К источнику электрической энергии относится: Электрический ток. Источники электрического тока (Гребенюк Ю.В.)

Кратко об источниках электрической энергии

Электрическая энергия производится из многих различных источников электрической энергии. Некоторые из этих источников  возобновляемые, а другие невозобновляемые.

Электростанции

Большая часть электричества, используемого в мире производится от электростанций, которые сжигают ископаемое топливо для создания пара. Основным видом топлива для электростанций является уголь, потому что он позволяет большое количество электроэнергии производить в одном месте.

С помощью угля в настоящее время вырабатывается свыше 50 процентов электричества. Оно вырабатывается через угольные электростанции. Уголь является невозобновляемым источником, что означает, что он будет в конечном итоге сгорать. Важно сохранить ресурсы угля и искать более экологически чистые способы производства электроэнергии.

Кратко о сути возобновляемых источников электроэнергии

Есть другие способы генерации электричества с использованием природных ресурсов, которые могут быть заменены или возобновлены без ущерба окружающей среды или способствовать парниковому эффекту.

В настоящее время 70 процентов электричества создается на основе сжигания ископаемых видов топлива: 50 процентов от угля и 20 процентов из природного газа.

Возобновляемые источники энергии используются для создания 30 процентов электричества.

Из этих источников возобновляемой энергии гидроэнергетика является крупным донором, обеспечивая около 10 процентов общего объема электроэнергии.

15% обеспечивают атомные электростанции.

При этом доля атомных электростанций в мире различна от 77 % во Франции до 2,5 % в Китае.

В России доля атомной энергетики порядка 18%.

5 % приходит на смесь источников, включая ветер, биоэнергию и солнечные батареи на крыше.

Конечно большинство людей хотели бы видеть экологическое сочетание превращающееся в электрические ресурсы, но в настоящее время источники ископаемого топлива являются основой электроэнергии в мире. Сочетание и доля источников электрической силы с течением времени видоизменяются и появляются необычные источники энергии.

Гидро

Электричество из воды накапливается в огромных плотинах. Сила, созданная водой из этих плотин превращается в электричество гидро электрическими турбинами и генераторами. Самые известные источники гидроэлектрической энергии находятся на крупных реках. Это дешевле, чем добыча ископаемого топлива и не способствует парниковому эффекту.

Солнце

При генерации электроэнергии с помощью солнца предотвращает выброс в атмосферу парниковых газов.

Ветер

Перемещение воздуха, который создается, когда солнце нагревает и охлаждение воздуха движет его. Это вызывает ветер. Через века люди научились использовать силу ветра. Как солнце она может также использоваться для создания электроэнергии. Ветер генерирует менее 1% электроэнергии в мире, но больше ветровых электростанций строятся каждый год.

Биомасса

Энергия, которая поступает из свалки – или мусорные свалки. Она включает в себя образование горючего газа и тепла от материи животных и растений. Свалочный газ создается, когда выбрасываются отходы и начинается загнивание (или разложение) в земле. Этот газ, как правило, просто будет просачиваться через землю в атмосферу, способствуя экологическим проблемам, как парниковый эффект. Однако может быть захвачен и обрабатываться для создания электроэнергии. Газ собирается, сушится (чтобы избавиться от воды) а затем фильтруется (чтобы избавиться от любых отходов и частиц). Затем подается через трубы к газовому генератору, который сжигает газ для создания электроэнергии.

Геотермальная энергия

Ресурсы от тепла земли. Она была использована тысяч лет в некоторых странах для горячей воды, отопления и приготовления пищи. Она также может генерировать электричество с помощью пара производимого из тепла, найденного под поверхностью земли. Это не распространено во многих странах, но хотя экспериментально геотермальная электроэнергия изучается в малонаселенных районах и используется в некоторых частях Новой Зеландии, Европе, Камчатке (Россия), а Исландия получает более 50 % своих энергетических ресурсов из геотемальных видов.

Источники электрической энергии в настоящее время являются неотъемлемой частью нашей жизни. Многие вещи работают только с помощью электричества и значение которой мы резко не изменим. Эти изменения не будут восприниматься как положительные большинством людей. Для поддержки технологии, лежащей в производстве электричества с использованием возобновляемых и невозобновляемых ресурсов работают ученые из многих областей исследования, в том числе химии, геологии, физики и биологии.

Аргументы в пользу более возобновляемых источников электрической энергии включают в себя:

• Необходимость сохранения энергетических ресурсов для будущего

• Угроза повышения парникового газа индуцированного изменением климата.

Противоположные аргументы для использования невозобновляемых ресурсов включают:

• Для использования этих ресурсов уже существует хорошо развитая технология

• Неспособность альтернатив для обеспечения базовой нагрузки мощности для бытового и промышленного использования

• Стоимость является относительно низкой для выработки электричества с невозобновляемых ресурсов.

Источники и потребители электрической энергии. Электрические цепи

Цель урока:

Образовательная: повторить и обобщить
знания по теме. 

Развивающая:

• формирование умений самостоятельно применять
  знания, полученные на уроках, при сборке
  электрических цепей.
• развитие мышления, умения делать выводы,
  анализировать; 

Воспитательная: привитие познавательного
интереса к электротехнике, воспитание культуры
труда, самостоятельности и творчества в
коллективно-трудовой деятельности;

Оборудование:

1. ПК и мультимедийный проектор. На ученических
   столах: источник тока (батарейка 4,5V), ключ,
   лампочка, соединительные провода, лист-задание
2. Лабораторно-практическая работа «Монтаж
   электрических цепей».

На демонстрационном столе: монтажная
планшетка, гальванические элементы, аккумулятор,
генератор велосипедный, элекрофорная машина и
бытовые приборы — (утюг, лампа настольная,
электрочайник, электродрель, электрический
звонок, гирлянда и др.)

Образец изделия: — Фонарик из пластиковых
бутылок

Ход урока

I. Организационный момент (проверка
отсутствующих и готовности класса к уроку).

Учитель: Здравствуйте ребята! Присаживайтесь.

II. Проверка знаний и умений.

На прошлом уроке мы изучали условные
обозначения элементов электрических схем.
Ребята, как вы думаете, для чего нужно знать эти условные
обозначения?

Ответ: (Чтобы составить электрическую схему
и собрать
электрическую цепь).

Правильно! Это и будет целью нашего урока,
научиться по схемам, собирать простейшие
электрические цепи. Поэтому сегодня от вас,
ребята, потребуются внимание, настойчивость и
культура труда в достижении этой цели.

А сейчас, мы проверим ваши знания по
графическому обозначению элементов
электрических схем.

Задание 1

Выполнить условные обозначения, применяемые на
схемах электрической цепи. Ученики с места
задают поочерёдно вопросы двум отвечающим
одноклассникам у доски. Ответ выполняется
графическим обозначением с помощью мела на
классной доске.

Перед вами находятся две кнопки звукового
экзаменатора опережения ответа. Кто после
заданного вопроса первым нажмет кнопку, имеет
право на ответ. Если ответ не верный, то право
ответа на вопрос переходит второму отвечающему.

Условные обозначения
электрической цепи

Задание 2

Вопросы:

1. Назовите известные вам виды энергии. ( Атомная,
механическая, световая, химическая и
электрическая)

2.Какие типы электростанций вам известны? (Гидроэлектростанция,
атомная, тепловая, ветровая, приливная, солнечная
и дизельная)

3. Какие виды энергии в перечисленных
электростанциях преобразуются в электрическую
энергию?

II. Новый материал.

В рабочей тетради записываем тему урока: «
Источники и потребители электрической энергии.
Электрические цепи.«

Ребята! Что означает по смыслу слово
«источник»?… воды, тока — То, что даёт начало
чему-то или откуда исходит что-то.

А что подразумевается под словом «потребитель
электрического тока»? — Это все электрические
приборы, бытовая техника и производственное
оборудование.

Если взять источник
тока, потребитель, выключатель и соединить всё
проводами, получится электрическая цепь.

Электрическая цепь состоит из отдельных
устройств или элементов, которые по их
назначению можно разделить на 3 группы. Первую
группу составляют элементы, предназначенные
для выработки электроэнергии — это источники
тока.

Источники тока — это устройства, которые
преобразуют какой-либо вид энергии в
электрическую энергию. К ним относятся:
генераторы электростанций, гальванические
элементы, аккумуляторы, фотоэлементы и др.

1. Солнечная батарея 2. Гальванический
элемент

3. Электрофорная машина

Вторая группа — элементы, преобразующие
электрическую энергию в другие виды энергии
(механическую, тепловую, световую, и т. д.). Эти
элементы называют потребителями электрической
энергии. К ним относятся: электродвигатели,
нагревательные и осветительные приборы и др.

В третью группу входят элементы,
предназначенные для передачи электроэнергии от
источника питания к потребителям (провода,
выключатели и другие устройства)

Электрическая схема — это графическое
изображение электрической цепи с помощью
условных знаков.

Задание: Начертите в тетрадях схему
простой электрической цепи (рис.6)

Схема простой электрической цепи

Потребители электрической энергии могут быть
присоединены к источнику тока различными
способами.

Способы соединения потребителей электрической
энергии:

• последовательное соединение;
• параллельное соединение.

 Начертить в тетрадях схему
последовательного соединения (рис.7)

Схема последовательного соединения
потребителей электрической энергии.

Начертить в тетрадях схему параллельного
соединения потребителей электрической энергии
(рис.8)

Схема параллельного соединения потребителей
электрической энергии

Психологическая пауза. (звучит
инструментальный музыкальный фон) Сейчас мы
все вместе выполним следующее упражнение. Сядьте
свободно, не напрягая мышц рук и ног. Дайте вашему
телу расслабиться. Глубоко вдохните, втягивая
воздух медленно, через нос, пока лёгкие не
наполнятся и также плавно, тоже через нос,
выдохните, пока полностью не освободите лёгкие.
Давайте все разом. «Плавный вдох — плавный
выдох. Вдох — выдох:» Прислушивайтесь к своему
дыханию. Постарайтесь вообразить волны, их плеск,
запах морской воды и солнца. Вы чувствуете себя
легко и свободно. Вы готовы к работе! Тогда в путь.

 Лабораторно-практическая работа «Монтаж
электрических цепей»

Работа № I

Сборка электрической цепи, состоящей из
источника тока, лампочки, выключателя,
соединительных проводов.(простая электрическая
цепь).

Порядок выполнения работы

1. Начертите в тетради схему простой
электрической цепи.(рис1.)

2. Соедините с помощью выключателя, проводов,
батарейки и лампочки в соответствии со схемой.

3. Поверните рычажок выключателя, замкните цепь.

4. Проверьте работу цепи.

5. Разомкните цепь.

6. Разберите цепь. Рис 1

 Работа №2

Сборка электрической цепи, состоящей из
источника тока, 2-х лампочек, выключателя,
соединительных проводов. (соединение
потребителей электроэнергии последовательное).

Порядок выполнения работы

1. Начертите в тетради схему последовательного
соединения потребителей электроэнергии из 2-х
лампочек.

2. Соедините с помощью выключателя,
электрической лампы, проводов и батареи в
соответствии со схемой.

3. Поверните рычажок выключателя, замкните цепь.

4. Проверьте работу цепи.

5. Разомкните цепь.

6. Вывернуть одну лампочку.

7. Поверните рычажок выключателя, замкните цепь.

8. Проверьте работу цепи, будет ли гореть другая
лампочка?

9. Разомкните цепь.

10.Разберите цепь.

Вопросы

1. Из каких элементов состоят собранные вами
   электрические цепи?
2. Назовите материалы, проводящие и непроводящие
   электрический ток.
3. С какой целью применяются условные обозначения
   электрической цепи?
4. Подготовить краткий отчет

 В отчете укажите:

• название работ;
• схемы электрических цепей;
• ответы на вопросы.

Работа № 3

Сборка электрической цепи, состоящей из
источника тока, 3-х лампочек, переключателя,
соединительных проводов.

Порядок выполнения работы

1. Начертите в тетради схему электрической цепи.

2. Соедините лампы накаливания с батареей и
переключателем в соответствии со схемой.

3. Передвигая контактный рычаг, поочередно
включите лампочки,

4. Разберите цепь.

Работа №4

Сборка электрической цепи, состоящей из
источника тока, 2-х лампочек, переключателя,
соединительных проводов. (соединение
потребителей электроэнергии параллельное).

Порядок выполнения работы

1. Начертите в тетради схему параллельного
соединения потребителей электроэнергии из 2-х
лампочек

2. Соедините через выключатель лампы
накаливания с батареей в соответствии со схемой.

3. Поверните рычажок выключателя, замкните цепь.

4. Проверьте работу цепи.

5. Разомкните цепь.

6. Вывернуть одну лампочку.

7. Поверните рычажок выключателя, замкните цепь.

8. Проверьте работу цепи, будет ли гореть другая
лампочка?

9. Разомкните цепь.

10.Разберите цепь.

Вопросы

1. С какой целью зачищают концы проводов перед
   подключением их к электроарматуре?
2. Чем отличаются проводники от изоляторов?
3. Из каких элементов состоит простейшая
   электрическая цепь?
4. Подготовить краткий отчет

В отчете укажите:

• название работ;
• схемы электрических цепей;
• ответы на вопросы.

Подведение итогов.

Дома

Источники электрической энергии их виды и способы соединения

Электрическая энергия, вырабатываемая источниками электрической энергии — самый распространенный вид энергии в наше время. Процессы, связанные с данным видом электрической энергии, включают в себя под процессы, такие как — выработка (генерация), передача и потребление. Из этого можно выделить три группы устройств, которые принимают участие в этом процессе — источники электрической энергии, передаточные устройства и потребители.

Давайте подробно рассмотрим первую группы.

Источники электрической энергии.

Из самого названия можно догадаться, какую роль играют в электроэнергетике эти устройства, но все же я объясню.
Источник электрической энергии — устройство, механизм от которого потребители получают электрическую энергию по средству передаточных устройств. Не имеет значения какого рода тока является этот источник, а также электрическая энергия является генерируемой или запасенной.
Источниками электрической энергии могут быть: все виды и типы генераторов, вторичные обмотки трансформаторов и автотрансформаторов, различные гальванические элементы, аккумуляторные батареи, солнечные батареи, различные пьезо элементы и даже грозовой разряд (молния) является источником электрической энергии. 

Как видите существует множество видов источников электрической энергии, что способствует широкому распространению электрической энергии.

Соединение источников электрической энергии.

В электроэнергетике встречаются такие случаи, когда источников электрической энергии несколько, которые включены и питают одну электрическую цепь.
В зависимости от способа соединения источников, электрическая энергия ведет себя по-разному. Перед тем как углубляться в подробности следует сказать, что источники электрической энергии соединяют двумя способами — последовательно и параллельно.

Эти виды соединений я уже рассматривал при соединении конденсаторов и резисторов.

Давайте рассмотрим эти способы соединения на примере.
В качестве источника электрической энергии возьмем три обычных батарейки напряжением в 1.5 вольт каждая. Также нам понадобится вольтметр и соединительные провода.

последовательное соединение источников электрической энергии

Соединив батарейка последовательно, как показано на схеме, можно будит увидеть, что вольтметр покажет напряжение гораздо большее чем у одной батарейки, а именно 4.5 вольт. Так при последовательном соединении источников электрической энергии, напряжение всех источников, входящих в цепь складывается. Стоит отметить, что суммарная емкость и мощность батареек равняется показателям одной батарейки.

параллельное соединение источников электрической энергии

Если же соединять эти же батарейки параллельно, как на схеме выше, мы увидим, что напряжение цепи с тремя параллельно соединенными батарейками равняется напряжению одной батарейки. Но мощность и емкость этой цепи источников увеличилось в несколько раз, а именно в количество соединенных источников, в данном случаи в три раза, при условии, что мощность и ёмкости батареек одинаковы.

В электроэнергетике кроме батареек последовательно или параллельно могут соединять все источники электроэнергии. Но для каждого вида источника существуют определенные условия, такие как: напряжение всех соединяемых источников должно быть одинаково, как и мощность, во избежание возникновения уравнительных токов, для соединения трансформаторов необходимо также, чтобы коэффициенты трансформации были также равны.

Цели соединения источников электрической энергии.

Стоит отметить, что последовательное соединение источников электроэнергии нашло широкое применение лишь для источников постоянного тока, а именно гальванические элементов.
В современной электроэнергетике широко распространено параллельное соединение источников электрической энергии. Это объясняется тем, что в современной системе электроснабжения отпадает необходимость в увеличении напряжения таким способом, эту функцию отлично выполняют повышающие трансформаторы. Тем более, что при последовательном соединении, при выходе из строя одного из источников, вся цепь обрывается и потребители обесточиваются.
А вот параллельное соединение может похвастаться своими плюсами. Оно позволяет повысить мощность всей сети. Является очень удобным, так как при выходе из строя или необходимости в ремонте одного из источников электрической энергии нет необходимость лишать потребителей электрической энергии.

Параллельное соединение источников электрической энергии на столько удобно, что во времена советского союза, да и сейчас, но не так масштабно соединяли все электрические станции в одну энергосистему, что повышало качество снабжения электрической энергией, так как не было дефицита мощности, а также позволяли выводить целые станции и подстанции в ремонт без перебоев в электроснабжении и конечно же все они соединялись параллельно.

Источники электрической энергии: описание, виды и особенности

Источники электрической энергии в каждой местности различаются по способу её получения. Так, в степях целесообразнее использовать силу ветра или преобразовывать тепло после сжигания топлива, газа. В горах, где есть реки, строятся плотины и вода приводит в движение гигантские турбины. Электродвижущую силу получают практически повсеместно за счет других природных энергий.

Откуда берется питание потребителей

Источники электрической энергии получают напряжение после преобразования силы ветра, кинетического движения, потока воды, результата ядерной реакции, тепла от горения газа, топлива или угля. Широко распространены теплоэлектростанции, гидроэлектростанции. Постепенно сокращается количество атомных станций как не совсем безопасных для проживающих поблизости людей.

Может использоваться химическая реакция, эти явления мы наблюдаем в аккумуляторах автомобилей и бытовых приборов. Батарейки к телефонам работают по тому же принципу. Ветровики применяются в местах с постоянным ветром, где источники электрической энергии содержат в конструкции обычный генератор высокой мощности.

Для питания целого города порой одной станции недостаточно, и источники электрической энергии комбинируются. Так, на крышах домов в теплых странах устанавливаются солнечные батареи, которые питают отдельные помещения. Постепенно экологически чистые источники заменят станции, загрязняющие атмосферу.

В автомобилях

Аккумуляторная батарея на транспорте — не единственный источник электрической энергии. Цепи автомобиля спроектированы с таким расчетом, что при движении начинается процесс преобразования кинетической энергии в электрическую. Это происходит благодаря генератору, в котором вращение катушек внутри магнитного поля порождает появление электродвижущей силы (ЭДС).

В сети начинает протекать ток, заряжающий аккумуляторную батарею, длительность работы которой зависит от её ёмкости. Зарядка начинается сразу после старта двигателя. То есть энергия вырабатывается за счет сжигания топлива. Последние разработки автомобилестроения позволили использовать ЭДС источника электрической энергии для движения транспорта.

В электромобилях мощные химические батареи вырабатывают ток в замкнутой цепи и служат источником питания. Здесь наблюдается обратный процесс: ЭДС вырабатывается в катушках приводной системы, что заставляет колеса крутиться. Токи во вторичной цепи огромные, пропорциональные скорости разгона и весу автомобиля.

Принцип работы катушки с магнитом

Протекающий ток через катушку вызывает появление переменного магнитного потока. Он, в свою очередь, оказывает на магниты выталкивающую силу, которая заставляет рамку с двумя разнополярными магнитами крутиться. Таким образом, источники электрической энергии служат узлом для движения авто.

Обратный процесс, когда рамка с магнитом вращается внутри обмоток, за счет кинетической энергии позволяет преобразовывать переменный магнитный поток в ЭДС катушек. Далее в цепи установлены стабилизаторы напряжения, обеспечивающие требуемые показатели питающей сети. По этому принципу вырабатывается электричество в гидроэлектростанциях, теплоэлектростанциях.

ЭДС в цепи появляется и в обычной замкнутой цепи. Она существует до тех пор, пока к проводнику приложена разность потенциалов. Электродвижущая сила нужна для описания характеристики источника энергии. Физическое определение термина звучит так: ЭДС в замкнутой цепи пропорциональна работе сторонних сил, осуществляющих перемещение одиночного положительного заряда через всё тело проводника.

Формула E = I*R — сопротивление учитывается полное, складывающееся из внутреннего сопротивления источника питания и результатов сложения сопротивления питаемого участка цепи.

Ограничения на установку подстанций

Любой проводник, по которому течет ток, вырабатывает электрическое поле. Источник энергии является излучателем электромагнитных волн. Вокруг мощных установок, на подстанциях или вблизи генераторных устройств оказывается влияние на здоровье человека. Поэтому были приняты меры по ограничению строящихся объектов вблизи жилых зданий.

На законодательном уровне установлены фиксированные расстояния до электрических объектов, за пределами которых живой организм находится в безопасности. Запрещены постройки мощных подстанций вблизи домов и на пути следования людей. Мощные установки должны иметь ограждения и закрытые входы.

Высоковольтные линии монтируются высоко над постройками и выносятся за пределы поселений. Для исключения влияния электромагнитных волн в жилой зоне источники энергии закрываются заземленными металлическими экранами. В простейшем случае используется сетка из проволоки.

Единицы измерения

Каждая величина источника энергии и цепи описывается количественными значениями. Это облегчает задачу проектирования и расчет нагрузки под конкретное питание. Единицы измерения связаны между собой физическими законами.

Для величин источников питания установлены следующие единицы:

• Сопротивление: R — Ом.
• ЭДС: E — вольт.
• Реактивное и полное сопротивление: X и Z — Ом.
• Ток: I — ампер.
• Напряжение: U — вольт.
• Мощность: P — Ватт.

Построение последовательных и параллельных схем питания

Расчет цепи усложняется, если используется соединение источников электрической энергии нескольких типов. Учитывается внутренние сопротивление каждой ветви и направление тока через проводники. Для измерения ЭДС каждого источника в отдельности потребуется разомкнуть цепь и непосредственно на выводах питающей батареи замерить потенциал прибором — вольтметром.

При замкнутой цепи прибор покажет падение напряжения, которое имеет меньшую величину. Для получения необходимого питания часто требуется несколько источников. В зависимости от задачи может использоваться несколько видов соединений:

• Последовательное. ЭДС цепи каждого источника складывается. Так, при использовании двух батареек номиналом 2 вольта получают в результате подключения 4 В.
• Параллельное. Такой вид применяется для увеличения емкости источника, соответственно, наблюдается более продолжительное время работы от аккумуляторов. ЭДС цепи при таком подключении не изменяется при равных номиналах батарей. Важно соблюсти полярность соединения.
• Комбинированные подключения редко используются, но на практике встречаются. Расчет результирующей ЭДС производится для каждого отдельного замкнутого участка. Учитывается полярность и направление тока ветвей.

Омы питающей сети

Внутреннее сопротивление источника электрической энергии учитывается для определения результирующей ЭДС. В общем виде электродвижущая сила рассчитывается по формуле E = I*R + I*r. Здесь R — сопротивление потребителей, а r — внутреннее сопротивление. Падение же напряжения высчитывают по следующей зависимости: U = E — Ir.

Ток, протекающий в цепи, рассчитывают согласно закону Ома полной цепи: I = E/(R + r). Внутреннее сопротивление способно оказывать влияние на силу тока. Чтобы такого не происходило, источник подбирают под нагрузку по следующему правилу: внутреннее сопротивление источника должно быть намного меньше полного общего сопротивления потребителей. Тогда учитывать его величину совсем необязательно из-за малой погрешности.

Как измерить Омы питающей сети?

Так как источники и приемники электрической энергии должны быть согласованы, то сразу возникает вопрос: как измерить внутреннее сопротивление источника? Ведь омметром не подключишься на контакты с имеющимися на них потенциалами. Для решения вопроса используется косвенный метод снятия показателей — потребуются значения дополнительных величин: ток и напряжение. Расчет производится по формуле r = U/I, где U — падение напряжения на внутреннем сопротивлении, а I — ток в цепи под нагрузкой.

Падение напряжения измеряется непосредственно на зажимах источника питания. В цепь подключается резистор известного номинала R. До проведения замеров следует зафиксировать вольтметром ЭДС источника при разомкнутой цепи — E. Далее подключают нагрузку и фиксируют показания — U нагр. и тока I.

Искомое падение напряжения на внутреннем сопротивлении U = E − U нагр. В итоге рассчитываем искомую величину r = (E − U нагр.)/I.

Первичные и вторичные источники электропитания, бесперебойное и автономное электроснабжение

Электрика »
Электроснабжение »
Источники электропитания

Источники питания служат для выработки энергии для работы электрических приборов и устройств. Среди них существует две категории:

• первичные;
• вторичные.

К первичным относятся те, которые сами производят электрическую энергию, путем преобразования других видов энергии, химических или иных реакций.

В качестве примера можно указать различного типа электростанции (гидравлические, тепловые или атомные), химические источники (гальванические батареи, аккумуляторы, топливные элементы), автономные электростанции (бензо- и дизель-генераторы, ветровые и солнечные электростанции).

Вторичные источники электропитания служат для преобразования напряжения и тока первичных в соответствии с требованиями потребителей.

Также с их помощью организуется гальваническое разделение внешних и внутренних цепей. К вторичным источникам относятся:

• трансформаторные преобразователи переменного тока;
• выпрямители;
• инверторные преобразователи.

Нередко понятия первичных и вторичных источников размыты и относительны. Так бытовая электросеть для домашних устройств является первичным источником, поскольку в составе большинства устройств имеется свой блок питания, который преобразует напряжение сети до необходимых значений.

В то же время трансформаторная подстанция, от которой берет начало бытовая электросеть, сама является вторичным источником относительно электростанции или предыдущей подстанции.

В большинстве случаев бытовая и промышленная аппаратура требуют наличия источников постоянного или переменного напряжения для питания внутренних цепей. В качестве вторичного используется внешний или встроенный блок питания, который преобразует входное напряжение 220 или 380 В до необходимых значений.

До недавнего времени блоки питания строились на основе трансформаторов переменного тока, выпрямителей, фильтров и стабилизаторов. Данные устройства имели большие габариты, массу и низкий КПД.

Развитие электроники позволило разработать устройства, также использующие трансформаторное преобразование, но работающие с промежуточным преобразованием входного переменного напряжения в постоянное, а затем обратно в переменное, но на гораздо более высокой частоте.

Такой подход позволил снизить габариты, массу и стоимость вторичных источников в несколько раз.

Отдельная категория блоков питания совсем не использует трансформаторы и работает по иному принципу преобразования напряжения. К сожалению, в большинстве из них присутствует гальваническая связь внутренних цепей и питающей сети, что не всегда соответствует требованиям электробезопасности.

ИСТОЧНИКИ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Большая категория устройств нуждается в непрерывной подаче электроэнергии вне зависимости от внешних условий. Это могут быть как вычислительная техника (серверы, устройства хранения данных), так и целые производства с непрерывным циклом. Перебои питания в таких случаях недопустимы.

Для обеспечения постоянной подачи питающего напряжения разработаны устройства бесперебойного питания. В широком смысле источником бесперебойного питания (ИБП) может служить резервная линия электропередач или автономная электростанция.

Сейчас этим термином принято именовать устройства вторичного электропитания, которые предназначены для обеспечения работоспособности подключенной аппаратуры при кратковременных перебоях электроэнергии питающей сети.

Как правило, источники бесперебойного питания также выполняют функцию защиты от помех и скачков напряжения. По принципу действия их можно разделить на несколько категорий:

• off-line;
• line-interactive;
• online.

Наиболее простую конструкцию имеют off-line блоки электропитания. В нормальных условиях питание устройств осуществляется напрямую от первичного источника.

В случае пропадания напряжения или его выхода за допустимые пределы источник автоматически переключается на питание от встроенного аккумулятора, напряжение которого преобразуется при помощи инвертора.

Подобные устройства имеют в своем составе пассивные фильтры, препятствующие прохождению помех и схему слежения за параметрами входного напряжения. Несомненное достоинство off-line ИБП – простота конструкции, низкая стоимость и высокий КПД.

Следующий тип «бесперебойников» — line-interactive, работает по тому же принципу, но имеет встроенный ступенчатый стабилизатор на основе автотрансформатора.

Такой блок дополнительно стабилизирует входное напряжение и в большинстве случаев позволяет не переключаться на питание от аккумулятора, который необходим только в случаях неспособности автотрансформатора справиться со стабилизацией (значительное превышение или понижение входного напряжения, его полное пропадание).

Основные недостатки перечисленных устройств:

• требуется определенное время на переключение в режим работы от аккумулятора;
• невозможность коррекции частоты сети;
• несинусоидальное напряжение на выходе при работе от аккумулятора.

Первый недостаток может вызвать сбои в работе подключенных устройств при переключениях. Второй более существенен и не позволяет подключать устройства, требующие для питания синусоидального напряжения, а это асинхронные электродвигатели и бытовая техника, имеющая их в составе, например, отопительные котлы.

Только электроприемники, работа которых основана импульсных блоках питания, то есть не чувствительные к форме входного напряжения, могут нормально функционировать от подобных ИБП. К таким потребителям относятся устройства вычислительной техники, где off-line ИБП получили наибольшее распространение.

Наиболее высокое качество обеспечивают online устройства. Работают они по принципу двойного преобразования. Входное напряжение сети сначала преобразуется в постоянное, а затем, при помощи инвертора, обратно в переменное.

Самое главное, что время переключения на питание от внешнего аккумулятора здесь отсутствует полностью, поскольку он постоянно подключен в цепь и при нормальных условиях работы находится в буферном режиме.

Поскольку выходное напряжение получается в результате преобразования постоянного, то имеется возможность коррекции его частоты и уровня в необходимых пределах.

Только самые дешевые устройства имеют на выходе напряжение с низким качеством. В основном большинство ИБП двойного преобразования выдают потребителям чистое синусоидальное напряжение, что делает такие приборы пригодными для питания большинства устройств.

Существенный недостаток online преобразователя – его высокая стоимость.

Все перечисленные устройства предназначены для кратковременной работы от внутреннего аккумулятора. Так происходит потому, что аккумуляторы имеют низкое значение ЭДС и при преобразовании к уровню входного напряжения от аккумулятора требуется отдать довольно значительный ток.

Аккумуляторы больших емкостей имеют значительные габариты и массу, а также требуют большое количество времени на подзарядку.

Таким образом, ИБП служат в основном для того, чтобы корректно и безопасно отключить устройства при пропадании напряжения сети.

ИСТОЧНИКИ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ

Автономные источники электропитания предназначены для обеспечении непрерывности питания устройств при длительном пропадании напряжения сети или в том случае, когда объект находится на большом расстоянии от линии электропередач и подвод питания от нее нецелесообразен по той или иной причине.

Автономные электростанции строятся на основе дизельных или бензиновых генераторов, ветряных или солнечных электростанций. Каждый тип имеет свою область применения в зависимости от местных условий.

Если существует необходимость в обеспечении беспрерывной работе устройств в условиях временных перебоев поставок электроэнергии, то наиболее приемлемый вариант – использование бензиновых или дизельных генераторов.

Бытовые электростанции выпускаются многими предприятиями на различные значения мощности. Существенный недостаток подобных электростанций – высокое потребление дорогостоящего топлива.

Более дешевая электроэнергия получается при помощи солнечных или ветроэлектростанций, которые используют восполняемые природные источники энергии – солнечное освещение или энергию ветра.

Целесообразность в использовании такого оборудования возникает в случаях более или менее постоянной работы исключительно от них, поскольку первоначальные затраты на их приобретение и установку весьма велики. И окупаемость таких устройств занимает длительное время.

Работа ветровых и солнечных электростанций сильно зависит от местных условий. Так для нормальной работы солнечной электростанции необходимо большое количество солнечных дней в году, а для компенсации энергии солнца в темное время суток или ненастную погоду требуется внушительный запас резервных аккумуляторов.

Зато такая станция не имеет подвижных частей и, как следствие, очень высокую надежность. Солнечные панели имеют небольшой вес и могут размещаться на крышах практически любых построек или на простых каркасах.

Ветрогенераторы требуют размещения в местах с регулярным движением воздуха, преимущественно в одном направлении. Лучшее место для установки – преобладающая возвышенность на местности.

Конструкция ветрогенератора имеет большой вес и требует капитального обустройства. Наличие подвижных частей, зачастую установленных на большой высоте, затрудняет обслуживание электростанции.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Альтернативная энергия | источники, виды, использование

Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.

В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.

Что такое альтернативная энергия?

Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).

Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».

Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.

Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.

Ресурсы возобновляемой энергии

• Солнечный свет
• Водные потоки
• Ветер
• Приливы
• Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
• Геотермальная теплота (недра Земли)

Альтернативные виды энергии

1. Солнечная энергия

Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.

Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.

Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.

Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop.

2. Ветроэнергетика

Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).

Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.

Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.

3. Гидроэнергия

Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.

Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.

4. Волновая энергетика

Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.

Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.

Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.

5. Энергия приливов и отливов

Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.

Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.

6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.

Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.

7. Энергия жидкостной диффузии

Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.

8. Геотермальная энергия

Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).

Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.

Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.

Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.

9. Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.

• Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.

• Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).

• Третье поколение – биотопливо из водорослей.

Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.

Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.

Плюсы и минусы альтернативной энергии

Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.

Преимущества:

• Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.

• Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.

• Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.

Недостатки и проблемы:

• Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.

• Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.

• Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.

• Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.

Возобновляемая энергия в мире

Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.

Германия

40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.

Исландия

У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.

Швеция

После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.

Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.

Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.

Китай

В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.

Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.

Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.

Альтернативная энергия в России

Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.

Виды возобновляемой энергии в России

Солнечная энергия

Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.

Ветровая энергетика

Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».

Гидроэнергетика

Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».

Геотермальная энергетика

За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.

Биотопливо

Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.

Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.

Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии

Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.

First Solar Inc.

Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.

Vestas Wind Systems A/S

Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.

Atlantica Yield PLC

Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.

ABB Ltd. Asea Brown Boveri

Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.

Читайте: Персональный мир и полная автоматизация. Что такое четвёртая промышленная революция?

Химические источники электрической энергии — Знаешь как

Химические источники электрической энергии

Содержание статьи

Химическими источниками электрической энергии это устройства, превращающие химическую энергию какой-либо реакции в электрическую. Для такого превращения необходимо, чтобы процессы, связанные с изменением зарядов у электродов (т. е. окислительный и восстановительный процессы), были разделены пространственно, и электроны проходили через внешнюю цепь.

Примером подобного устройства может служить медно-цинковый источник электрической энергии, предложенный Даниелем и Якоби в 1836 г. Медь, погруженная в раствор медного купороса, отделена диафрагмой от цинка, погруженного в раствор цинкового купороса:

Cu|CuSО₄| |ZnSО₄| Zn

При работе элемента цинк переходит в раствор, отдавая электроны: Zn → Zn²⁺ + 2e. Электроны по внешней цепи проходят к меди, на медном электроде из раствора выделяется медь: Cu²⁺ + 2e → Сu. Поток электронов, т. е. электрический ток во внешней цепи, может быть использован для работы, что и является целью применения ХИЭЭ. На цинковом электроде происходит реакция окисления, а на медном — реакция восстановления. Цинковый электрод несет отрицательный заряд, а медь — положительный. Химическая реакция, протекающая в медно-цинковом элементе, может быть записана следующим образом:

CuSO₄ + Zn → ZnSO₄ + Cu

В электротехнике условно принято считать направление электрического тока обратным направлению движения электронов во внешней цепи (рис 2, а). Анодом служит электрод, на котором идет окислительный процесс, катодом — электрод, на котором идет восстановление.

Для регенерации активных веществ можно после работы медно-цинкового элемента подвести к нему ток от внешнего источника электрической энергии. Направления движения ионов и электронов станут обратными (рис. 2,6). Следует отметить, что хотя окислительный и восстановительный процессы поменяются местами, знак заряда электродов сохранится (медь — плюс; цинк — минус).

Если бы мы не разделяли процессы на электродах пространственно, а, например, опустили палочку цинка в раствор медного купороса, то реакция все равно бы прошла, но химическая энергия процесса превратилась бы не в электрическую, а в тепловую и была бы истрачена на нагрев раствора. Количество тепла, которое выделяется при реакции, и количество электрической энергии, которое может быть от нее получено при пространственном разделении окислительного и восстановительного процессов, связаны между собой уравнением Гиббса —Гельмгольца.

Рис. 2. Схема движения ионов и электронов при работе медно цинкового элемента.

При работе элемента Даниеля — Якоби количество энергии, переходящей в электрическую, меньше величины теплового эффекта реакции. Элемент разогревается, и часть энергии теряется. Температурный коэффициент элемента Даниеля — Якоби равен —3,59 • 10^-4 в/град. Тепловой эффект реакции

Zn + CuSО₄ → ZnSО₄ + Cu

равен ∆Н = —55 189 кал.

Известны элементы, у которых температурный коэффициент положителен, при работе они охлаждаются и поглощают тепло из внешней среды. Получаемое в них количество электрической энергии больше, чем соответствует расчету по формуле Томсона.

Химические источники электрической энергии бывают одноразового и многократного действия. ХИЭЭ одноразового использования называются первичными элементами, а многократного действия вторичными элементами или аккумуляторами. Иногда первичные элементы называют просто «элементами» или «гальваническими элементами». Аккумуляторами могут служить только такие химические источники электрической энергии, основные процессы в которых протекают обратимо.

Вещества, израсходованные в процессе протекания реакции, дающей электрическую энергию, должны регенерироваться при пропускании через разряженный аккумулятор электрического тока от постороннего источника электрической энергии. Направление тока внутри аккумулятора при заряде будет обратным имевшемуся при разряде, на отрицательном электроде реакция окисления заменяется реакцией восстановления, а на положительном электроде реакция восстановления заменяется реакцией окисления. Таким образом, в аккумуляторах запас химической энергии, истраченной на получение электрической энергии при разряде, возобновляется при заряде.

Так как напряжение одного отдельного первичного элемента или аккумулятора очень невелико— они в большинстве случаев применяются последовательно соединенными по несколько штук. В таком виде ХИЭЭ называют «батареей».

Электродвижущая сила и напряжение при разряде

Основной характеристикой химических источников электроэнергии является их электродвижущая сила, т. е. разность потенциалов электродов, измеренная при отсутствии тока во внешней цепи.

Для практики более важной величиной, чем э. д. с, является напряжение химического источника электрической энергии при замкнутой внешней цепи.

Напряжение при разряде меньше э. д. с. по двум причинам: во первых, потенциалы электродов при отборе тока .от ХИЭЭ заметно отличаются от тех, которые имеют место при разомкнутой внешней цепи и во-вторых, часть э. д. с. теряется на преодоление внутреннего сопротивления элемента. Это можно выразить формулой:

V = φ^‘_a — φ^‘_к — Ir = IR

где φ^‘_a, φ^‘_к— потенциалы электродов при отборе тока; I — ток разряда; r — внутреннее омическое сопротивление ХИЭЭ; R — внешнее сопротивление (нагрузка) при разряде.

Потенциалы электродов при работе химического источника электрической энергии (разряде или заряде) отличаются от потенциалов, измеренных при разомкнутой внешней цепи, на величину, называемую э. д. с. поляризации:

φ_a — φ_к — (φ^‘_a — φ^‘) = Е_пол

где Е_пол — э. д. с. поляризации.

Внутреннее сопротивление ХИЭЭ

Напряжение при разряде (заряде), кроме поляризации электродов, зависит также от падения напряжения на преодоление внутреннего омического сопротивления ХИЭЭ. Последняя величина слагается из омического сопротивления проводников первого рода (электродов), электросопротивления электролита и сепараторов. При разряде малыми плотностями тока падение напряжения внутри ХИЭЭ не имеет значения, но при больших плотностях тока оно может оказаться заметным. Например, в свинцовом автомобильном аккумуляторе омическое сопротивление электролита и сепараторов при комнатной температуре приблизительно равно 0,006 ом на 1дм² площади электродов. При плотности тока разряда 12 а/дм² падение напряжения составит около 70 мв, т. е. около 3,5% от э. д. с. аккумулятора.

На практике часто представляет интерес произвести приближенные расчеты напряжения при разряде в зависимости от нагрузки ХИЭЭ. Пользуются иногда условной величиной внутреннего сопротивления ХИЭЭ, характеризующей разницу между э. д. с. и напряжением при разряде, происходящую как от поляризации, так и от падения напряжения на преодоление внутреннего омического сопротивления. Тогда:

V = E — IR

где V — напряжение, в; Е — электродвижущая сила, в; I— ток разряда, a; R — условное внутреннее сопротивление ХИЭЭ.

Величина К является грубо приближенной, так как омическая составляющая условного внутреннего сопротивления не зависит от нагрузки, а поляризация резко меняется при изменении плотности тока разряда. Величину К находят, производя несколько кратковременных разрядов ХИЭЭ различными токами и принимая среднюю величину. Внутреннее омическое сопротивление ХИЭЭ в принципе можно определить путем замеров переменным током, но, так как эта величина очень мала, результаты получаются ненадежными.

Для вычисления К существуют эмпирические формулы, однако они дают удовлетворительные результаты только в частных случаях. При точных расчетах пользоваться величиной К не рекомендуется, а необходимо произвести экспериментальное определение величины напряжения в зависимости от нагрузки ХИЭЭ.

Емкость и энергия ХИЭЭ

Емкостью ХИЭЭ называют количество электричества, которое можно от него отобрать при разряде в определенных условиях. Для аккумуляторов различают емкость при разряде и при заряде. Емкостью при заряде называют количество электричества, которое требуется израсходовать при заряде аккумулятора в данных условиях.

Емкость при заряде, как правило, больше емкости при разряде, так как часть тока заряда теряется на побочные процессы. Емкость ХИЭЭ зависит от количества заложенных в них активных веществ и степени их использования. Использование активных материалов обычно тем лучше, чем ниже плотность тока разряда и чем выше температура. Повышение температуры имеет некоторый предел, выше которого нормальному использованию ХИЭЭ препятствуют усиливающиеся побочные процессы.

Энергия ХИЭЭ выражается произведением его емкости на среднее напряжение.

Для аккумуляторов отдачей по энергии η называют отношение энергии, отданной при разряде, к энергии, полученной при заряде.

Для сравнения различных типов ХИЭЭ пользуются удельными величинами: емкостью, энергией или мощностью, отнесенными к единице веса или объема ХИЭЭ.

Саморазряд и сохранность ХИЭЭ

Активные материалы ХИЭЭ частично расходуются и на бесполезные побочные процессы. К таким процессам относятся, например, утечки тока через случайные замыкания в ХИЭЭ, растворение электродов в элекролите и др.

Потери емкости, происходящие из-за вредных побочных процесс сов, называются саморазрядом, имеются некоторые специальные конструкции элементов, у которых саморазряд настолько велик, что электролит в них приходится заливать только перед самым началом работы. Например, в свинцово-цинковом элементе, приводимом в действие путем заполнения раствором серной кислоты, бесполезно теряется при разряде 10—30% цинка, растворяющегося в серной кислоте с выделением водорода. Сохранность ХИЭЭ тесно связана с их саморазрядом. Сохранностью называют время, в течение которого ХИЭЭ годен к употреблению, т. е. сохраняет определенный запас электрической энергии.

Для аккумуляторов, кроме сохранности, важной характеристикой является также срок службы. Срок службы выражают либо во времени, в течение которого аккумулятор пригоден для разрядов и зарядов, либо в числе циклов заряда и разряда, в течение которых аккумулятор способен отдавать емкость не ниже предусмотренной для данного типа.

Применение химических источников электрической энергии и требования, предъявляемые к ним

Химические источники электрической энергии в настоящее время широко применяют в промышленности и быту. Это вызвано тем, что большое количество современных машин и аппаратов нуждается в автономных источниках электрической энергии, не связанных с неподвижными электрическими станциями.

Для промышленного применения ХИЭЭ должны обладать рядом свойств, редко встречающихся одновременно в одной системе. ХИЭЭ должны отвечать следующим требованиям:

1) иметь возможно большую э. д. с;

2) отдавать большие токи без резкого падения э. д. с, т. е. не сильно поляризоваться в процессе работы;

3) активные вещества должны иметь возможно малый эквивалентный вес и высокую степень использования;

4) обладать малым саморазрядом, хорошей сохранностью;

5) производство ХИЭЭ должно быть технологичным и доступным по цене.

Аккумуляторы, кроме того, должны иметь высокую отдачу по энергии и большой срок службы.

Выбор электрохимических систем для ХИЭЭ

Для получения ХИЭЭ с наибольшей э. д. с. следовало бы взять электроды, наиболее далеко отстоящие друг от друга в таблице стандартных потенциалов.

Очень высокой э. д. с. обладал бы элемент с электродами, изготовленными из лития и фтора, но осуществить его невозможно, так как эти вещества мгновенно вступают в реакции с водными растворами и водой.

В качестве материала для отрицательного электрода все щелочные металлы в чистом виде применить крайне трудно, так как они слишком энергично реагируют с водными растворами. При приведении в соприкосновение электродов из щелочных металлов с электролитом весь материал расходуется на химическую реакцию настолько быстро (со взрывом), что не удается отобрать во внешнюю цепь существенное количество электричества.

При замене водных растворов электролитов на неводные реакции щелочных металлов с электролитом замедляется, но соответственно снижается и электродный потенциал. Попытки использовать для отрицательного электрода магний или алюминий затруднены тем, что эти металлы находятся либо в пассивном состоянии и имеют потенциал значительно более положительный, чем соответствует стандартных потенциалов, либо при активации начинают слишком бурно реагировать с электролитом. Первичные элементы с электродами из магния все же удалось осуществить.

Наиболее распространены первичные элементы с отрицательным электродом из цинка. Применение цинка объясняется тем, что он не сильно поляризуется, дает хороший коэффициент использования металла и хорошо сохраняется.

Статья на тему Химические источники электрической энергии

Электроэнергия от источника к месту назначения

1. Активируйте предыдущие знания учащихся об энергии и источниках энергии.

Вовлеките студентов в обсуждение энергии. Спросите:

• Как мы используем энергию?
  
• Как производится энергия, которую мы используем?
  
• Откуда это?

Покажите студентам фотогалерею «Энергетические ресурсы» и используйте изображения, чтобы обсудить различные энергетические ресурсы, которые используются для производства электроэнергии.Укажите уголь как ископаемое топливо и невозобновляемый источник энергии, который обычно используется для производства электроэнергии в Соединенных Штатах. Спросите: Как энергия из этих ресурсов попадает в наши дома в виде электричества? Вся ли энергия, доступная из энергетического ресурса, попадает в наши дома? Объясни. При необходимости примените модификацию для учащихся кинестетиков, чтобы смоделировать, как энергия уходит из системы. Объясните, что учащиеся будут изучать эти вопросы дополнительно с помощью диаграммы.

2.Обсудите процесс, посредством которого энергия преобразуется из исходного ресурса в электричество и передается в наши дома.

Спроецируйте диаграмму передачи энергии для всеобщего обозрения. Объясните, что диаграмма — это один из способов описания процесса передачи энергии от источника энергии к объектам, которые учащиеся используют в своих домах; например, лампочки. Попросите учащихся посмотреть количество единиц в начале и в конце диаграммы. Спросите: Что разница в количестве блоков говорит вам об энергоэффективности? Объясните ученикам, что большое количество энергии уходит из системы до того, как она зажжет лампочки в их домах.Затем попросите учащихся внимательно изучить схему. Спросите:

• Какой энергоресурс используется для производства электроэнергии на этой диаграмме?
  
• Это возобновляемый источник энергии или невозобновляемый источник энергии?
  
• Где энергия угля преобразуется в электричество?
  
• Как это электричество попадает в наши дома?
  
• Как используется электричество на схеме?

Предложите волонтерам описать процесс, показанный на схеме, своими словами.Обсудите процесс в классе, указав, что это всего лишь один пример использования энергетического ресурса для производства электроэнергии. Обратите внимание на то, что количество электричества, потребляемого лампочкой, будет во многом зависеть от типа лампочки, что является одной из причин, по которой многие люди переходят на более новые, более эффективные типы освещения, такие как лампы накаливания. По мере обсуждения каждого шага попросите ученика-добровольца пронумеровать этот шаг на схеме. Когда вы дойдете до последнего шага, попросите ученика добавить стрелки, чтобы показать, как энергия перетекает из одной точки в другую на диаграмме.Попросите учащегося использовать другой цвет, кроме красного или желтого, чтобы отличить поток энергии от диаграммы.

3. Предложите учащимся определить и нанести на карту энергию, которая ускользает из системы на каждом этапе процесса.

Разделите учащихся на пары. Раздайте каждой паре лист «Электроэнергия». Попросите партнеров еще раз взглянуть на спроектированную диаграмму. Укажите на желтые стрелки на схеме и спросите учащихся, что они могут означать. Объясните, что «потеря энергии» означает, что энергия уходит из системы в виде тепла или других форм энергии, а не то, что энергия исчезает или разрушается.Объясните: один вид энергии можно преобразовать в другие виды энергии. В электрической системе, подобной той, что показана на схеме, энергия может быть преобразована в тепло или другие формы энергии, кроме электричества. Когда это происходит, эта энергия передается из электрической системы и не может использоваться в качестве электричества для таких вещей, как питание лампочки или компьютера. Используя диаграмму, начните с информации о электростанции (шаг 1) и продемонстрируйте, как записывать входящую и выходящую энергию и энергию, преобразованную в другие формы энергии, на рабочем листе.Попросите учащихся заполнить таблицу.

4. Попросите учащихся создать гистограммы, показывающие количество энергии, доступное на каждом этапе процесса.

Рабочий лист «Распределение передачи энергии от электростанции к дому». Объясните, что учащиеся создадут график, используя данные из диаграммы. При необходимости напомните учащимся, как работает гистограмма. Прочтите вслух указания на листе. Продемонстрируйте, как построить график, используя данные об энергии, поступающей на электростанцию.Попросите учащихся поработать со своими партнерами, чтобы завершить график. Создайте на доске большую версию диаграммы, попросив четырех студентов-добровольцев добавить по одной полосе. Представьте концепцию энергоэффективности, объяснив, что чем эффективнее что-то, тем меньше начальной энергии требуется для выполнения данной задачи в течение заданного времени, например, для питания лампочки в течение семи дней. Попросите учащихся использовать гистограмму для определения наиболее и наименее эффективных частей системы, о которых они узнали.

5. Попросите учащихся написать аргумент на основе того, что они узнали.

Попросите учащихся ознакомиться с рабочими листами «Передача энергии» и «Передача энергии от электростанции в дом» и «Электроэнергия». Попросите студентов сделать заявление об энергии на основе диаграммы. Примите несколько ответов и запишите их на доске, чтобы все учащиеся могли их увидеть. Выберите одно или два утверждения и спросите студентов, могут ли они предоставить доказательства — факт из своих заметок, чтения или диаграммы — в качестве подтверждения каждого утверждения.Объясните, что каждый студент должен написать утверждение об энергии на основе того, что они узнали, и подкрепить это конкретными фактами из чтения и диаграммы. Попросите каждого учащегося нарисовать и обозначить диаграмму, чтобы сопровождать его аргументы.

6. Попросите учащихся поработать в небольших группах, чтобы ответить на наводящие вопросы.

Разделите учащихся на небольшие группы. Прочитайте наводящие вопросы еще раз и попросите студентов обсудить их. Попросите каждую группу сообщить свои ответы классу.

Неформальная оценка

Используйте предоставленные ключи ответов к рабочим листам «Электроэнергия и передача энергии от электростанции к дому», чтобы оценить гистограммы учащихся.

При оценке письменных аргументов учащихся постарайтесь, чтобы учащиеся отметили, что большая часть доступной энергии, с которой они начали, преобразуется в другие формы энергии в процессе превращения угля в электричество, передачи электричества в дом и использования электричества для включите лампочку.Студенты должны включить фактические числа из диаграммы, чтобы подтвердить свой ответ.

Ответ должен включать в себя некоторую информацию ниже:

Большая часть энергии угля преобразуется в другие формы энергии, прежде чем попадет в дом в виде электричества. Например, чтобы получить 2 единицы энергии для питания лампы накаливания, вы должны начать с угля, достаточного для получения 100 единиц энергии. В процессе преобразования угля в электричество более половины энергии (64 единицы) превращается в тепло.Остается 34 единицы доступной энергии. Это число сокращается до 32 единиц, поскольку электричество проходит по линиям электропередач. Из 32 единиц, доступных для питания лампы накаливания, только 2 единицы фактически используются для питания лампочки. Остальные (30 единиц) превращаются в тепло.

.

Как производится электрическая энергия.

Есть несколько методов производства электроэнергии для практических целей. Батарею карманного фонарика можно сравнить с источником огромной энергии, представленным более крупной электростанцией. Оба являются примерами применения электрической энергии для определенной цели, и в целом цель определяет характер метода, используемого для производства энергии. Практические методы производства электроэнергии можно перечислить следующим образом:

1.Химические, представленные различными типами батарей или первичных элементов, в которых электричество вырабатывается чисто химическим путем.

2. Электромагнитный, лежащий в основе работы вращающихся генераторов, в которых электричество вырабатывается проводниками, движущимися через магнитное поле. Этот метод используется на практике для генераторов различных размеров.

3. Термоэлектрический, в котором нагрев спая между двумя разными металлами дает очень небольшое напряжение, которое может использоваться для измерения температуры и в качестве источника энергии.

4. Пьезоэлектрический, в котором очень небольшое напряжение создается на определенных гранях кристалла за счет приложения механического давления. Этот эффект используется, например, как средство управления частотой в радиогенераторах или для звукоснимателей граммофона, но он подходит для источника питания.

5. Электронный, характеризуется потоком электронов через откачанные или газовые светодиодные трубки и имеет следующие формы:

а) Термоэлектронная эмиссия. В котором электроны образуются при нагревании специальных материалов.

б) Фотоэлектрическая эмиссия, при которой электроны высвобождаются на поверхности определенных веществ под действием света.

c) Вторичная эмиссия, при которой электроны вытесняются материалом в результате воздействия электронов или других частиц на его поверхность.

г) Автоэлектронная эмиссия, при которой электроны вытягиваются с поверхности металла за счет приложения очень мощных электрических полей.

Электрохимия, батареи и другие источники e.м.ф.

Чистые жидкости — хорошие изоляторы, но жидкости, содержащие соли, проводят электричество.

Ион — это атом, который либо потерял электрон (положительный ион), либо приобрел электрон (отрицательный ион).

Электролиз — это процесс разложения электролита при прохождении через него электрического тока; это приводит к химическому воздействию на электроды, то есть анод и катод.Электролиз является основой не только многих форм химической экстракции и рафинирования, но и гальванической промышленности. Законы Фарадея описывают законы, регулирующие электролиз. Электрический элемент состоит из двух наборов пластин, погруженных в электролит. Клетка может быть сухой или влажной. Первичная ячейка не может быть перезаряжена, но вторичная ячейка может быть перезаряжена. Батарея — это взаимосвязанная группа ячеек. Все ячейки имеют внутреннее сопротивление, значение которого снижается за счет использования деполяризатора.

Электроэнергия может быть произведена с помощью ряда различных методов, включая химическое воздействие, термоэлектричество, эффект Холла, пьезоэлектрический эффект и фотоэлектрический эффект.

Резисторы и электрические схемы

Резистор может быть фиксированным или переменным. Переменные резисторы могут иметь скользящий контакт или могут быть нанесены на различные краски по их длине; они могут быть подключены как потенциометры для обеспечения переменного выходного напряжения.Сопротивление резистора зависит от нескольких факторов, включая резистивную длину, площадь поперечного сечения и температуру материала. Проводимость проводника обратно пропорциональна сопротивлению. В случае проводника повышение температуры вызывает увеличение сопротивления и наоборот. В изоляторе и полупроводнике повышение температуры вызывает уменьшение сопротивления. Когда резисторы соединены последовательно, сопротивление цепи больше, чем наивысшее отдельное значение сопротивления в цепи, а сопротивление цепи меньше наименьшего отдельного значения сопротивления цепи.

Электромагнетизм

Магнитное поле в ферромагнитном материале создается магнитными доменами. Считается, что линии магнитного потока покидают N-полюс и входят в S-полюс. Подобные магнитные полюса отталкиваются друг от друга, а разные магнитные полюса притягиваются друг к другу.

Магнитодвижущая сила (м.м.д.), создаваемая электромагнитом, создает магнитный поток в магнитной цепи.Эффективное сопротивление магнитной цепи магнитному потоку известно как ее магнитное сопротивление (S). Отношение между магнитным потоком (F), сопротивлением и м.м.д. (F) (закон Ома для магнитной цепи) = F8. Оборудование можно защитить от сильного магнитного поля, окружив его материалом с низким сопротивлением. ^{Э.д.с. может индуцироваться в цепи либо самоиндукцией, либо индукцией, движением в магнитном поле или взаимной индукцией. Величина и направление наведенной ЭМ.f. можно предсказать, используя законы Фарадея и закон Ленса.}

Электрогенераторы и распределение энергии.

Действие двигателей вызывается силой, действующей на проводник с током в магнитном поле. Направление силы можно предсказать с помощью правила левой руки Флемингса.

А постоянного тока Двигатель состоит из вращающейся части (якоря) и неподвижной части (рамы). Электрическое соединение с якорем осуществляется через угольные щетки и коммутатор.При вращении якоря обратная э.д.с. индуцируется в проводниках якоря (это вызвано действием генератора), противодействуя приложенному напряжению.

Четыре основных типа двигателей постоянного тока — это машины с раздельным возбуждением, с шунтирующей обмоткой, с последовательной обмоткой и с комбинированной обмоткой.

Трансформатор

Трансформатор работает по принципу взаимной индукции. Первичная обмотка трансформатора подключена к источнику питания (который должен быть переменного тока), а нагрузка подключена ко вторичной обмотке.

Трансформатор может иметь либо одну обмотку (когда он известен как автотрансформатор), либо более одной обмотки (два обмоточных трансформатора являются наиболее распространенными однофазными трансформаторами). Металлическая цепь трансформатора имеет многослойное покрытие для уменьшения потерь мощности на вихревые токи. Важные правила, касающиеся конструкции трансформатора:

1. Каждая обмотка поддерживает одинаковое количество вольт на виток.

2. Между обмотками поддерживается баланс ампер-витков.КПД трансформатора — это отношение мощности, которую он передает нагрузке, к мощности, потребляемой первичной обмоткой.

8. Измерительные приборы. Амперметры и вольтметры.

Амперметры измеряют ток, протекающий в цепи, и обычно имеют шкалу, градуированную или откалиброванную в амперах, миллиампер или микроампер.

Вольтметры используются для измерения разности потенциалов между двумя точками в цепи. Калибровка вольтметров обычно производится в вольтах, милливольтах и ​​микровольтах.

Основное различие между двумя приборами одного типа или конструкции заключается в сопротивлении рабочей катушки, идентичные подвижные элементы могут использоваться для любого измерителя. Амперметр подключается к положительному или отрицательному проводу последовательно со схемой и, следовательно, должен иметь катушку с низким сопротивлением, в противном случае показания будут неправильными, поскольку катушка будет поглощать значительную мощность.

Вольтметр подключается параллельно к точкам цепи, в которых должна быть измерена разность потенциалов.В этом случае сопротивление рабочей катушки должно быть как можно большим, чтобы ограничить количество потребляемого ею тока, в противном случае произойдет падение потенциала из-за счетчика, и указатель стрелки не будет отображать истинный потенциал. разница в цепи.

Ваттметров. — Измерение мощности в цепи постоянного тока в любой момент может быть достигнуто с помощью амперметра и вольтметра, поскольку мощность в ваттах является произведением тока и напряжения.Однако в цепях переменного тока мгновенные значения всегда меняются. Поэтому для правильного измерения мощности переменного тока необходимо использовать третий прибор для измерения разности фаз. Однако обычной практикой является объединение этих трех инструментов в один, который дает прямое показание мощности в ваттах.

9. Уход за электрооборудованием.

Электрооборудование, как правило, работает надежно. Но это не значит, что он не заслуживает внимания.Необходимо часто проверять оборудование, содержать его в чистоте, смазке и ремонте. Немедленно устранять чрезмерный нагрев, вибрацию, искрение.

Нагрев может быть из-за перегрузки или короткого замыкания между витками, недостатка масла в подшипниках, вибрация может быть из-за неправильного фундамента, дисбаланса движущихся частей машины.

Проводники могут нагреваться из-за перегрузки или повреждения изоляции проводника.

Электрическая машина любого типа требует определенных условий, при которых она может работать надежно: температура и свободный доступ окружающего воздуха, необходимость защиты от грязи, пыли, тип и продолжительность нагрузки и т. Д. Вращающиеся машины должны быть размещены на прочном основании. . Проводники следует защищать от механических повреждений. Необходимо принять все меры или меры предосторожности.

УРОК 8.

ТЕХНИЧЕСКИЕ КНИГИ И ОТЧЕТЫ

1 Не используйте неисправное электрическое оборудование.

2 Немедленно сообщите о неисправности электрооборудования.

3 Никогда не прикасайтесь к электрическому оборудованию мокрыми руками.

4 Сообщите обо всех изношенных кабелях.

5 Не выполняйте неисправные электрические соединения.

6 Воспользуйтесь советом или авторизованным электриком.

7 Проверьте, что тележка скрывается на всех электроинструментах.

Очков опасности поражения электрическим током:

1. Мокрые руки;

2.Изношенные кабели;

3. Незаземленные пробки;

4. Самодельные подключения.

Шаг 1 Верны эти утверждения или нет? Исправьте ложные:

1. Неисправное электрооборудование безопасно.

2. Изношенные кабели хорошо изолированы.

3. Электроинструменты должны быть земляными.

4. Влажные руки легко проводят электричество.

5. Электрик должен проверить неисправные электрические устройства.

Шаг 2.

Теперь превратите предупреждения в инструкции. Использовать необходимо. Посмотрите на пример.

Не используйте неисправное электрооборудование.

Неисправное электрооборудование использовать нельзя.

Тогда сделайте правдивые заявления. Вы можете использовать эти фразы:

Неисправное электрооборудование, вызванный авторизованным электриком, незамедлительно отключены розетки, электрическое оборудование заменено, тормоза неисправны, использовались, неисправные электрические соединения, затянуты, изношены кабели, заряжены, повреждены инструменты, прикасались мокрыми руками.

Разряженная батарея не подлежит регулярной проверке.

Ослабленная гайка не измеряется точно.

Отремонтирован сломанный предохранитель.

Неисправная машина отрегулирована.

Сделана сломанная лампочка. Напряжение в правильной одежде.

Неисправный переключатель, изношены шины.

Задайте и ответьте на вопросы по таблице выше.

Посмотрите на примеры: зачем заменили кабели? Потому что они ошиблись.

Шаг 3

ЗАЩИТНЫЕ УСТРОЙСТВА

Кабели, по которым электрический ток идет к различным приборам на заводе, называются проводниками. Их сопротивление потоку электрического тока вызывает выделение тепла. Если поток электричества в цепи внезапно увеличивается, нагрев проводящих проводов увеличивается и может вызвать возгорание изоляции, что приведет к повреждению оборудования и, возможно, к возгоранию.Поэтому все электрические цепи должны быть защищены с помощью ручных выключателей, предохранителей или автоматических выключателей, которые отключают питание в случае неисправности.

Ручные выключатели

Ручные аварийные выключатели могут быть вставлены в цепь и используются для отключения оборудования от источника питания в случае неисправности.

Предохранители

Каждая цепь должна иметь предохранитель на линии питания оборудования. Предохранитель может быть картриджного типа, который удерживается на месте двумя пружинными зажимами, или может представлять собой кусок проволоки, соединяющий две точки в цепи.Предохранители имеют номинал в амперах, и номинал должен быть правильным, чтобы в случае перегрузки плавкий предохранитель расплавился и разорвал цепь до того, как произойдет какое-либо повреждение проводки цепи или оборудования. Если предохранитель перегорел, перед заменой предохранителя необходимо выключить соответствующий ручной выключатель и устранить неисправность. При замене предохранителя необходимо использовать правильный номинал. Установка нового предохранителя с более высоким номиналом опасна и может быть дорогостоящей.

Автоматические выключатели

Автоматические выключатели часто устанавливаются на электрические устройства для защиты их от перегрузок.Обычно это концевые выключатели, которые размыкают цепь, когда перегрузка вызывает изгиб биметаллической полосы в выключателе. Эти переключатели имеют кнопку сброса, которая сбрасывает аварийный выключатель и замыкает цепь. Если цепь разорвана из-за увеличения тока, переключатель не может быть немедленно повторно установлен. Биметаллической полосе необходимо время, чтобы остыть (около 30 секунд), прежде чем переключатель можно будет повторно установить.

Соединительные штекеры

Лампа подключена при разомкнутом выключателе.Патрон лампы может стать под напряжением только при повреждении изоляции, которая не изолирована переключателем.

При подключении штекеров для ручных инструментов с электрическим приводом не допускается превышение минимального номинала разъема.

Шаг 4

Верны эти утверждения или нет? Исправить неправильные.

1. Электрические цепи должны быть защищены от токовых перегрузок.

2. Увеличение тока вызывает выделение тепла в проводниках.

3. Горение изоляции может быть вызвано предохранителями.

4. Неисправные цепи должны быть изолированы от источника питания.

5. Предохранители можно заменять сразу после плавления. При необходимости используйте более высокую оценку.

6. Биметаллическая полоса состоит из одного куска металла.

7. Биметаллическая полоса должна остыть, прежде чем контур снова замкнется.

8.Перед заменой предохранителя нельзя выключать текущий ручной переключатель.

Шаг 5.

Ставьте правильные слова. Выберите из этого списка.

Поставка исправленных повреждений

штуки должны клипсы с рейтингом

сусла разрывы

ударов ручное происходит там

удерживаемый картридж

В каждой цепи … есть предохранитель… к оборудованию. Предохранитель может быть … типа, который … в положении на две пружины … или он может быть … из … двух точек в цепи. Предохранители … в амперах и номинал … быть правильным, чтобы, если … перегрузка … ток, предохранительный провод … и … цепь перед любыми … к проводке цепи …. Если предохранитель … правильный … выключатель (выключить и неисправность … перед заменой предохранителя.

Шаг 6 .

Объясните разницу между автоматическими выключателями, ручными выключателями и предохранителями и почему все электрические цепи должны быть защищены от токовых перегрузок.

Осмотрите электрическую систему и приборы в вашем университете, нарисуйте схемы электрических цепей и электроснабжения. Опишите все защитные устройства, которые вы найдете.

УРОК 9.

БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ РАБОТЕ

Настройка

Шаг 1

Что означают эти предупреждающие надписи на химических веществах? Сопоставьте каждую этикетку с правильным предупреждением.

а) легковоспламеняющийся

б) вредные

) взрывчатое вещество

г) коррозионный

д) окислительный

е) токсичный

Шаг 2.

Перечислите некоторые потенциальные опасности в вашей лаборатории, мастерской или на работе. Как снижается риск этих опасностей?

Шаг 3.

Изучите инструкции по технике безопасности в мастерской ниже, а затем ответьте на эти вопросы.

а) Для кого инструкция?

б) Кто их написал?

в) Какова была цель писателей?

1. Всегда носите защитную одежду.

2. Всегда надевайте защитные очки при работе на токарных, фрезерных и шлифовальных станках и следите за тем, чтобы защита была на месте.

3. Поддерживайте порядок на рабочем месте.

4. Зоны между скамейками и вокруг машин должны быть свободными.

5. Инструменты следует убирать, когда они не используются, и сообщать о любых поломках и потерях.

6. Машины следует очистить после использования.

Чтение.

Понимание цели писателей.

Знание цели писателя, автора и предполагаемых читателей может помочь нам понять текст. Инструкции по технике безопасности на шаге 3 явно призваны побудить сотрудников осознавать безопасность и снизить риск несчастных случаев. Писатель, возможно, является руководителем или сотрудником службы безопасности компании, а предполагаемые читатели — операторы машин.Знание этих вещей может помочь нам понять значение любой части текста, которую мы, возможно, не понимаем.

Шаг 4.

Изучите документ компании по безопасности на странице в сети, а затем ответьте на эти вопросы.

Для кого этот документ?

а) машинисты

б) менеджеры

) все сотрудники

г) травмированные работники

Кто написал этот документ?

а) представитель профсоюза

б) техник

) менеджер

г) медицинский персонал

3.Каковы намерения писателей?

а) для предотвращения несчастных случаев;

б) для оказания оперативной помощи пострадавшим;

) для защиты компании;

г) предупреждать об опасностях.

Расследование происшествий .

Каждый раз, когда происходит несчастный случай, повлекший за собой травму (медицинский случай), повреждение оборудования и материалов или и то, и другое, требуется немедленное расследование несчастного случая непосредственным руководителем.Письменное предварительное расследование будет завершено к концу той смены или рабочего дня, в который произошло происшествие.

Ни в коем случае не должно быть задержки более 24 часов. Несоблюдение этого требования может повлечь за собой дисциплинарные взыскания, вплоть до увольнения. Без надлежащих данных расследования происшествий Компания может быть подвергнута судебным искам, судебным искам и искам, к которым она не имеет никакого отношения. Как минимум, предварительный отчет о расследовании аварии должен включать следующее:

1.Имя, род занятий и набор раненого рабочего.

2. Место и дата / время аварии.

3. Описание того, как произошла авария.

4. Непосредственные причины аварии — небезопасные действия и небезопасные условия.

5. Способствующие причины — показатели безопасности менеджера, уровень подготовки рабочих, несоответствующий порядок работы, плохое техническое обслуживание и т. Д.

6. Свидетели — имя и ведомство.

7.Принятые корректирующие меры — когда.

Сотрудник, получивший травму, и любой сотрудник (-а), который был свидетелем инцидента, должны быть отдельно опрошены как можно скорее. Копия отчета должна быть отправлена ​​на рассмотрение менеджеру отдела кадров. Другой экземпляр отчета должен храниться не менее, чем стаж работы травмированного сотрудника плюс пять (5) лет.

Шаг 5 .

Изучите этот краткий отчет об аварии.В каких случаях это не соответствует политике компании по сообщению о несчастных случаях?

Кому:

Имя

Отделение и местонахождение

Дата

Менеджер

Управление персоналом

17 мая

из:

Имя

Отделение и местонахождение

Тел.

Д.Тейлор Мех. Англ. Мастерская

Субъект

Предварительный отчет, авария

12 мая

Во вторник, на прошлой неделе, при повороте латунной детали машинист Кеннет Оливер получил травму глаза. Его доставили в глазную больницу, где, насколько я понимаю, ему сделали операцию. Я считаю, что авария произошла по неосторожности.

Изучение языков. Создание правил безопасности.

.

энергии | Определение, типы и примеры

формы изменения энергии Как энергия может переходить из одной формы в другую. Представленные примеры включают лампочку, двигатель автомобиля и фотосинтез растений. Encyclopædia Britannica, Inc. Смотрите все видео для этой статьи

Энергия , в физике, способность выполнять работу. Он может существовать в потенциальной, кинетической, термической, электрической, химической, ядерной или других различных формах. Кроме того, существуют тепло и работа, то есть энергия в процессе передачи от одного тела к другому.После передачи энергия всегда обозначается в соответствии с ее природой. Следовательно, передаваемое тепло может превращаться в тепловую энергию, а выполненная работа может проявляться в форме механической энергии.

Британская викторина

Викторина «Все о физике»

Физик Дж. Дж. Атомная модель Томсона, которую иногда называют моделью сливового пудинга, описывает атом, который принимает какую конфигурацию?

Все формы энергии связаны с движением.Например, любое тело обладает кинетической энергией, если оно находится в движении. Натянутое устройство, такое как лук или пружина, хотя и находится в состоянии покоя, может создавать движение; он содержит потенциальную энергию из-за своей конфигурации. Точно так же ядерная энергия — это потенциальная энергия, потому что она возникает из конфигурации субатомных частиц в ядре атома.

Посмотрите, как маятник, вращающийся в шине, демонстрирует закон сохранения энергии. Объяснение принципа сохранения энергии. Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видео к этой статье

Энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, а только преобразована из одной формы в другую. Этот принцип известен как закон сохранения энергии или первый закон термодинамики. Например, когда ящик скользит вниз по холму, потенциальная энергия, которую ящик имеет от расположения высоко на склоне, преобразуется в кинетическую энергию, энергию движения. Когда ящик замедляется до остановки из-за трения, кинетическая энергия движения коробки преобразуется в тепловую энергию, которая нагревает ящик и наклон.

Энергия может быть преобразована из одной формы в другую различными другими способами. Используемая механическая или электрическая энергия, например, вырабатывается многими видами устройств, включая тепловые двигатели, работающие на топливе, генераторы, батареи, топливные элементы и магнитогидродинамические системы.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 с вашей подпиской.
Подпишитесь сегодня

В Международной системе единиц (СИ) энергия измеряется в джоулях. Один джоуль равен работе, совершаемой силой в один ньютон, действующей на расстоянии одного метра.

Энергия рассматривается в ряде статей. Для развития концепции энергии и принципа сохранения энергии, см. принципы физической науки; механика; термодинамика; и сохранение энергии. В отношении основных источников энергии и механизмов, с помощью которых происходит переход энергии из одной формы в другую, можно указать см. Уголь ; солнечная энергия; сила ветра; ядерное деление; горючие сланцы; нефть; электромагнетизм; и преобразование энергии.

.

Что такое единица измерения энергии?

• • БЕСПЛАТНАЯ ЗАПИСЬ КЛАСС
  • КОНКУРСНЫЕ ЭКЗАМЕНА
    • BNAT
    • Классы
      • Класс 1-3
      • Класс 4-5
      • Класс 6-10
      • Класс 110003 CBSE
        • Книги NCERT
          • Книги NCERT для класса 5
          • Книги NCERT, класс 6
          • Книги NCERT для класса 7
          • Книги NCERT для класса 8
          • Книги NCERT для класса 9
          • Книги NCERT для класса 10
          • NCERT Книги для класса 11
          • NCERT Книги для класса 12
        • NCERT Exemplar
          • NCERT Exemplar Class 8
          • NCERT Exemplar Class 9
          • NCERT Exemplar Class 10
          • NCERT Exemplar Class 11

          9plar

          • RS Aggarwal
            • RS Aggarwal Решения класса 12
            • RS Aggarwal Class 11 Solutions
            • RS Aggarwal Решения класса 10
            • Решения RS Aggarwal класса 9
            • Решения RS Aggarwal класса 8
            • Решения RS Aggarwal класса 7
            • Решения RS Aggarwal класса 6
          • RD Sharma
            • RD Sharma Class 6 Решения
            • RD Sharma Class 7 Решения
            • Решения RD Sharma класса 8
            • Решения RD Sharma класса 9
            • Решения RD Sharma класса 10
            • Решения RD Sharma класса 11
            • Решения RD Sharma Class 12
          • PHYSICS
            • Механика
            • Оптика
            • Термодинамика
            • Электромагнетизм
          • ХИМИЯ
            • Органическая химия
            • Неорганическая химия
            • Периодическая таблица
          • MATHS
            • Статистика
            • 9000 Pro Числа
            • Числа
            • 9000 Pro Числа Тр Игонометрические функции
            • Взаимосвязи и функции
            • Последовательности и серии
            • Таблицы умножения
            • Детерминанты и матрицы
            • Прибыль и убытки
            • Полиномиальные уравнения
            • Деление фракций
          • Microology
            0003000
          • FORMULAS
            • Математические формулы
            • Алгебраные формулы
            • Тригонометрические формулы
            • Геометрические формулы
          • КАЛЬКУЛЯТОРЫ
            • Математические калькуляторы

            0003000

            • 000 CALCULATORS
            • 000
            • 000 Калькуляторы по химии Образцы документов для класса 6
            • Образцы документов CBSE для класса 7
            • Образцы документов CBSE для класса 8
            • Образцы документов CBSE для класса 9
            • Образцы документов CBSE для класса 10
            • Образцы документов CBSE для класса 1 1
            • Образцы документов CBSE для класса 12
          • Вопросники предыдущего года CBSE
            • Вопросники предыдущего года CBSE, класс 10
            • Вопросники предыдущего года CBSE, класс 12
          • HC Verma Solutions
            • HC Verma Solutions Класс 11 Физика
            • HC Verma Solutions Класс 12 Физика
          • Решения Лакмира Сингха
            • Решения Лахмира Сингха класса 9
            • Решения Лахмира Сингха класса 10
            • Решения Лакмира Сингха класса 8

          9000 Класс

          9000BSE 9000 Примечания3 2 6 Примечания CBSE

        • Примечания CBSE класса 7

        Примечания

        • Примечания CBSE класса 8
        • Примечания CBSE класса 9
        • Примечания CBSE класса 10
        • Примечания CBSE класса 11
        • Класс 12 Примечания CBSE
      • Примечания к редакции 9000 CBSE 9000 Примечания к редакции класса 9
      • CBSE Примечания к редакции класса 10
      • CBSE Примечания к редакции класса 11
      • Примечания к редакции класса 12 CBSE
    • Дополнительные вопросы CBSE
      • Дополнительные вопросы по математике класса 8 CBSE
      • Дополнительные вопросы по науке 8 класса CBSE
      • Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE
      • Дополнительные вопросы по математике класса 9 CBSE Вопросы
      • CBSE Class 10 Дополнительные вопросы по математике
      • CBSE Class 10 Science Extra questions
    • CBSE Class
      • Class 3
      • Class 4
      • Class 5
      • Class 6
      • Class 7
      • Class 8 Класс 9
      • Класс 10
      • Класс 11
      • Класс 12
    • Учебные решения
  • Решения NCERT
    • Решения NCERT для класса 11
      • Решения NCERT для класса 11 по физике
      • Решения NCERT для класса 11 Химия
      • Решения NCERT для биологии класса 11
      • Решение NCERT s Для класса 11 по математике
      • NCERT Solutions Class 11 Accountancy
      • NCERT Solutions Class 11 Business Studies
      • NCERT Solutions Class 11 Economics
      • NCERT Solutions Class 11 Statistics
      • NCERT Solutions Class 11 Commerce
    • NCERT Solutions for Class 12
      • Решения NCERT для физики класса 12
      • Решения NCERT для химии класса 12
      • Решения NCERT для биологии класса 12
      • Решения NCERT для математики класса 12
      • Решения NCERT, класс 12, бухгалтерский учет
      • Решения NCERT, класс 12, бизнес-исследования
      • NCERT Solutions Class 12 Economics
      • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 1
      • NCERT Solutions Class 12 Accountancy Part 2
      • NCERT Solutions Class 12 Micro-Economics
      • NCERT Solutions Class 12 Commerce
      • NCERT Solutions Class 12 Macro-Economics
    • NCERT Solut Ионы Для класса 4
      • Решения NCERT для математики класса 4
      • Решения NCERT для класса 4 EVS
    • Решения NCERT для класса 5
      • Решения NCERT для математики класса 5
      • Решения NCERT для класса 5 EVS
    • Решения NCERT для класса 6
      • Решения NCERT для математики класса 6
      • Решения NCERT для науки класса 6
      • Решения NCERT для класса 6 по социальным наукам
      • Решения NCERT для класса 6 Английский язык
    • Решения NCERT для класса 7
      • Решения NCERT для математики класса 7
      • Решения NCERT для науки класса 7
      • Решения NCERT для социальных наук класса 7
      • Решения NCERT для класса 7 Английский язык
    • Решения NCERT для класса 8
      • Решения NCERT для математики класса 8
      • Решения NCERT для науки 8 класса
      • Решения NCERT для социальных наук 8 класса ce
      • Решения NCERT для класса 8 Английский
    • Решения NCERT для класса 9
      • Решения NCERT для класса 9 по социальным наукам
    • Решения NCERT для математики класса 9
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 1
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 2

      Решения NCERT

      • для математики класса 9, глава 3
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 4
      • Решения NCERT для математики класса 9, глава 5

      Решения NCERT

      • для математики класса 9, глава 6
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 7

      Решения NCERT

      • для математики класса 9 Глава 8
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 9
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 10

      Решения NCERT

      • для математики класса 9 Глава 11

      Решения

      • NCERT для математики класса 9 Глава 12

      Решения NCERT

      • для математики класса 9 Глава 13
      • NCER Решения T для математики класса 9 Глава 14
      • Решения NCERT для математики класса 9 Глава 15
    • Решения NCERT для науки класса 9
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 1
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 2
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 3
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 4
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 5
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 6
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 7
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 8
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 9
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 10
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 12
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 11
      • Решения NCERT для науки класса 9 Глава 13

      Решения NCERT

      • для науки класса 9 Глава 14
      • Решения NCERT для класса 9 по науке Глава 15
    • Решения NCERT для класса 10
      • Решения NCERT для класса 10 по социальным наукам
    • Решения NCERT для математики класса 10
      • Решения NCERT для класса 10 по математике Глава 1
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 2
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 3
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 4
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 5
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 6
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 7
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 8
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 9
      • Решения NCERT для математики класса 10, глава 10
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 11
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 12
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава ter 13
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 14
      • Решения NCERT для математики класса 10 Глава 15
    • Решения NCERT для науки класса 10
      • Решения NCERT для класса 10 науки Глава 1
      • Решения NCERT для класса 10 Наука, глава 2
      • Решения NCERT для класса 10, глава 3
      • Решения NCERT для класса 10, глава 4
      • Решения NCERT для класса 10, глава 5
      • Решения NCERT для класса 10, глава 6
      • Решения NCERT для класса 10 Наука, глава 7
      • Решения NCERT для класса 10, глава 8,
      • Решения NCERT для класса 10, глава 9
      • Решения NCERT для класса 10, глава 10
      • Решения NCERT для класса 10, глава 11
      • Решения NCERT для класса 10 Наука Глава 12
      • Решения NCERT для класса 10 Наука Глава 13
      • NCERT S Решения для класса 10 по науке Глава 14
      • Решения NCERT для класса 10 по науке Глава 15
      • Решения NCERT для класса 10 по науке Глава 16
    • Программа NCERT
    • NCERT
  • Commerce
    • Class 11 Commerce Syllabus
      • Учебный план класса 11
      • Учебный план бизнес-класса 11 класса
      • Учебный план экономического факультета 11
    • Учебный план по коммерции класса 12
      • Учебный план класса 12
      • Класс 12 Учебный план по бизнесу
      • Учебный план
      • Класс 12 Образцы документов для торговли
        • Образцы документов для коммерческих предприятий класса 11
        • Образцы документов для коммерческих предприятий класса 12
      • TS Grewal Solutions
        • TS Grewa

.