeđivanje ogromnog voznog parka brojnih automobila i raznih vidova transporta. Ne treba zaboraviti da se fosilne organske sirovine u velikim količinama troši u hemijskoj industriji za proizvodnju širokog spektra korisnih i vrijednih proizvoda.
Domaći zadatak c. 15-17, 83-97. c. 308-310.
Energija, od grčke riječi energeia - aktivnost ili djelovanje, je opća mjera raznih vrsta kretanja i interakcije.
U prirodnim naukama razlikuju se sljedeće vrste energije: mehanička, toplinska, električna, kemijska, magnetska, elektromagnetna, nuklearna, gravitacijska. Savremena nauka ne isključuje postojanje drugih vrsta energije.
Energija je plod ljudske misli, stvorena da opiše različite prirodne pojave.
Energija se mjeri u džulima (J). Kalorije se koriste za mjerenje toplotne energije, 1 cal = 4,18 J, električna energija se mjeri u kW * h = 3,6 * 10 6 J = 3,6 MJ, mehanička energija se mjeri u kg * m, 1 kg * m = 9,8 J.
Razlikovati energiju makrokosmosa, mikrokosmosa i unutrašnju energiju.
Kinetička energija- rezultat promjene stanja kretanja materijalnih tijela.
Potencijalna energija- rezultat promjene položaja dijelova ovog sistema.
Metode konverzije energije:
Zakon održanja energije – energija se ne stvara niti uništava, ona prelazi iz jednog oblika u drugi. Razlikovati energiju uređenog kretanja (slobodna - mehanička, hemijska, električna, elektromagnetna, nuklearna) i energiju haotičnog kretanja - toplotu.
Trenutno ne postoje metode za direktno pretvaranje nuklearne energije u električnu i mehaničku energiju, prvo se mora proći kroz fazu pretvaranja energije u toplotnu, a zatim u mehaničku i električnu energiju.
Moderna nauka identificira 4 sile koje određuju cjelokupnu raznolikost svijeta: gravitaciju, elektromagnetnu i nuklearnu – jaku i slabu. Svaku od ovih sila karakterizira svjetska konstanta:
Gravitaciona sila - g \u003d 6 * 10 -39.
Elektromagnetne sile - e \u003d 1/137.
Snažne nuklearne interakcije - S =1.
Slabe nuklearne interakcije - w =3*10 -12 .
Sve ostale fizičke konstante su izvedene iz ovih konstanti.
Prije više od 20 milijardi godina nastao je Univerzum, energija "velikog praska" - "porodila" energiju koja čini osnovu našeg života, "rodila" je Sunce i Zemlju. Energija Sunca dovela je do stvaranja rezervi izvora goriva na Zemlji, tjera vodene i zračne mase da se neprestano kreću po Zemlji. Toplotna energija toplog jezgra Zemlje također je uključena u cirkulaciju materije i konverziju energije.
Čovečanstvo je od početka svoje istorije nastojalo da ovlada energijom u sopstvenim interesima. Faze "ovladavanja" energijom:
mišićna snaga životinja
snaga vjetra, vode,
energija pare
struja
nuklearne energije.
U Univerzumu postoje procesi pretvaranja energije iz jedne vrste u drugu u ogromnim razmjerima. Čovječanstvo je na samom početku puta razumijevanja ovih procesa.
Mehanička energija se pretvara u toplotu - trenjem, u hemijsku - uništavanjem strukture materije, kompresijom, u električnu - promenom elektromagnetnog polja generatora.
Toplotna energija se pretvara u hemijsku, u kinetičku energiju kretanja, a ova energija se pretvara u mehaničku (turbina), u električnu (termo emf)
Hemijska energija se može pretvoriti u mehaničku (eksplozija), termičku (toplota reakcije), električnu (baterije).
Električna energija se može pretvoriti u mehaničku (elektromotor), hemijsku (elektroliza), elektromagnetnu (elektromagnet).
Elektromagnetna energija - energija Sunca - u toplotnu (grejanje vode), u električnu (fotoelektrični efekat → solarna energija), u mehaničku (zvonjenje telefona).
Nuklearna energija → u hemijsku, termičku, mehaničku (eksploziju), kontrolisanu fisiju (reaktor) → hemijsku + termičku.
Električni proizvod (uređaj) koji pretvara električnu energiju s jednom vrijednošću parametra i (ili) pokazateljima kvaliteta u električnu energiju s drugim vrijednostima parametarai (ili) pokazateljima kvaliteta. Bilješka.… …
Pretvarač električne energije- 4. Pretvarač električne energije Pretvarač električne energije Električni proizvod (uređaj) koji pretvara električnu energiju sa istim vrijednostima parametara i (ili) pokazatelja kvaliteta u električnu energiju sa ... ...
pretvarač električne energije,- 2 elektroenergetski pretvarač, pretvarač energije: Električni uređaj koji pretvara električnu energiju s jednom vrijednošću parametra i/ili pokazateljima kvaliteta u električnu energiju sa drugim vrijednostima ... ... Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije
Pretvarač električne energije- - električni proizvod (uređaj) koji pretvara električnu energiju s jednom vrijednošću parametra i (ili) pokazateljima kvaliteta u električnu energiju s drugim vrijednostima parametara i (ili) pokazateljima kvaliteta. GOST 18311 80 ... Komercijalna elektroprivreda. Rečnik-referenca
Pretvarač električne energije- 1. Električni proizvod (uređaj) koji pretvara električnu energiju s jednom vrijednošću parametra i (ili) pokazateljima kvaliteta u električnu energiju s drugim vrijednostima parametara i (ili) indikatorima kvaliteta koji se koristi u ... ... Telekomunikacijski rječnik
Pretvarač električne energije (Električni pretvarač)- Engleski: Električni pretvarač Električni proizvod (uređaj) koji pretvara električnu energiju s jednom vrijednošću parametra i (ili) pokazateljima kvaliteta u električnu energiju s drugim vrijednostima parametara i (ili) indikatorima ... ... Građevinski rječnik
GOST R 54130-2010: Kvalitet električne energije. Termini i definicije- Terminologija GOST R 54130 2010: Kvalitet električne energije. Termini i definicije originalni dokument: Amplitude die schnelle VergroRerung der Spannung 87 Definicije pojmova iz različitih dokumenata: Amplitude die schnelle VergroRerung der… … Rječnik-priručnik pojmova normativne i tehničke dokumentacije
Pretvarači toplotne energije plazme u električnu energiju. energije. Postoje dvije vrste P. i. e. e. magnetohidrodinamički generator i termoelektrični pretvarač. Fizički enciklopedijski rječnik. Moskva: Sovjetska enciklopedija. Glavni urednik… Physical Encyclopedia
Pretvarači toplotne energije plazme (vidi Plazma) u električnu energiju. Postoje 2 vrste P. i. e. e. Magnetohidrodinamički generator i termionski pretvarač… Velika sovjetska enciklopedija
frekventni pretvarač- frekventni pretvarač Pretvarač električne energije naizmjenične struje koji pretvara električnu energiju s promjenom frekvencije [OST 45.55 99] EN frekventni pretvarač električne energije ... ... Priručnik tehničkog prevodioca
Energija (gr. energeia- aktivnost) je izvor života, osnova i sredstvo kontrole svih prirodnih i društvenih sistema. Energija – jedno od osnovnih svojstava materije – sposobnost proizvodnje rada; u širem smislu - moć.
Očigledno, zakoni transformacije energije se manifestuju u svim procesima koji se dešavaju u prirodi i društvu, uključujući privredu, kulturu, nauku i umetnost. Energija je pokretačka snaga univerzuma. Energetska komponenta je u svemu: u materiji, informacijama, umjetničkim djelima i ljudskom duhu.
Osnovni zakoni termodinamike su od univerzalnog značaja u prirodi. Svaki prirodni ili veštački sistem koji ne poštuje ove zakone osuđen je na propast. Ali za upravljanje energetskim procesima, prije svega, potrebno je razumjeti ulogu energije u ekološkim sistemima. Poznavanje obrazaca tokova energije u prirodnim ekosistemima pomoći će u predviđanju budućnosti antropogenih sistema.
Jasno je da budućnost zavisi od integracije energetike, ekonomije i ekologije (tri "e") u jedinstven sistem međusobno povezanih pojava i procesa. Proučavanje ovakvih sistema zahtijeva sistematski i energetski pristup, budući da je energija temelj koji omogućava da se prirodne vrijednosti prenesu u kategoriju ekonomskih vrijednosti, a ekonomske vrijednosti procijene sa stanovišta ekologije.
Prirodni ekološki sistemi mogu poslužiti kao model za opšte principe upravljanja zasnovanog na energetskim procesima. Ovi sistemi postoje na Zemlji mnogo miliona godina. Proučavajući prirodne sisteme, može se naučiti mnogo zakona koji vrijede za antropogene ekosisteme.
Hrana nastala kao rezultat fotosintetske aktivnosti zelenih biljaka sadrži potencijalnu energiju hemijskih veza, koja se, kada je konzumiraju životinjski organizmi, pretvara u druge oblike energije.
Životinje, apsorbirajući energiju hrane, veći dio pretvaraju u toplinu, a manji dio u hemijsku potencijalnu energiju.
Energija postoji u mnogim oblicima i vrstama: solarna, termalna, hemijska, električna, nuklearna, vetar, voda itd. . Oblici energije se razlikuju po svojoj sposobnosti da proizvedu koristan rad. Energija slabog vjetra, surfanja, geotermalnih izvora male snage može proizvesti malu količinu posla. Koncentrisani oblici energije (nafta, ugalj, itd.) imaju visok radni potencijal. Energija sunčeve svjetlosti u poređenju sa energijom fosilnih goriva ima nisku efikasnost, a u poređenju sa disipiranom niskotemperaturnom toplotom ima visoku efikasnost. Kvalitet energije koncentrisane u biomasi biljaka, životinja, goriva razlikuje se od kvaliteta raspršene toplotne energije.
Kvalitet energije karakteriše njegovu sposobnost za obavljanje posla, tj. njegova eksergija (gr. bivši najviši stepen, ergo- Posao).
Eksergija - ovo je maksimalni rad koji termodinamički sistem obavlja tokom prelaska iz datog stanja u stanje fizičke ravnoteže sa okolinom. Eksergijom se naziva korisni udio energije uključen u neki proces, čija je vrijednost određena stepenom razlike nekog parametra sistema od njegove vrijednosti u okolini.
Za stvaranje energije većeg kvaliteta potrebna je energija nižeg kvaliteta.
Protok sunčeve energije uključen u lanac transformacija u biosferi formira red i povećava eksergiju određenog dijela energije.
Za formiranje 1 kcal biljne biomase potrebno je otprilike 10 puta manje kilokalorija sunčeve svjetlosti nego za stvaranje 1 kcal biomase biljojeda. Jedinica životinjske biomase je sposobna da izvrši rad odgovarajući broj puta veći od iste biljne biomase.
Zapravo, kvalitet energije se meri dužinom puta koji je prešao od sunca . Energija visoke koncentracije obavlja veći obim posla, kontroliše veći broj procesa. Da bi se energija koncentrisala, različite njene vrste moraju međusobno komunicirati.
Prilikom izrade buduće strategije u zemlji i svijetu u cjelini, potrebno je voditi se najvažnijim principom - koristiti energiju kvaliteta koji odgovara poslu koji se obavlja . Većina ekonomskih dostignuća zasniva se na korištenju mnogih skrivenih indirektnih pametnih ili komplementarnih oblika energije, koji se često ne uzimaju u obzir u procjenama troškova proizvoda.
Potrebno je razviti mjere za očuvanje i kvantiteta i kvaliteta energije.
Očuvanje kvaliteta energije je zadatak eliminisanja nepotrebne degradacije energije, njenih gubitaka. Zahvatanje toplote pomoću toplotnih pumpi u proizvodnji električne energije primer je tehnologija za uštedu energije koje sprečavaju rasipanje i gubitak energije. Pad temperature je energetski destruktivni proces, i reciklaža toplote - uštedu energije.
Energija je najpogodnija osnova za klasifikaciju ekosistema. Postoje četiri osnovna tipa ekosistema:
1) vođen Suncem, malo subvencionisan;
2) pokretano Suncem, subvencionisano iz drugih prirodnih izvora;
3) koje pokreće Sunce i subvencioniše čovek;
4) pogon na gorivo.
Kako se energetska kriza produbljuje i cijene goriva rastu, ljudi će vjerovatno postati više zainteresirani za korištenje solarne energije i razvijati tehnologije za njeno koncentrisanje. Možda će se u budućnosti pojaviti novi tip ekosistema - grad koji pokreće energija ne samo goriva, već i Sunca.
Ljudsko društvo je u svom razvoju prošlo kroz sva četiri tipa gore opisanih ekosistema.
Čista energija – je energija na izlazu sistema u obliku proizvoda nakon odbitka svih troškova energije za njegovu transformaciju.
Energija povratne sprege (Esh) potrebna za održavanje izlaza ponekad se naziva energetska kazna .
Industrijska preduzeća, energetski objekti, komunikacije i transjurti su glavni izvori energetskog zagađenja industrijskih regiona, urbane sredine, stanova i prirodnih područja.
Do energetskog zagađenja uključuju:
ü vibracije i akustični efekti;
ü elektromagnetna polja i zračenje;
ü izloženost radionuklidima i jonizujućem zračenju.
