Energia care vine prin liniile electrice nu este întotdeauna folosită în forma sa pură. Pentru a efectua sarcini specifice, este convertit de dispozitive electrice care modifică unul sau mai mulți parametri - tipul de tensiune, frecvența și altele.
Convertoare de energie electrică: clasificare
Aceste dispozitive sunt clasificate după mai multe criterii:
- Un fel de transformare.
- Tip constructie.
- Gestionabilitate.
Parametri care se schimbă
Următorii parametri sunt supuși transformării:
- Tip de tensiune - de la AC la DC și invers.
- Valori de amplitudine ale curentului și tensiunii.
- Frecvență.
Tipuri de constructii
Aceste dispozitive sunt împărțite în electrice și semiconductoare.
Electromașină (rotativă) este formată din două mașini, una este o acționare, iar cealaltă este un actuator. De exemplu, pentru a converti AC în DC, se utilizează un motor cu inducție AC (unitate) și un generator DC (executor). Dezavantajul lor este dimensiunea și greutatea lor mare. În plus, eficiența totală a pachetului tehnologic este mai mică decât cea a unei singure mașini electrice.
Convertoarele semiconductoare (statice) sunt construite pe baza unor circuite electrice formate din elemente semiconductoare sau lămpi. Eficiența lor este mai mare, dimensiunea și greutatea sunt mici, dar calitatea energiei electrice la ieșire este scăzută.
Gestionat și negestionat
Dacă amploarea modificării parametrului energiei electrice este fixă, atunci se utilizează un convertor necontrolat. Astfel de dispozitive sunt utilizate în primele etape ale surselor de alimentare. Un exemplu este un transformator de putere care scade tensiunea rețelei de la 220 la 12 volți.
Convertizoarele cu parametri variabili sunt actuatoare în circuite electrice controlate. De exemplu, prin modificarea frecvenței tensiunii de alimentare, viteza de rotație a motoarelor asincrone este reglată.
Convertoare de putere: exemple de dispozitive
Convertizoarele pot îndeplini fie o funcție, fie mai multe.
Schimbați tipul de tensiune
Acele dispozitive care convertesc curentul alternativ în curent continuu se numesc redresoare. Acționând dimpotrivă - invertoare.
Dacă acesta este un dispozitiv de mașină electrică, atunci redresorul constă dintr-un motor de curent alternativ asincron care rotește rotorul unui generator de curent continuu. Liniile de intrare și ieșire nu au contact electric.
Cel mai comun tip de circuit redresor static este puntea de diode. Are patru elemente (diode) cu conducție unidirecțională, conectate în direcții opuse. După el, este plasat în mod necesar un condensator electrolitic, care netezește tensiunea pulsatorie.
Există un design hibrid care combină o mașină electrică și un redresor static. Acesta este un generator de automobile, care este o mașină de curent alternativ, ale cărei înfășurări ale statorului sunt conectate la o punte redresoare cu un condensator.
Circuitele invertoare sunt folosite pentru a porni un generator de oscilație continuă (multivibrator) construit pe tiristoare sau tranzistoare. Ele stau la baza convertoarelor de frecvență.
Modificarea valorilor amplitudinii
Acestea sunt toate tipurile de transformatoare - step-down, step-up, balast.
Transformatoarele controlate se numesc reostate. Dacă sunt conectate în paralel cu sursa de energie electrică, schimbă tensiunea. În serie - curent.
Pentru a absorbi căldura eliberată în timpul funcționării transformatoarelor puternice de rețea de înaltă tensiune, se folosesc sisteme de răcire cu lichid (ulei).
Schimbarea frecventei
Convertizoarele de frecvență sunt atât electrice (rotative) cât și statice.
Actuatorul convertizoarelor rotative de frecvență este un generator trifazat asincron de înaltă frecvență. Rotorul său rotește un motor electric de curent continuu sau alternativ. La fel ca un redresor rotativ, liniile sale de intrare și ieșire nu au contact electric.
Circuitele invertoare utilizate în convertizoarele de frecvență de tip static sunt controlate și necontrolate. Creșterea frecvenței vă permite să reduceți dimensiunea dispozitivelor. Un transformator care funcționează la 400 Hz este de opt ori mai mic decât un transformator care funcționează la 50 Hz. Această proprietate este utilizată pentru a construi invertoare compacte de sudare.
Există trei moduri principale de a converti energia. Prima dintre acestea este obținerea energiei termice prin arderea combustibilului (de origine fosilă sau vegetală) și consumarea acestuia pentru încălzirea directă a clădirilor rezidențiale, școlilor, întreprinderilor etc. A doua metodă este transformarea energiei termice conținute în combustibil în lucru mecanic. , de exemplu, atunci când se utilizează produse de distilare a petrolului pentru a asigura deplasarea diferitelor echipamente, mașini, tractoare, trenuri, avioane etc. A treia modalitate este de a converti căldura eliberată în timpul arderii combustibilului sau fisiunii nucleare în energie electrică cu consumul său ulterior fie pentru producerea de căldură, fie pentru efectuarea lucrărilor mecanice.
Electricitatea se obține și prin conversia energiei apei în cădere. Electricitatea joacă astfel rolul unui fel de intermediar între sursele de energie și consumatorii săi (Fig. 9.1). Așa cum un intermediar pe piață duce la prețuri mai mari, la fel și consumul de energie sub formă de energie electrică duce la prețuri mai mari din cauza pierderilor în conversia unui tip de energie în altul. În același timp, conversia diferitelor forme de energie în energie electrică este convenabilă, practică și, uneori, aceasta este singura modalitate posibilă de consum real de energie. În unele cazuri, este pur și simplu imposibil să utilizați eficient energia fără a o transforma în electricitate. Înainte de descoperirea energiei electrice, energia apei în cădere (hidroenergie) era folosită pentru a asigura mișcarea dispozitivelor mecanice: mașini de filat, mori, gatere etc. După conversia hidroenergiei în energie electrică, domeniul de aplicare s-a extins semnificativ și a devenit posibil să-l consume la distanţe considerabile de sursă. Energia de fisiune a nucleelor de uraniu, de exemplu, nu poate fi utilizată direct fără a o transforma în energie electrică.
Combustibilii fosili, spre deosebire de sursele hidro, au fost de multă vreme folosiți doar pentru încălzire și iluminat, și nu pentru funcționarea diferitelor mecanisme. Lemnele de foc și cărbunele, și adesea turba uscată, erau arse pentru a încălzi clădirile rezidențiale, clădirile publice și industriale. Cărbunele, în plus, a fost folosit și este folosit pentru topirea metalului. Uleiul de cărbune, obținut prin distilarea cărbunelui, a fost turnat în lămpi. Abia după inventarea motorului cu abur în secolul al XVIII-lea. S-a dezvăluit cu adevărat potențialul acestui combustibil fosil, care a devenit o sursă nu numai de căldură și lumină, ci și de mișcarea diferitelor mecanisme și mașini. Erau locomotive, vapoare cu aburi cu mașini cu abur care mergeau pe cărbune. La începutul secolului XX. cărbunele a început să fie ars în cuptoarele cazanelor centralelor electrice pentru producerea de energie electrică.
În prezent, combustibilii fosili joacă un rol extrem de important. Oferă căldură și lumină, este una dintre principalele surse de electricitate și energie mecanică pentru a asigura o flotă uriașă de numeroase mașini și diverse moduri de transport. Nu trebuie uitat că materiile prime organice fosile sunt consumate în cantități uriașe de industria chimică pentru producerea unei game largi de produse utile și valoroase.
Tema pentru acasă c. 15-17, 83-97. c. 308-310.
Energia, din cuvântul grecesc energeia - activitate sau acțiune, este o măsură generală a diferitelor tipuri de mișcare și interacțiune.
În știința naturii se disting următoarele tipuri de energie: mecanică, termică, electrică, chimică, magnetică, electromagnetică, nucleară, gravitațională. Știința modernă nu exclude existența altor tipuri de energie.
Energia este rodul gândirii umane, creată pentru a descrie diverse fenomene naturale.
Energia se măsoară în Jouli (J). Caloriile sunt folosite pentru a măsura energia termică, 1 cal = 4,18 J, energia electrică se măsoară în kW * h = 3,6 * 10 6 J = 3,6 MJ, energia mecanică se măsoară în kg * m, 1 kg * m = 9,8 J.
Distingeți energia macrocosmosului, microcosmosului și energia internă.
Energie kinetică- rezultatul unei modificări a stării de mișcare a corpurilor materiale.
Energie potențială- rezultatul unei modificări a poziției părților acestui sistem.
Metode de conversie a energiei:
Legea conservării energiei - energia nu este nici creată, nici distrusă, ea trece de la o formă la alta. Distingeți energia mișcării ordonate (liberă - mecanică, chimică, electrică, electromagnetică, nucleară) și energia mișcării haotice - căldură.
În prezent, nu există metode de transformare directă a energiei nucleare în energie electrică și mecanică; trebuie să treci mai întâi prin etapa de conversie a energiei în energie termică, apoi în energie mecanică și electrică.
Știința modernă identifică 4 forțe care determină întreaga diversitate a lumii: gravitația, electromagnetică și nucleară - puternice și slabe. Fiecare dintre aceste forțe este caracterizată de o constantă mondială:
Forța gravitațională - g \u003d 6 * 10 -39.
Forțe electromagnetice - e \u003d 1/137.
Interacțiuni nucleare puternice - S =1.
Interacţiuni nucleare slabe - w =3*10 -12 .
Toate celelalte constante fizice sunt derivate din aceste constante.
În urmă cu mai bine de 20 de miliarde de ani, s-a format Universul, energia „big-bang-ului” – „a dat naștere” energiei care stă la baza vieții noastre, a „născut” Soarelui și Pământului. Energia Soarelui a dus la formarea de rezerve de resurse de combustibil pe Pământ, forțează masele de apă și aer să se miște constant pe Pământ. Energia termică a nucleului fierbinte al Pământului este, de asemenea, implicată în circulația materiei și în conversia energiei.
Omenirea a căutat încă de la începutul istoriei sale să stăpânească energia în propriile interese. Etapele „stăpânirii” energiei:
forța musculară a animalelor
puterea vântului, a apei,
energie aburului
electricitate
energie nucleara.
În Univers, există procese de conversie a energiei de la un tip la altul la scară uriașă. Omenirea se află chiar la începutul căii de înțelegere a acestor procese.
Energia mecanică este transformată în căldură - prin frecare, în chimică - prin distrugerea structurii materiei, compresie, în electrică - prin modificarea câmpului electromagnetic al generatorului.
Energia termică este transformată în energie chimică, în energie cinetică a mișcării, iar această energie este transformată în mecanică (turbină), în electrică (termo emf)
Energia chimică poate fi transformată în mecanică (explozie), termică (căldura de reacție), electrică (baterii).
Energia electrică poate fi transformată în mecanică (motor electric), chimică (electroliza), electromagnetică (electromagnet).
Energia electromagnetică - energia Soarelui - în termică (încălzire a apei), în electrică (efect fotoelectric → energie solară), în mecanică (sunet de telefon).
Energia nucleară → în chimică, termică, mecanică (explozie), fisiune controlată (reactor) → chimică + termică.
Un produs (dispozitiv) electric care convertește energia electrică cu o valoare a unui parametru și (sau) indicatori de calitate în energie electrică cu alte valori ale parametrilor și (sau) indicatori de calitate. Notă.… …
Convertor de energie electrică- 4. Convertor de energie electrică Convertor Convertor de putere electrică Un produs (dispozitiv) electric care transformă energia electrică cu aceleași valori ale parametrilor și (sau) indicatorilor de calitate în energie electrică cu ... ...
convertor de energie electrică,- 2 convertor de energie electrică, convertor de energie electrică: un dispozitiv electric care convertește energia electrică cu o valoare a unui parametru și/sau indicatori de calitate în energie electrică cu alte valori... ... Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice
Convertor de energie electrică- - un produs (dispozitiv) electric care convertește energia electrică cu o valoare a unui parametru și (sau) indicatori de calitate în energie electrică cu alte valori ale parametrilor și (sau) indicatori de calitate. GOST 18311 80 ... Industria energetică comercială. Dicţionar-referinţă
Convertor de energie electrică- 1. Un produs (dispozitiv) electric care convertește energia electrică cu o valoare a unui parametru și (sau) indicatori de calitate în energie electrică cu alte valori ale parametrilor și (sau) indicatori de calitate Utilizați în ... ... Dicționar de telecomunicații
Convertor de energie electrică (Convertor de energie electrică)- Engleză: Convertor de energie electrică Un produs (dispozitiv) electric care convertește energia electrică cu o valoare a unui parametru și (sau) indicatori de calitate în energie electrică cu alte valori ale parametrilor și (sau) indicatori ... ... Dicționar de construcții
GOST R 54130-2010: Calitatea energiei electrice. Termeni și definiții- Terminologie GOST R 54130 2010: Calitatea energiei electrice. Termeni și definiții document original: Amplitude die schnelle VergroRerung der Spannung 87 Definiții de termeni din diverse documente: Amplitude die schnelle VergroRerung der… … Dicționar-carte de referință de termeni ai documentației normative și tehnice
Convertoare ale energiei plasmei termice în energie electrică. energie. Există două tipuri P. și. e. e. generator magnetohidrodinamic și convertor termoionic. Dicţionar enciclopedic fizic. Moscova: Enciclopedia Sovietică. Editor sef … Enciclopedie fizică
Convertoare de energie termică a plasmei (vezi Plasma) în energie electrică. Există 2 tipuri P. și. e. e. Generator magnetohidrodinamic și traductor termoionic... Marea Enciclopedie Sovietică
convertor de frecvență- convertor de frecvență Un convertor de energie electrică de curent alternativ care convertește energia electrică cu o schimbare de frecvență [OST 45.55 99] EN convertizor de frecvență energie electrică ... ... Manualul Traducătorului Tehnic
Energie (gr. energie- activitate) este sursa vieții, baza și mijloacele de control al tuturor sistemelor naturale și sociale. Energia - una dintre proprietățile de bază ale materiei - capacitatea de a produce muncă; în sens larg – puterea.
Evident, legile transformării energiei se manifestă în toate procesele care au loc în natură și societate, inclusiv în economie, cultură, știință și artă. Energia este forța motrice a universului. Componenta energetică este în orice: în materie, informație, opere de artă și spiritul uman.
Legile fundamentale ale termodinamicii sunt de importanță universală în natură. Orice sistem natural sau artificial care nu respectă aceste legi este sortit eșecului. Dar pentru a gestiona procesele energetice, în primul rând, este necesar să înțelegem rolul energiei în sistemele ecologice. Cunoașterea tiparelor fluxurilor de energie în ecosistemele naturale va ajuta la prezicerea viitorului sistemelor antropice.
Este clar că viitorul depinde de integrarea energiei, economiei și ecologiei (trei „e”) într-un singur sistem de fenomene și procese interconectate. Studiul unor astfel de sisteme necesită o abordare sistematică și energetică, deoarece energia este fundamentul care permite transferul valorilor naturale în categoria valorilor economice, iar valorile economice să fie evaluate din punct de vedere al ecologiei.
Sistemele ecologice naturale pot servi drept model pentru principiile generale de management bazate pe procese energetice. Aceste sisteme există pe Pământ de multe milioane de ani. După ce am studiat sistemele naturale, se pot învăța multe legi care sunt valabile pentru ecosistemele antropice.
Hrana creată ca urmare a activității fotosintetice a plantelor verzi conține energia potențială a legăturilor chimice, care, atunci când este consumată de organismele animale, este transformată în alte forme de energie.
Animalele, absorbind energia alimentelor, transformă cea mai mare parte din aceasta în căldură, iar cea mai mică parte în energie potențială chimică.
Energia există sub mai multe forme și tipuri: solară, termică, chimică, electrică, nucleară, eoliană, apă etc. . Formele de energie diferă prin capacitatea lor de a produce muncă utilă. Energia unui vânt slab, surf, surse geotermale de putere redusă poate produce o cantitate mică de muncă. Formele concentrate de energie (petrol, cărbune etc.) au un potențial de lucru ridicat. Energia luminii solare în comparație cu energia combustibililor fosili are o eficiență scăzută, iar în comparație cu căldura disipată la temperatură joasă, are o eficiență ridicată. Calitatea energiei concentrate în biomasa plantelor, animalelor, combustibilului diferă de calitatea energiei termice disipate.
Calitatea energiei caracterizează capacitatea sa de a lucra, adică exergia ei (gr. ex- cel mai înalt grad, ergo- Muncă).
exergie - aceasta este munca maximă pe care o realizează un sistem termodinamic în timpul trecerii de la o stare dată la o stare de echilibru fizic cu mediul. Exergia se numește ponderea utilă a energiei implicate într-un proces, a cărei valoare este determinată de gradul de diferență a unui parametru al sistemului față de valoarea acestuia în mediu.
Pentru a crea energie de calitate superioară, este nevoie de energie de calitate inferioară.
Fluxul de energie solară implicat în lanțul de transformări din biosferă formează o ordine și mărește exergia unei anumite părți a energiei.
Pentru a forma 1 kcal de biomasă vegetală, sunt necesare aproximativ 10 ori mai puține kilocalorii de lumină solară decât pentru a forma 1 kcal de biomasă ierbivoră. O unitate de biomasă animală este capabilă să lucreze de un număr corespunzător de ori mai mare decât aceeași biomasă vegetală.
De fapt, calitatea energiei este măsurată prin lungimea drumului pe care a parcurs-o de la soare . Energia de concentrare mare face o cantitate mai mare de lucru, controlează un număr mai mare de procese. Pentru a concentra energia, diferite tipuri de ea trebuie să interacționeze.
Atunci când dezvoltați o strategie viitoare în țară și în lume în ansamblu, este necesar să vă ghidați după cel mai important principiu - utilizați energie de o calitate adecvată muncii efectuate . Cele mai multe realizări economice se bazează pe utilizarea multor forme indirecte ascunse inteligente sau complementare de energie, care adesea nu sunt luate în considerare în estimările costurilor produselor.
Este necesar să se dezvolte măsuri pentru păstrarea atât a cantității, cât și a calității energiei.
Păstrarea calității energiei este sarcina de a elimina degradarea inutilă a energiei, pierderile acesteia. Captarea căldurii prin intermediul pompelor de căldură în producția de energie electrică este un exemplu de tehnologii de economisire a energiei care împiedică disiparea și pierderea energiei. Scădere de temperatură este un proces energetic-distructiv și reciclarea căldurii - economie de energie.
Energia este cea mai convenabilă bază pentru clasificarea ecosistemelor. Există patru tipuri fundamentale de ecosisteme:
1) condus de Soare, puțin subvenționat;
2) condus de Soare, subvenționat de alte surse naturale;
3) condus de Soare și subvenționat de om;
4) condus de combustibil.
Pe măsură ce criza energetică se adâncește și prețurile combustibililor cresc, este posibil ca oamenii să devină mai interesați de utilizarea energiei solare și să dezvolte tehnologii pentru concentrarea acesteia. Poate că în viitor va apărea un nou tip de ecosisteme - un oraș condus de energia nu numai a combustibilului, ci și a Soarelui.
În dezvoltarea sa, societatea umană a trecut prin toate cele patru tipuri de ecosisteme descrise mai sus.
Energie verde – este energia la ieșirea sistemului sub formă de produse după deducerea tuturor costurilor energetice pentru transformarea acestuia.
Energia de feedback (Esh) necesară pentru a menține ieșirea este uneori denumită penalizare energetică .
Întreprinderile industriale, instalațiile energetice, comunicațiile și trans-iurtele sunt principalele surse de poluare energetică a regiunilor industriale, a mediului urban, a locuințelor și a zonelor naturale.
La poluarea energetică include:
ü vibrații și efecte acustice;
ü câmpuri electromagnetice și radiații;
ü expunerea la radionuclizi și radiații ionizante.
