מהו כוח, כוח תרמי, חשמל ומערכות חשמל

אנרגיה (מתחם אנרגית דלק) - תחום במשק המכסה משאבים, ייצור, טרנספורמציה ושימוש בסוגים שונים של אנרגיה.

אֵנֶרְגִיָה בהבנה המדעית המודרנית, הוא מובן כמדד כללי לכל צורות התנועה של החומר. בידול של צורות תנועה תרמיות, מכניות, חשמליות ואחרות של חומר.

אנרגיה יכולה להיות מיוצגת על ידי בלוקים המחוברים זה לזה:

1. משאבי אנרגיה טבעית ומפעלי כרייה;

2. בתי זיקוק והובלת דלק מוגמר;

3. ייצור והולכה של אנרגיה חשמלית ותרמית;

4. צרכני אנרגיה, חומרי גלם ומוצרים.

סיכום בלוקים:

1) משאבי טבע מחולקים ל:

• מתחדשים (שמש, ביומסה, משאבי מים);

• בלתי מתחדש (פחם, נפט);

2) מפעלי כרייה (מכרות, מכרות, בארות גז);

3) מפעלי עיבוד דלק (העשרה, זיקוק, טיהור דלק);

4) הובלת דלק (הובלה ברכבת, מיכליות);

5) ייצור אנרגיה חשמלית ותרמית (CHP, NPP, HPP);

6) העברת אנרגיה חשמלית ותרמית (רשתות חשמל, צינורות);

7) צרכני אנרגיה, חום (חשמל ותהליכים תעשייתיים, חימום).

הצורות העיקריות שבהן משתמשים באנרגיה כיום הן חום וחשמל. תעשיות אנרגיה החוקרים את הייצור, הטרנספורמציה, ההובלה והשימוש באנרגיה תרמית וחשמלית נקראות הנדסת כוח תרמית, בהתאמה.

האנרגיה של זרימת מים, ששימשה בעבר ישירות בצורה של אנרגיה מכנית, היא כעת הוסבו למפעלים הידרואלקטרים באנרגיה חשמלית. תעשיית האנרגיה החוקרת את תהליכי המרת אנרגיית המים לחשמל נקראת כוח הידראולי.

פתיחת הדרך לשימוש באנרגיה גרעינית יצרה ענף חדש של אנרגיה - אנרגיה גרעינית או גרעינית... האנרגיה של תהליכים גרעיניים מומרת לאנרגיה תרמית וחשמלית ומשמשת בצורות אלה.

נשקלות שאלות לגבי השימוש באנרגיה של מסות אוויר נעות אנרגיית רוח. אנרגיית רוח משמש בעיקר בצורה מכנית. הוא עוסק בשימוש באנרגיה סולארית אנרגיה סולארית.

לכל אחד מענפי האנרגיה כמדע יש את הבסיס התיאורטי שלו המבוסס על חוקי התופעות הפיזיקליות בתחום זה.

אנרגיה, כתחום החשוב ביותר של הפעילות האנושית, לוקח זמן רב לפיתוח בקנה מידה גדול.

אנרגיה היא תעשייה עתירת הון. הספק של תחנות הכוח של כדור הארץ עולה על מיליארד קילוואט.

הבנה ברורה של האחדות והשוויון של צורות אנרגיה שונות התגבשה רק באמצע המאה התשע-עשרה, כאשר כבר נצבר ניסיון רב בהמרת צורות מסוימות של אנרגיה לאחרות:

• נוצר מנוע קיטור שהמיר חום לאנרגיה מכנית;

• התגלו מקורות האנרגיה החשמלית הראשונים - תאים גלווניים, שבהם מתרחשת ההמרה הישירה של אנרגיה כימית לאנרגיה חשמלית;

• באמצעות אלקטרוליזה, ההמרה ההפוכה מתבצעת שוב ושוב - אנרגיה חשמלית לאנרגיה כימית;

• נוצר מנוע חשמלי שבו אנרגיה חשמלית מומרת לאנרגיה מכנית;

• התגלתה התופעה של המרה ישירה של אנרגיה חשמלית לחום.

בשנת 1831 התגלתה שיטה להמרת אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית. המסקנה הטבעית של הכמות העצומה של הנתונים המצטברים על הפיכת צורות מסוימות של אנרגיה לאחרות הייתה התגלית חוק שימור ושינוי האנרגיה - אחד מחוקי היסוד של הפיזיקה.

הצורך בהמרת אנרגיה נובע מכך שתהליכים שונים דורשים צורות שונות של אנרגיה.

טרנספורמציות אנרגיה אינן מוגבלות להפיכת חלק מצורותיה לאחרות. אנרגיה תרמית משמשת בערכים שונים של טמפרטורת נוזל הקירור (קיטור, גז, מים), אנרגיה חשמלית - בצורה של זרם חילופין או ישר וברמות מתח שונות.

הפיכת האנרגיה מתבצעת במכונות, מכשירים והתקנים שונים, באופן כללי, המהווים את הבסיס הטכני של האנרגיה.

אז במפעלי דוודים האנרגיה הכימית של הדלקים מומרת לחום, בטורבינת קיטור החום הזה שנישא על ידי אדי מים הופך לאנרגיה מכנית אשר לאחר מכן בגנרטור חשמלי הופך לאנרגיה חשמלית.

בתחנות כוח הידרואלקטריות, בטורבינות מים ובגנרטורים חשמליים, אנרגיית זרימת המים מומרת לאנרגיה חשמלית, במנועים חשמליים מומרת אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית וכו'.

שיטות היצירה והשימוש במכונות שונות, מכשירים, מכשירים שנועדו לקבל, להפוך, להעביר ולהשתמש בצורות שונות של אנרגיה מבוססות על הסעיפים הרלוונטיים של היסודות התיאורטיים של האנרגיה ומרכיבים חלקים של מדעים טכניים כגון הנדסה תרמית, חשמל הנדסה, הנדסה הידראולית והנדסת רוח.

אנרגיה - חלק מתחום האנרגיה העוסק בבעיות השגת כמויות גדולות של חשמל, העברתו למרחקים ופיזורו לצרכנים, פיתוחו נובע ממערכות חשמל.

מערכת חשמל היא קבוצה של תחנות כוח מחוברות זו לזו, מערכות חשמל וחום, כמו גם צרכני אנרגיה חשמלית ותרמית, המאוחדות באחדות תהליך הייצור, ההולכה והצריכה של חשמל.

מערכת חשמל: TPP - תחנת חום וכוח משולבת, NPP - תחנת כוח גרעינית, KES - תחנת כוח עיבוי, מפעל הידרואלקטרי - מפעל הידרואלקטרי, 1-6 - צרכני חשמל מתחנות כוח תרמיות

סכמטי של תחנת כוח עיבוי תרמית

מערכת חשמל (מערכת חשמלית, ES) - החלק החשמלי של מערכת החשמל.

תרשים מערכת חשמל
הדיאגרמה מוצגת בתמונה של שורה אחת, כלומר, קו אחד אומר שלושה שלבים.

תהליך טכנולוגי במערכת החשמל

התהליך הטכנולוגי הוא תהליך המרת משאב האנרגיה הראשוני (דלק מאובנים, כוח הידרואלקטרי, דלק גרעיני) למוצר סופי (חשמל, אנרגיה תרמית). הפרמטרים והאינדיקטורים של התהליך הטכנולוגי קובעים את יעילות הייצור.

התהליך הטכנולוגי מוצג באופן סכמטי באיור, ממנו ניתן לראות כי ישנם מספר שלבים של המרת אנרגיה.

תכנית התהליך הטכנולוגי במערכת החשמל: K - דוד, T - טורבינה, G - גנרטור, T - שנאי, קו מתח - קווי מתח

בדוד K, אנרגיית הבעירה של הדלק מומרת לחום. הדוד הוא מחולל קיטור. בטורבינה, אנרגיה תרמית מומרת לאנרגיה מכנית. בגנרטור, אנרגיה מכנית מומרת לאנרגיה חשמלית. מתח האנרגיה החשמלית בתהליך העברתה לאורך קו החשמל מהתחנה לצרכן עובר טרנספורמציה, מה שמבטיח את יעילות ההולכה.

יעילות התהליך הטכנולוגי תלויה בכל החיבורים הללו.לכן, ישנו מכלול של משימות משטר הקשורות להפעלת דוודים, טורבינות תחנות כוח תרמיות, טורבינות של תחנות הידרואלקטריות, כורים גרעיניים, ציוד חשמלי (גנרטורים, שנאים, קווי חשמל , וכו.). יש צורך לבחור את הרכב הציוד התפעולי, את אופן הטעינה והשימוש בו ולשמור על כל ההגבלות.

מיתקן חשמלי – מתקן בו מיוצר, מיוצר או צורך, מופץ, חשמל. זה יכול להיות: פתוח או סגור (מקורה).

תחנת כוח - מתחם טכנולוגי מורכב שבו האנרגיה של מקור טבעי מומרת לאנרגיה של זרם חשמלי או חום.

יש לציין שתחנות כוח (בעיקר תרמיות, פחמיות) הן המקורות העיקריים לזיהום סביבתי מתחום האנרגיה.

תחנת משנה חשמלית - מתקן חשמלי שנועד להמיר חשמל ממתח אחד למשנהו באותו תדר.

העברת חשמל (קווי חשמל) - המבנה מורכב מתחנות מוגבהות של קווי חשמל ותחנות משנה יורדות (מערכת של חוטים, כבלים, תומכים) המיועדות להעברת חשמל ממקור לצרכן.

חשמל רשת - קבוצה של קווי חשמל ותחנות משנה, כלומר. למכשירים המחברים חשמל צרכני אנרגיה.