Реферати українською » Физика » Історична роль інженерної діяльності у створенні технікі генерації и вікорістовування електроенергії


Реферат Історична роль інженерної діяльності у створенні технікі генерації и вікорістовування електроенергії

Страница 1 из 2 | Следующая страница

>Зміст

 

>Вступ

1.Створенняелектричногоосвітлення

2.Розвитокгенераторів йелектродвигунів

3.Розв’язанняпроблемипередачіелектроенергії навідстань

4.Технічнийпрогрес втеплоенергетиці

5.Зростаннявживанняелектрики

6.Підвищенняекономічностіелектростанцій

7.Електричнімережі йсистеми

8.Електрична потяг

9.Вдосконаленняелектроприводу йупровадженняелектроенергії втехнологічніпроцесивиробництва

>Висновок

>Література

 


>Вступ

 

Темареферату «>Історична рольінженерноїдіяльності уствореннітехнікигенерації йвикористовуванняелектроенергії» іздисципліни «Історіяінженерноїдіяльності».

Мета роботи –розкрити запитання котрівиникали із самого початкуутворення тарозвиткутехнікигенерації,освітитистворенняелектричногоосвітлення,розвитокгенераторів тавирішення проблемпередачіелектроенергії навідстань тарозвитоктехнічногопрогресу утеплоенергетиці, заподіяння попідвищеннюекономічностіелектростанцій тощо.

>Характерноюособливістютехнікиданогоперіодуєпідвищенняроліелектрики. Уенергетиці булизробленінайбільшівинаходи, щозабезпечиликолосальнийтехнічнийпрогрес XX ст.Новий виденергії –електрика - йновий типуніверсального тепловогодвигуна -пароватурбіна – вісьнайголовнішідосягненняенергетики, котріреволюціонізували, інадали,вплив протягом усьоготехнікуцієїепохи.

У 70-80-ті рокта XIX ст. булизробленікрупнінауковіузагальнення вобластівивченняелектрики й магнетизму.Експериментальнідані,накопичені придослідженніелектрики й магнетизму впершійполовині XIX ст. (>досліди Фарадея йін.), далиматеріал длястворенняелектромагнітноїтеоріїМаксвела, Яка й сталаосновоюрозвиткуелектротехніки у ХІХ - початку XX ст. Уцей годинупочинаєтьсяінтенсивнарозробкатеоретичнихпитаньелектротехніки,пов'язаних ізпрактичнимвживаннямелектроенергії самихрізнихгалузяхкапіталістичноговиробництва.

Упершучергуінженерна думказвернулася до запитання проджерелаелектроенергії – догенераторів,оскільки безраціональногоджерелаелектричногоструму,здатноговироблятиструминеобхідноїпотужності йчастоти, було бнеможливоздійснитиупровадженняелектроенергії впромисловевиробництво.Найістотнішимдосягненням буввинахідінженерівГрама,Гефнер-Альтенека,Фонтена йін.електромагнітного генератора ізсамозбудженням йкільцевим якорем.

Уходіробіт надудосконаленнямелектричногоосвітлення булизроблено багатоважливихвідкриттів йвинаходів.Буларозроблена схемадроблення ">електричногосвітла", буввинайдений трансформатор, буввпершезастосованийпереміннийструм й т.д.Ці новинисприяли практичномувирішенню запитання процентралізованевиробництвоелектроенергії й передачуїї довіддалених місцьспоживання.

Проблемапередачіелектроенергії надальнівідстанірозроблялася в основному в 80-хроках XIX ст. Уходічисленнихекспериментівросійський навчаньЛачинов й француз Депре,підвищившинапругиструму влінії передач,намітилиправильний шлях довирішенняцієїпроблеми.

Укінці XIX ст. проблемапередачіелектроенергії навеликівідстані в основному буврозв'язана.Технічнимзасобом, щодозволиввирішитиїї,з'явилосявживанняперемінногоструму,спочатку однофазного,потімдвофазного й,нарешті,трифазного, передачаякоговиявиласянайвигіднішою йзручною. Систематрифазногоструму бувзапропонованаросійськимінженеромМ.О.Доліво-Добровольським.

>Вирішенняпроблеми передачелектроенергії навеликівідстанізвільнилопромисловість відмісцевихенергетичних умів, щоїїсковували.Електричнаенергія із початку ХХ ст.міцноувійшла допромисловоговиробництва,спочатку увиглядігрупового, апотіміндивідуальногоелектроприводу,який йздійснивреконструкціювсього силовогогосподарствамашинноїіндустрії ХХ ст.

 


1.Створенняелектричногоосвітлення

>електричнийтеплоенергетикаелектростанція

З 70-х років XIX ст. вельмишвидкорозвиваєтьсятехнікаелектричногоосвітлення.Післявинаходуелектромагнітного телеграфустворенняелектричногоосвітлення було б іншимкроком по шляху практичноговживанняелектрики.

>Першіспробивживанняелектроенергії дляосвітленнявідносятьсяще до початку XIX ст.Академік В.В. Петров,спостерігаючий в 1802 р.явищаелектричної дуги,впершевказав наможливістьїї широкоговикористовування дляосвітлення.Явищеелектричної дуги, щосвітиться,досліджував в 1812 р.англійський навчаньДеві,якийтакожвиказав думку проможливістьелектричногоосвітлення.

>Створенняджереласвітла,діючого за принципомрозжарюванняпровідникаструмом,тобтолампирозжарювання,з'явилосяпершимкроком подорозіпрактичноювживанняелектрики для потребосвітлення.Найраніша за годиною лампарозжарювання бувстворенафранцузькимвченимДеларю в 1820 р.Вона бувциліндровоютрубкою іздвомакінцевимизатисками дляпідведенняструму, внійрозжарюваласяплатиноваспіраль.Проте лампаДеларю не здобула практичноговживання. Аліспробистворення лампрозжарювання неприпинялися.

>Особливемісце вобластіудосконалення лампрозжарюваннязаймають роботиросійськоговинахідникаА.Н.Лодигіна (1847-1923). У 1873 р. О.Н.Лодигінзастосувавелектрику дляосвітленнявулиці вПетербурзі.Від всіхпопередніх лампрозжарюваннялампиЛодигінавідрізнялися тім, що у яких яктілонапруженнязастосовувалисятонкістрижні ізреторноговугілля, котрі булипоміщені всклянукулю чи вциліндр. На початкуЛодигін невидалявповітря ізвнутрішньогопросторуколби, але йпотім, впроцесівдосконаленнясвоїх ламп,він ставшивикачуватиповітря із них.Протягом 1873-1875 рр.Лодигиним й йогопомічниками було бстворенодекількаконструкцій лампрозжарювання.ЛампиЛодигина булинайранішими за годиноюосвітлювальними установками,цілкомпридатними дляосвітленнявулиць,приміщеньсуспільногокористування,кораблів й т.п.

>Видатнийамериканськийтехнік-винахідник Т.Едисон (1847-1931),ознайомившись ізпристроєм лампЛодигіна,такожзайнявся їхньогоудосконаленням.Післядекількох роківнапруженої роботи в 1879 р.Едісонувдалосяодержатидостатньохорошуконструкціюлампирозжарювання вакуумного типу ізвугільноюниткою. У 1876 р.російськийвинахідникП.Н.Яблочков (1847-1896)запропонував такзвану ">електричнусвічку" –дуговеджерелосвітла без регулятора, щозастосовувавсяраніше. Яблочков под годину одного іздослідіввстановив, щодугова лампаможедіяти й без регулятора,якщовугілляпоставити паралельно, а чи не наоднійпрямійлінії, якцеранішеробилося. На цьомупринципі й бувзаснована ">свічка"Яблочкова, щоєдвомавугільнимистрижнями,розділенимипрошаркомякого-небудьвогнетривкогоізолюючогоматеріалу,наприкладкаоліну,гіпсу й т.п., щовипаровується поддієюелектричної дуги.Вугілля в ">свічці"Яблочковаприєднувалося дозатисківджереластруму, врезультатіміж нимиутворювалася дуга. ">Свічка"Яблочковагорілавсьогоблизькодвігодини. Алі для свого години вона бувнайзручнішим йдоступнішимджереломсвітла для широкого коласпоживачів.

>Одночасно ізелектричнимосвітленням буврозв'язана проблемавживанняелектроенергії в силовомуапаратіпромисловості. У 1869 р. 3. Грам (1826-1901),бельгієць запоходженням,працюючий уФранції, здобувши патент на генератор нових типів, вякомувинахідникуспішнозастосував принципсамозбудження разом із вельмивдалимконструктивнимрішеннямкільцевого якоря.

 

2.Розвитокгенераторів йелектродвигунів

>Цейнедолік бувусунений задопомогоювинаходунімецькогоелектротехнікаГефнерАльтенека (1872 р.),якийпомістив обмотку генератора назовнішнійповерхнізалізногоциліндра,внаслідок чого було бдосягнутемаксимальневикористовуваннярухомих вмагнітномуполіпровідників.ВинахідГефнер-Альтенекає одним ізнайважливішихетапів вісторіїгенераторів. Зствореннямелектромагнітного генератора буврозв'язана проблемагенерації, чивиробництваелектричноїенергії. Це було бнайбільшимдосягненнямелектротехніки.

>Протягом 70-80-х роківелектрична машинапостійногострумупридбала усіосновніриси Сучасноїмашини.Подальшіудосконалення булинаправленіголовним чином напідвищенняякості йполіпшеннявикористовування динамо машин.

 

3.Розв’язанняпроблемипередачіелектроенергії навідстань

>Післяпоявимогутніхелектромагнітнихгенераторіввиникла проблемацентралізованоговиробництваелектроенергії, яку дозволило бвикористовуватиїї дляобслуговуваннямогутніхпромисловихпідприємств. У ХІХ ст.електродвигунипочинаютьгративажливу роль уважкійпромисловості.Електричнігенераторивиробляютьелектрику задляперетворенняїї всвітлову читепловуенергію, але йголовним чином дляперетворенняїї венергіюмеханічну.

>Використанняелектродвигунів дозволялоконцентрувативиробництвоелектричноїенергії накрупнихелектростанціях, що вело дозначногоздешевленняелектроенергії.

Зкінця 80-х роківпочинаютьстворюватися Першіелектростанції,тобтотехнічніспоруди,призначені длявиробництваелектричноїенергії.Електричністанціїз'єднуються ізспоживачами, котрі смердотіобслуговують, та поякимвідбуваєтьсярозподіл й передачаелектричноїенергії.Першаелектростанція бувстворена СШАЕдісоном.Щоб забезпечитимасовевикористовуванняелектричногоосвітлення,Едісонреалізував в 1882 р. думку простворенняцентралізованоїелектричноїстанції.

У зв'язку ізбудівництвомелектричнихстанцій проблемапередачіелектроенергії навідстаньпридбалавеликеекономічнезначення. Передачаелектрики навідстаньвідкриваламожливістьствореннякрупнихелектростанцій околицяхнизькосортногопалива,різкоздешевлювалавартістьелектроенергії, щосприяло болееглибокомупроникненнюелектрики впромисловість.

>Першаелектропередача,розрахована нанормальнуексплуатацію, бувздійснена дляелектричногоосвітлення в 1879 р.П.Н.Яблочковим.Протеподальшийрозвитокпередачіелектричноїенергії навеликівідстанізатримувався узв’язку ізвідсутністютеоретичногоаналізуявищ, щовідбуваються при цьому. І вісьросійськийелектротехнікЛачинов (>1842-1902гг.) в 1880 р.опублікував своюпрацю ">Електромеханічна робота", дедослідив роботуелектричних машин йматематичнодовівможливість шляхом збільшеннянапругипередачібудь-якихкількостейелектроенергії назначнівідстані без великихвтрат.Цідослідження малівеличезнезначення длярозв’язуванняпроблемипередачіелектроенергії й длявсьогоподальшогорозвиткуелектротехніки.

>Подібні жтеоретичнівисновки булисформульованіфранцузькимфізиком М. Депре,якийпідтвердив їхньоготакож йексперементальним шляхом. У 1881 р. наПершомуМіжнародномуконгресіелектриків вПарижі Депрезробивповідомлення про передачу йрозподілелектроенергії.Першудосліднулініюелектропередачізавдовжки в 57 км Депрепобудував наМюнхенськійвиставці в 1882 р. Наційлініїпередавався по телеграфномудроту постійнаструмнапругою 1500-2000 вольт від генератора, щоприводився в рухпаровоюмашиною, доелектродвигуна,сполученого із насосом.Протецяелектропередачапрацювала із перебоями й малащедуженизькийкоефіцієнткорисної дії (22%).

>Упровадженняпередачіелектроенергії навідстаньдовгий годинугальмувалося самоюприродоюпостійногоструму.Річ у бо постійнаструмунаслідокнизькоїнапругивиявився малопридатним дляпередачі. Великимиможливостями в цьомурозумінні бувзміннийструм.Найважливішиметапомрозвиткутехнікипередачіелектроенергії бувперехід відпостійногоструму дозмінного.Протевідомі в тієї годинуелектродвигунизмінногострумувідрізнялисяістотниминедоліками, котрі часторобили їхньогонепридатними дляексплуатації. Передвинахідниками постало завданнязнайтиможливістьвикористовуватизміннийструм йтрансформаторизмінногоструму дляпередачіелектроенергії надальнівідстані йживленняелектродвигунів.

першийкрок в цьому напрямку бувзробленийіталійськимфізиком йелектротехніком Р.Феррарисом (1847-1897) в 1885-1888 рр., щозапропонувавзастосувати систему двохзміннихструмів, щорізняться пофазі на 90С,названузгодом ">двофазним"струмом.Ферраріс показавши, що задопомогоюдвофазнихструмів можнаодержатиусерединізалізногокільця такзванемагнітне полі, що „>обертається”.

>Надаліцюідеюрозробив йупровадив в практикувідомийсербський навчань,електротехнік М. Тесла (1856-1943),якийствориврізніконструкціїбагатофазних,головним чиномдвофазних,електродвигунів.Найдоцільнішої в практичномувідношенні Тесларахувавдвофазну систему. Поційсистемі в 1896 р. бувпобудованаперша великаелектричнастанціядвофазногоструму -Ніагарськагідроелектростанція США.Проте йдвофазнийструм ненабув широкогопоширення.

>Винахід,якийдозволив болеераціональнорозв'язати проблемупередачіенергії надальнівідстані, бувзробленийросійськимінженеромМ.О.Доливо-Добровольским (1862-1919),якийзапропонувавприйняти дляелектричноїпередачіенергії недвофазнийзміннийструм, атрифазний.

якдослідним шляхом, то йтеоретичноДоліво-Добровольськійдовів, що задопомогоютрифазногоструму можнаодержатитаке жмагнітне полі, щообертається, якуодержувалиФерраріс й Тесла задопомогоюдвофазного.Ґрунтуючись на цьому,Доліво-Добровольський йпобудувавсвійдвигунтрифазногоструму, що здобувшинадалі велектротехніціназва «асинхронного».

>Асинхроннідвигуни навідміну відсинхроннихприходять вобертаннясамостійно привключенніструму.Їхшвидкість впевнихмежахможе бутирегульована. Дляживленняасинхроннідвигунивимагають, як було б уже сказано,всьоготрьохдротів,приєднаних дотрьохкінцівтрьох обмотокстатора,другікінці якіз'єднуютьсяпевним чиномміж собою.Генераторитрифазногоструму поконструкціїнічим невідрізняються відгенераторівзвичного однофазногозмінногоструму, завинятком того, що обмотка, вякійіндукуєтьсяелектрорухома сила,розбивається не так надві, але в тригрупи –фази.

>ВинаходиДоліво-Добровольськогознаменували вухо новогоперіоду велектротехніці.Тільки послестворенняекономічновигідної йтехнічнонескладноїсистемитрифазногоструму, щорозв'язала проблемупередачіелектроенергії навеликівідстані,почалосяширокеупровадженняелектрики впромисловість.

>Рішенняпроблемипередачіелектроенергії навідстань,створенняпрацездатнихелектричнихдвигунів,успіхимашинобудівноїпромисловості дозволили у ХІХ ст.приступити до перекладуміського транспорту наелектротягу. У 1879 р.фірма "Сіменс йГальське" напромисловійвиставці вБерлініпобудувалапершудосліднуелектричнузалізницю.Електроенергія длядвигунаподавалася потретійрейці, авідводилася поїздовійрейці.Протецей трамвай не бувпридатний вміськихумовах.

>Подальшийрозвитокміськогогосподарства все понад й понадвимагалокоріннихзмін у засобахпересування вкрупнихмістах. Урезультаті сталипоступовобудуватисятрамвайнілінії. У 1881 р.поблизуБерліна був пущенопершатрамвайналініяпротяжністюблизько 2,5 км.Вже в 1895 р. внайбільшихмістахЄвропи й США конкизамінюютьсятрамваєм.

>Завдякиелектричнійенергії сталоможливим болеераціональневикористовуванняприроднихджереленергії.Електрична передача даламожливістьвикористовуватидешевугідравлічнуенергіюрічок,застосовуватималоціннепаливо –малокалорійні сортікам'яноговугілля,вугільний пив, торф й т.д.Електричнаенергія вповномурозумінні словавчинилареволюцію венергетиці йцим самимстворилаумови для створення новогоколосальноготехнічногопрогресу.

 

4.Технічнийпрогрес втеплоенергетиці

>Удосконалення йрозвиток паровогодвигуна у ХІХ ст.відбувалося подбезпосереднімвпливомелектротехніки. 90-ті рокта XIX ст.характеризуються широкимбудівництвомелектростанцій.Розвитокелектроенергетикизажадавстворення новогошвидкохідногоекономічногодвигуна.

Уцейперіод врізнихкраїнахз'являєтьсяцілий рядконструкційпарових машин із числомоборотів від 200 до 500 вхвилину,призначенихспеціально для потребелектростанцій, але й як бі неудосконалювалисяпаровімашини, смердоті було неможливоцілкомзадовольнитивимоги, щопред'являються перед тименергетикою.Більшістьпарових машин бувмалопотужною й моглазастосовуватисялише на невеликихелектростанціях.Крупніелектростанціїобслуговувалися вбільшостівипадківвеличезнимипаровими машинами із невеликим числомоборотів, щоспоживаликолосальнукількістьпалива, що вельмиздорожуваловартістьелектроенергії. Таким чином, ізперших жкроківрозвиткуелектротехнікивиниклагостра потреба вспеціальномушвидкохідномумогутньому йекономічномудвигуні дляелектростанцій.Технічніпередумови для створення нового тепловогодвигуна у ХІХ ст. були внаявності.Технікавиробництваспеціальнихсплавів ймеханічнаобробкаметалівдосягливисокогорівня.Булививченівластивостіводяної парі йзакониїївитікання.Успішнорозвивалосятакожвчення проопірматеріалів йтеоріяпружності.Винахід нового тепловогодвигуна –паровоїтурбіни –з'явилосявідповіддю назапити машинноговиробництва.

З самого початку свого практичноговживаннятурбінаволоділа поручпереваг впорівнянні ізпаровоюмашиною.Вонанабагатопростіше йзручнішездійснювала принципбезперервногообертального руху, ніж поршнєвапарова машина.Турбіна могларозвиватишвидкість ходумайже донеобмеженихрозмірів, щообчислювалися десяткамитисячоборотів вхвилину. >Нарешті,потужністьбудь-якоїтурбінинабагатоперевершувалапотужністьнавітьнайбільшоїпаровоїмашини.

>Ідеявикористовуваннякінетичноїенергії парі дляотриманняобертального рухузнайшлавпершесвоєвтілення вкуліГерона, що крутитися.Цейприлад був прообразомреактивноїпаровоїтурбіни.Іншою ">машиною", щовикористовуєкінетичнуенергію парі для свогообертання, було бвідоме "колесо"італійського вченогоБранка (XVII ст.).Вонооберталосязавдяки бо пара із казанавитікала налопаті горизонтального колеса ізосередками.Цейпристрій був нечиміншим, якпримітивноюактивноюпаровоютурбіною.

Надствореннямпаровоїтурбінивинахідникирізнихкраїнпрацювалитривалий годину. З 1880 по 1890 р. вАнглії було б бачено 52патенти напаровітурбіни, а із 1890 по 1900 р. – 186.Найвдалішітехнічнірішенняцієїпроблеми дали швед До. Лаваль йанглієць Ч.Парсонс.

>Шведськийінженер Карл Густав де Лаваль (1845-1921)походив зстаровинноїфранцузької сім'ї, щоемігрувала доШвеції вкінці XVI ст. под годинупереслідуваннягугенотів.Ідеяпаровоїтурбінивиникла уЛаваля прироботі надсепаратором для молока. Ос-кількипарова машина не могла забезпечитивеликушвидкістьобертання валу сепаратора (6-7 тис. об./хв), Лаваль, у тому,щоб незастосовувати всепараторіскладних передач, безпосередньо восі сепараторапомістивреактивнутурбінунайпростішого типу.Цейвинахід бувзапатентованийЛавалем в 1883 р.

У 1889 р. Лавальстворюєнову,складнішуодноступінчатуреактивнутурбіну. Принцип діїтурбіниЛаваляполягав внаступному:чотири сурми, такзваніпарові сопла,підводили подгостримкутом пар до лопаток колеса,укріпленого на валу. Кілька, що надходила в сопла подвисокимтиском ізнезначноюшвидкістю й полишала їхні із великоюшвидкістю й принизькомутиску, текла по лопатки йвиходила ізпротилежноїсторони колеса.Йоготиск наувігнуту бік лопатоквикликавобертання колеса й провівшимеханічну роботу.ТурбінаЛаваля бувнайпростішоюактивноюпаровоютурбіною, вякійструмінь парі із великоюшвидкістюпрямував на лопатки колеса.

>ТурбіниЛавалязіграливелику рольісторіїтурбобудування. При їхніконструюванні було б поставлено йрозв’язано багатоосновнихпитаньтурбобудування.Проте,хочатурбінаЛаваля йсприялаподальшомурозвиткутурбобудування, черезнедосконалістьконструкції вона ненабула великогопоширення.

>Рішучезрушення всправівикористовуванняпаровихтурбін наелектричнихстанціях провелатурбінаанглійськогоінженера ЧарльзаПарсонса (1854-1931), щостворивпершутурбіну в 1884-1885 рр.ПароватурбінаПарсонсапринципововідрізнялася відтурбіниЛаваля. Уній бувзастосованабагатоступінчатаконструкція реактивного типу.

>ТурбінаПарсонсаскладалася із рядупоміщених на одному валувінців лопатокособливоїконструкції:міжвінцями лопаток, щообертаються,поміщалисянерухомі виряджай так само лопаток,направлених впротилежну бік.Ці такзваніреактивні лопатки йскладаютьособливістьвинаходуПарсонса.Реактивні лопаткиПарсонса булиапаратом, вякомувідбувалосяперетворенняпотенційноїенергії парі вкінетичнуенергію йперетворенняостанньої вмеханічну роботу.Парсонснадав лопаткам форму, приякійперетинміжлопаточнихканалівзменшувався понапрямузакінчення парі. Таким чином, лопаткиПарсонсаутворювали як бінасаджені на вал сопла, із які,розширяючись,закінчується пара.Механічна робота при цьомувиходила як зарахунокактивної, то й зарахунокреактивної дії паровогоструменя. УпротилежністьодноступінчатійтурбініЛаваля, деенергіятиску парі всявідразу всопліперетворювалася венергію руху,турбінаПарсонса бувбагатоступінчатою. Уційтурбініенергіятиску,поступовознижуючись зступеня наступінь, від одноговінця лопаток доіншого,перетворювалася наенергію руху.

>ТурбіниПарсонсанабулинабагато понадпоширення, ніжтурбіниЛаваля.Вони із самого своговиникнення булирозраховані длявикористовування наелектростанціях,гостропотребуючих вподібного родудвигунах.

У 1899 р.французькийінженер Огюст Ратостворивактивнубагатоступінчатутурбіну, Яка був впорівнянні ізтурбіноюПарсонсановимкроком втурбобудуванні. Унійутілилисяновітехнічніпринципиконструюваннятурбін.Турбіна Ратонабулавеликепоширення вЄвропі, особливо вШвейцарії,Німеччині йФранції.Вонавиявилася болееекономічною, ніжтурбінаПарсонса. УАмерицівеликепоширеннянабулатурбіна Ч.Кертіса, Якатакож бувактивноюбагатоступінчатоютурбіною.

Докінцяданогоперіоду потреба в новому тепловомудвигуні бувповністюзадоволена.Буластворенамогутняпароватурбіна, щоцілкомзадовольнилапотребиелектроенергетики, щошвидкорозвивалася.Промисловістьрозвиненихкапіталістичнихкраїносвоїлавиробництвопаровихтурбінвеликоїпотужності, щоволоділи великоюшвидкохідністю.

 

5.Зростаннявживанняелектрики

>Характерноюособливістюрозвиткутехніки послепершоїсвітовоївійниєшвидкозростаючевживанняелектрики у всіхгалузяхтехніки. Протягом XX ст.виробленняелектроенергіїпостійноростло. З 1900 по 1957 р.виробіткаелектроенергії вкапіталістичнихкраїнахвиросламайже в 100разів. У 1900 р. увсьому світі було бвироблено 15 млрд.квт-челектроенергії, в 1913 р.виробіткаелектроенергіїсклала уже 35-40 млрд.квт-ч. Переддругоюсвітовоювійною (1938 р.)виробітокелектроенергіїдосяг 456 млрд.квт-ч.Післядругоїсвітовоївійнивиробництвоелектроенергіїпродовжувалорости. 1950-го р. було бвироблено 950 млрд.квт-ч, в 1952 р. - 1017 млрд.квт-ч, в 1954 р. – 1346 млрд.квт-ч, а 1957 р. лише вкапіталістичнихкраїнах було бвироблено 1470 млрд.квт-ч,причомумайже половинаїїдоводилася начастку США.

>Зростаннявиробленняелектроенергіїзумовилосерйозні увиробництві йрішенніпроблемивикористовуванняелектрики у всіх областяхматеріального життясуспільства.

>Якщо напершихетапахрозвиткуелектротехнікиелектрикавикористовувалася в основномулише дляосвітлення, те в всебільшійкількостіпочинаєуживатися насиловіпотреби впромисловості.Ростезначенняелектроенергії натранспорті, всільськомугосподарстві, вметалургії й,нарешті, вхімічнійпромисловості. У 1945 р. США дляосвітленнявитрачалося 7,74%всієївиробленоїелектроенергії, всиловихдвигунах -63,24, велектропечах - 13,67, дляелектролітичнихпроцесів -13,13%електроенергії,іншівитратисклали 2,22%. У1955г.промисловість СШАзажадала понадполовинивиробленої в странеелектроенергії.

>Величезнезростаннявживанняелектрики впромисловості було бпідготовленопопитом всіхгалузейвиробництва нановий, болеедосконалийсучаснийдвигун, нановутехнологію вметалургії йхімії.Електроенергіяперетворилатехнологічніпроцеси вхімічній йметалургійнійпромисловості й вбагатьохіншихгалузяхвиробництва.Електрика в XX ст. стало самимуніверсальним виглядоменергії втехніці.

 

6.Підвищенняекономічностіелектростанцій

На початку XX ст. уелектробудівництві, що всерозширялося, урядікраїнз'являються такзванірайоннітепловіелектростанції (>РЕС), на якіцентралізуєтьсявиробленняелектроенергії для потребцілихрайонів із їхньогосвітловими йвиробничиминавантаженнями.Поширені допоявирайоннихелектростанційміськістанціїобслуговувализвичайноокремірайониміста, ту чиіншуокремугрупупідприємств чижитловіквартали ізпобутовимспоживанням;деякістанціївироблялиенергію для потребміського транспорту (трамвай).ПояваРЕС означала,перш на,тенденцію допідвищенняекономічностіметодівотриманняелектроенергії (>тобто роботиелектростанцій),причому цьому увеличезномуступенісприяловведення в практикумогутніхтурбогенераторів.

>Вже до початку 30-х роківпотужність окремихтепловихстанцій урядівипадківперевищувала 0,5 млн. кВт приодиничнійпотужностіагрегатів до 150-200 тис. кВт.Нині сталозвичним, щопотужністьтепловихрайоннихелектростанційскладаєдекількасотеньтисячкіловатів.Сучаснімогутніелектростанціїдосягаютьвеличезнихрозмірів.Проліт машинного залі головного корпусустанціїскладає 30-50 м,довжина – понад200м,висота 40-50 м.

Великийоб'ємкапітальногобудівництваробитьукрайважливим запитання прозниженнявартості йприскореннятермінівбудівництваелектростанцій. Цедосягається широкимвикористовуваннямзбірногозалізобетону,індустріальнихметодівбудівництва,ретельноюпродуманістю проектустанцій.

>Підвищенняекономічностітепловихелектростанційсупроводжуєтьсязростанням їхньогопотужності йорганічнопов'язане ізпідвищеннямтехнічнихпараметрів теплосиловогоустаткування.Якщо в 1900-1910 рр.одиничнапотужність паротурбінного агрегатукрупноїелектростанціїскладала не понад 10-25 тис. кВт, то 1950 р. вондосягла 100-150 тис. кВт.Шляхомпідвищеннятиску йтемпературиводяної парі, щопоступає втурбіни,досягаєтьсяпідвищенняекономічностітепловихелектростанцій зарахунокзменшенняпитомоївитрати парі втурбіні (>тобтозменшенняпитомоївитрати тепла на кВт.год).

У даний годину натепловихелектростанціях широкопоширенітеплосилові установки ізпочатковими параметрами парі 90атм, 535 °З. Усучаснихпаротурбінних установкахККДвиріс до 25-30% впорівнянні із 4-5% напершихелектростанціях й 9-11% на початку 20-х років. Упаротурбіннійустановці ізтиском парі за 30 яатм.загальнийККДскладає 23-25%, в установках ізтиском в 100атм. - 30%, а при 170атм. - до 34-38%.

Разом із тім подаліпідвищеннятиску йтемператури парівикликає рядтехнічнихтруднощів,зокремападаєефективність роботи вспеціальнихпаросепараційнихпристрояхкотлів, задопомогою які взвичнихумовахусуваєтьсяможливістьвідкладення солей наробочих органахтурбін.Проте, усіпереваги роботи нависоких параметрах парінастійнодиктуютьнеобхідністьподальшогонауково-технічногопрогресу вційобласті (й,перш на вметалургіїсталі).

Упідвищенніекономічностітепловихстанційвелику рользіграврозвитоктопочно-котельноїтехніки:перехід домогутніхкотлоагрегатів,новим методамспалюваннявеликоїкількості тепла,широкоїмеханізаціїпроцесівподачі йприготуваннядеякихвидівпалива. З 30-х років втехнологіїспалюванняпаливапочинаєтьсяперехід докрупнихкотельнихпаливень (ізводянимекраном) дляспалювання твердогопалива впилоподібномустані.

За характером тепловогопроцесукрімконденсаційнихтурбінвиділяютьсяспеціальнітурбіни – ізпротивотиском йпроміжнимвідбором парі,Спеціальнітурбінипочализ'являтися в основному із 20-х років для установоккомбінованоговиробленняелектроенергії й тепла (>згодом – ТЕЦ).

Насучаснихелектростанціяхзастосовуються йпередвключенітурбіни – ізвисокимпочатковимтиском парі йвисокимпротивотиском, коливідпрацьована у яких парапоступає взвичнітурбіни, атакожтурбінивисокоготиску ізпроміжним (>вторинним)перегрівом парі (>перегрівупіддають пару ізпроміжногоступенятурбіни), сутореактивнітурбіни,паротурбінні установки ззастосуваннямртутно-водяногобінарного циклу й,нарешті,транспортнітурбіни (в основномусуднові).

7.Електричнімережі йсистеми

>Районніелектростанціїзвичайнопрацюють паралельноміж собою – назагальнуелектромережу – йоб'єднуються вокремікрупніенергетичнісистеми.Крупнігідростанціїєнайважливішимелементоменергетичноїсистеми, Яка у нассобієсукупністюелектростанцій йелектричнихмереж.Слідзазначити, щогідроелектростанціїдоцільновикористовувати всистемі длязняття ">піків"добовогографіказавантаження.Об'єднанняелектричнихстанційздійснюєтьсярайоннимиелектромережами, аоб'єднанняенергосистем вєдинуенергетичну систему –єдиноювисоковольтноюмережею.Електромережазв'язуєціелектростанціїміж собою й зспоживачамиенергії.

>Об'єднанняелектростанційзагальноювисоковольтноюмережею до системимаєвеликітехнічні йекономічніпереваги йграєпершорядну рольрозвиткуелектрифікації всіхкраїн.

>Початокрозвиткуелектромереж буввстановлений на початку XX ст.створеннямлініїрозподільноїмережірайоннихстанційнапругою 6-35 ква. Цепідготувало грунт для переходу доелектропередач болеевисокоїнапруги, й уже в 1907 р. США бувлініянапруги в 110 кв.Перша вЄвропілініяелектропередачі на 110 кв бувстворена в 1912 р. вНімеччині. У 1922 р. США бувпобудованалініяелектропередачінапругою в 220 кв. До 1927 р.загальнапротяжністьвисоковольтнихелектроліній (>напругою від 13 до 220 кв)склала СШАблизько 80тис.км.,протецілініївідрізнялисякрайньоюрізноманітністювживаноговольтажу. У 1922 р. вРадянськомуСоюзі буввпершествореналініяелектропередачінапругою 110 кв (>лініяШатурськаРЕС - Москва).Всіціелектролініїпрацювали назмінномуструмі.

>Починаючи із 30-х роківдосягнутізначніуспіхи вбудівництвіелектросистем. УАнглії в 1936-1937 рр. в основному бувзакінчена й введена вексплуатаціюєдинависоковольтнамережа (так кликанаТрід")загальноюпротяжністюблизько 8 тис. км. Доцієїмережі булиприєднаніелектростанціїпотужністюприблизно о 9-й млн. КВт. У 1946 р.Трід" включала 142електростанціїзівстановленоюпотужністю уже в 11,6 млн. КВт, а 1951 р. - 289станційпотужністю в 14,5 млн. КВт. У 1957 р.потужністьз'єднаноїенергосистемиАнгліїперевищила 20 млн. КВт.

 

8.Електрична потяг

З самого початкунашогостоліттяелектроенергія все более широковикористовується назалізницях, щоєнайважливішим виглядом транспорту XX ст.Протяжністьзалізниць заостанніпівстоліттязрослаприблизноудвічі. Паровоз, щовірнослужив понад 100 років,впродовжнашогостоліття все болеепоступаєтьсямісцемновим, болеемогутнім йекономічнимлокомотивам,зокремаелектровозам.Якщо у паровозаефективнийкоефіцієнткорисної дії практичноскладає 4-5% й неперевищує 6-8%, азагальнийККДнижче 10%, тоККДелектровозів (приотриманніелектроенергії відтепловоїелектростанції)досягає 16-19%,причомукоефіцієнткорисної діїелектровозазначнопідвищується привикористовуванніенергіїГЕС.

Урезультатізростаннявиробленнядешевоїелектроенергії, щопоступає ізкрупнихенергосистем, в XX ст. булистворенінеобхідніпередумови для широкогоупровадженняелектричної тяги назалізницях. Наелектрифікованихзалізницяхджереломенергіїєзвичнаелектростанція, алокомотив-електровозодержуєелектроенергіюззовні задопомогоюконтактноїмережі йструмоприймальників.

У 20-хрокахпочинаєтьсяелектрифікаціязалізниць США,Франції,Італії,Німеччини, а СРСР, але й вціломуелектрифікованихзалізниць за годину було б мало (та й теперчасткаелектрифікованихзалізниць взагальнійсвітовій їхнімережіскладаєприблизно 4%).

Зкінця 900 років вдеякихкраїнахпочинаєвстановлюватися свояосновна системаструму дляелектротяги,причомуособливезначеннямає система однофазногострумузниженоїчастоти,постійногоструму йчастковотрифазногоструму. У 1920 р. СШАзалізниці булиелектрифіковані ізвживанням в основномупостійногострумунапругою 1500 в (йчастково до 3000 в). УФранції бувприйнята системапостійногоструму, вІталії -трифазногострумунапругою в 3000-4000 в. УНімеччині,Швеції,Швейцарії,Норвегії в 20-хроках наелектрифікованихзалізницяхвикористовувавсятакожоднофазнийструмзниженоїчастотинапругою до 15 кв.

У Перші рокта послеупровадженняелектричної тяги системапостійногоструму,повністю собівиправдавши,набуланайбільшепоширення. У годину понад 67%електрифікованихмагістральнихзалізниць світупрацюють напостійномуструмі. Алізростаннявантажообігузалізниць,необхідністьпідвищенняшвидкості руху потягівзажадали розробки болееефективноїсистеми тяги,перш на наосновівикористовуванняперевагзмінногострумупромисловоїчастоти йпідвищеноїнапруги.Вживаннязмінногострумузначноскорочуєвитрати наспорудутяговихпідстанційзавдякизменшення їхнього числа йспрощенняустаткування, атакожзменшуєексплуатаційнівитратизалізниць й приводити доекономіїкольоровихметалів зарахунокзменшенняперетинудротівконтактноїмережі.

Хочавпершеелектрифікаціязалізничнихліній наоднофазномуструміпромисловоїчастоти бувздійснена вУгорщиніще в 1934 р.,лишеостаннімирокаминамітивсяперехід нанадзвичайнопрогресивну систему тяги наоднофазномуструміпромисловоїчастотинапругою в 20000-25000 в. У цьомувипадкутяговідвигуниелектровозаможутьпрацювати напостійномуструмізниженоїнапруги,причомутрансформація йперетворенняструмупроводяться не так напідстанціях, але в установках,включених велектричну схему самогоелектровоза.

>Успіхиелектровозобудування взначнійміріпов'язані ізпрогресом вобластістворенняелектродвигунів йперетворювачівструму. У 50-хроках усіпочинаютьзастосовуватисянапівпровідниковісиловівипрямлячі. Укінці 1955 р.вперше вАнглії бувстворенийпершийсиловий (>германієвий)випрямляч,розрахований на 1 тис. кВт, йзапроектованийвипрямляч до 18 тис. кВт.

>Останнімироками все понадзастосовуютьсямогутнінапівпровідниковівипрямлячі наосновікремнію.ЦівипрямлячівідрізняютьсявисокимККД (99,6%).Вонидозволяютьвипрямлятизміннийструмзначноїпотужностінапругою понад 500 в. Великакількістьрізнихкремнієвихвипрямлячів в даний годинувипускається,наприклад,фірмою ">Сименс-Шукерт" (ФРН).

 

9.Вдосконаленняелектроприводу йупровадженняелектроенергії втехнологічніпроцесивиробництва

З початку XX ст. в силовомуапаратівиробництвавідбуваєтьсярозширеннясферивживанняелектроприводу, щоєосновоюкомплексноїмеханізації йавтоматизаціївиробничихпроцесів впромисловості.

Уобластіелектрифікаціїробочих машинукрайважливимєрозвитокелектроприводу,упровадженнянайдосконалішихтипівелектроприводів:перехід до одиночного (>індивідуального) й –головне –багаторуховомуелектроприводу із широкорозвиненоюсистемоюрегулювання й автоматики. У томувипадку, коликожнийробочий орган єдиноїмашини наводитися в рухокремимелектродвигуном,основоюрозвиткуелектроприводуєрозвитокавтоматичногоуправління йогороботою.Багаторуховийелектропривод, щозабезпечуєавтоматичневиконаннявиробничихоперацій йузгодження окремихрухів,тобтоавтоматизованийелектропривод,набуввеличезнепоширення,бо зарахунок более точного й плавногорегулюванняшвидкостіпідвищуєтьсяпродуктивністьверстата йполегшуєтьсяпрацяробітників.

>Саме у зв'язку ізрозвитком автоматики, якрегуляторівструму,широкепоширеннянабулигенераторипостійногоструму.Великезначення при цьому мало поширеннярегульованогоелектроприводупостійногоструму,живленого відокремого генератора (система ">генератор-двигун" чи відіонногоперетворювача,наприклад ртутноговипрямляча (система ">іоннийперетворювач -двигун").Дослідження вційобластіпочалися у 90-тіроках XIX ст.Надалі смердоті привели дозначногоспрощеннякінематикивиробничих машин йзменшення числавузлівтертяміжелектродвигуном йробочим органом.

З широкимрозвитком системавтоматичногорегулюваннявеликепоширеннянабули такзваніелектромашиннірегулятори, чипідсилювачі, –ЕМП, щоє одним ізнайважливішихелементів системавтоматизованогоелектроприводу. Усіширше стализастосовуватисяелектронно-іонні (>лампові),потіммагнітні, аостаннімирокаминапівпровідниковіпідсилювачі. Задопомогоюмалихпотужностейціпідсилювачідозволяютьуправлятикрупнимимеханізмами.Електромашинніпідсилювачі (>ЕМП)почалирозповсюджуватися вкінці 30-х років й в даний

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація