Использование электроэнергии в промышленности. Эффективное использование электроэнергии

Экономное использование электроэнергии сегодня основывается на применении сберегающих технологий. В современных условиях данный вопрос стал весьма актуальным. Это объясняется главным образом увеличением мощностей различных предприятий. Далее рассмотрим, что собой представляет эффективное использование электроэнергии.

Стратегии предприятий

При разработке перспективных планов любое производство ориентируется в первую очередь на себестоимость, загрузку и объем мощностей. Немаловажное значение в стратегии предприятий имеет и доля капитальных вложений в модернизацию на предстоящие годы. Для многих руководителей рациональное использование электроэнергии стоит на последнем месте. Однако актуальность этой проблемы заставляет обратить на нее пристальное внимание. Модернизация технологических мощностей и эффективное использование электроэнергии должны согласовываться со стратегическим планом любого предприятия. В противном случае может возникнуть дисбаланс в расходовании средств, что, в свою очередь, чревато невыполнением поставленных целей по объему выпуска продукции.

Использование электроэнергии в сельском хозяйстве

Сегодня, как отмечают специалисты, реализация предприятиями сберегающих мер осуществляется недостаточно активно. Повышение уровня экономичности электроснабжения в сельском хозяйстве – это достаточно большая и комплексная задача. С этим вопросом тесно связаны проблемы улучшения качества и усиления надежности снабжения. Особое внимание специалисты рекомендуют уделять снижению потерь электроэнергии, а также разработке мероприятий по ее рациональному использованию. Данные задачи и способы их решения должны в обязательном порядке включаться в стратегический план любого предприятия.

Решение проблемы

Потенциальная опасность повышенных затрат предприятия может быть преодолена посредством реализации поэтапного плана энергетической и технологической модернизации производственных мощностей с заранее известными показателями издержек и объема выпуска продукции. Внедрение программы должно осуществляться с учетом особенностей товара, продолжительности существования предприятия.

Устаревшее оборудование

Важнейшим фактором для внедрения перспективных программ сбережения выступает разработка оптимального плана, предполагающего замену давно эксплуатируемых энергетических установок. Многие из них работают на предприятиях более 15 лет. Устаревшее оборудование, в особенности котельное, отличается высокой, невостребованной сегодня мощностью. Проблема давно эксплуатируемых установок значительно замедляет развитие современной промышленности. Работа устаревшего оборудования не требует больших капитальных вложений. Но в связи с износом периодически случаются поломки. Это, в свою очередь, приводит к простою производственного процесса. В итоге повышаются затраты на техническое обслуживание, ремонт, замену комплектующих. При этом существует мнение, что отсрочка инвестиций на модернизацию таких установок позволит сэкономить предприятию деньги. Однако, как практика показывает, в итоге расходы не только не сокращаются, но и заметно увеличиваются.

Внедрение перспективных проектов

Обычно планы, предполагающие эффективное использование электроэнергии, начинают реализовываться согласно общей программы модернизации всего оборудования. Формирование необходимых условий для внедрения таких проектов происходит тогда, когда руководство предприятия в процессе планирования и расчета себестоимости выпускаемой продукции понимает действительный уровень расхода ресурсов. В частности, учитывается коэффициент использования электроэнергии. В этих случаях руководство старается найти наиболее быстрореализуемые и наименее затратные способы сбережения. Выполнение этой задачи выступает первым этапом стратегической программы предприятия. Последующая реализация проекта обычно предусматривает деятельность по нескольким направлениям, решение новых, более сложных задач. После достижения необходимых результатов первого этапа ставятся новые цели. Они предусматривают более гибкий контроль затрат и управление затратами на использование электроэнергии. После этого ставятся и реализуются программы по замене устаревшего оборудования на более современное. Зачастую это требует серьезных финансовых вложений.

Важность расчетов

Эффективное использование электроэнергии достигается в том случае, если модернизация основного оборудования на предприятии осуществляется совместно с анализом объема и оптимизацией применения ресурсов предприятия. Необходимым элементом программы в данном случае выступает расчет энергетического коэффициента в себестоимости изготавливаемой продукции. Для каждой отрасли он разный. Так, энергетическая составляющая для черной металлургии – 40%, машиностроения – 20%, производства воды – 30% и так далее. Эта доля может быть незначительной. Однако и в этом случае грамотное использование электроэнергии в промышленности позволяет вырабатывать дополнительный объем продукции. При этом недоотпуск ресурса во много раз будет превышать его стоимость.

Инструкция по рациональному использованию электроэнергии

Основной задачей предприятия, стремящегося к модернизации, выступает снижение потерь ресурса во всех звеньях системы и в самих установках. Грамотное производство, передача и использование электроэнергии для обеспечения бесперебойного технологического процесса осуществляется по нескольким направлениям. Основными из них выступают:

1. Оптимальное построение системы снабжения при реконструкции. Данный подход включает в себя использование:

— рациональных напряжений;

— общего количества трансформаций;

— места расположения ПС;

— числа и мощности трансформаторов на подстанциях;

— компенсации реактивных мощностей;

— схемы электроснабжения и так далее.

2. Снижение потерь в действующих системах. Оно включает в себя:

— регулирование напряжения;

— управление и контроль над режимами электропотребления;

— снижение холостого хода приемников;

— модернизацию имеющегося и применение более современного, экономичного и надежного электрического и технологического оборудования;

— применение оптимальных способов регулирования режимов работы вентиляционных и насосных установок;

— установку автоматического управления освещением на протяжении суток;

— увеличение качества электроэнергии;

— применение наиболее оптимального режима функционирования силовых трансформаторов.

3. Нормирование электропотребления, выработка научно-обоснованных стандартов удельного расхода энергии на единицу продукции. Для реализации данной задачи на предприятии должна действовать единая система контроля и учета.

4. Составление балансов, в соответствии с которыми осуществляются производство, передача и использование электроэнергии. Их разрабатывают сначала на отдельные установки и агрегаты, переходя постепенно к цехам, а затем в целом ко всему предприятию.

5. Организационно-технические меры. Их разработка осуществляется с учетом специфики того или иного предприятия.

Потери ресурса

Все установки, которые включены в систему снабжения, в том числе трансформаторы и линии, отличаются активными сопротивлениями. Вследствие этого производство и использование электроэнергии осуществляется с ее потерями. Подавляющая их часть происходит в трансформаторах и на линиях. Практические расчеты обычно осуществляются с учетом потерь именно в этих элементах системы. Потери в трансформаторных обмотках, проводах и кабелях пропорциональны квадрату тока нагрузки, протекающему по ним, что обуславливает их название – нагрузочные. Их также часто именуют переменными. Это связано с тем, что ток нагрузки обычно изменяется во времени.

Организационные мероприятия

По мере увеличения потребления и присоединения к сети новых установок возрастают и потери. На электроэнергетических предприятиях осуществляются систематические расчеты. По их результатам при необходимости выполняют мероприятия, способствующие снижению потерь. К основным из них относят:

• Поддержание на шинах 10 кВ и 0,38 кВ на трансформаторных подстанциях или пунктах 10/0,4 кВ, РТП 110…35/10 кВ оптимального уровня напряжения.
• Выравнивание фазовых нагрузок в сетях с напряжением в 0,38 кВ.
• Выбор оптимальных участков размыкания ВЛ (воздушных линий) с напряжением 10…35 кВ с двухсторонним питанием.
• Отключение одного трансформатора в режиме малых нагрузок на двухтрансформаторных подстанциях, а также на ПС с сезонной нагрузкой.
• Сниженное использование электроэнергии для собственных нужд ПС.
• Уменьшение сроков технического обслуживания и ремонта распределительных устройств, линий и трансформаторов.

Технические мероприятия

Организационные меры, а также методы усовершенствования систем учета обычно не требуют существенных первоначальных расходов. В связи с этим их всегда целесообразно проводить. С техническими же мероприятиями дело обстоит несколько иначе. Они связаны с дополнительными инвестициями. Среди основных технических мероприятий следует выделить следующие:

• Установка статических конденсаторов, батарей, оснащенных автоматической регулировкой мощности.
• Замена перегруженных и недогруженных трансформаторов на потребительских подстанциях.
• Установка на РТП оборудования с регулировкой напряжения под нагрузкой.
• Замена на перегруженных линиях проводов, в том числе ответвлений от воздушных линий к зданиям.
• Перевод сетей на повышенное номинальное напряжение.

Компенсация реактивных мощностей

Это мероприятие считается наиболее эффективным. Принцип этой компенсации конденсаторами, включаемыми параллельно, заключен в следующем: часть мощности, которая передается по линии, реактивной, в частности, не затрачивается на механическую работу либо теплоту. Она выступает только в качестве меры энергии, которой магнитные поля приемника и источника обмениваются между собой. Но при этом ток, который соответствует реактивной мощности, проходя по линии передачи, провоцирует потери. Данная проблема, однако, может быть решена. В целях обеспечения максимально высокой экономической эффективности конденсаторные батареи в сетях с напряжением в 0,38 кВ должны иметь такую мощность, чтобы в периоды наивысшей реактивной нагрузки, показатель которой не должен быть выше 0,33, у потребителей коэффициент мощности составлял бы не меньше 0,95.

Трансформаторы с РПН

Установка их на подстанциях 110…35/10 кВ обеспечивает использование электроэнергии в промышленности не только с минимальными потерями, но и соблюдение на выходе к потребителям нормированных отклонений в напряжении. Вследствие несовпадения расчетных и фактических мощностей некоторые трансформаторы, включенные в эксплуатируемую сеть, могут недогружаться. При этом усиление нагрузки для этих установок маловероятно, если только кто-либо не решится на незаконное использование электроэнергии, подключившись к ним. Такие трансформаторы целесообразно заменять менее мощными устройствами. При этом потеря холостого хода будет снижена, а в обмотках – увеличена. Учитывая данное обстоятельство, можно рассчитать предельную загрузку включенного в сеть трансформатора, при которой замена на менее мощное устройство будет целесообразна.

Пропускная способность сети

Ее увеличение осуществляют посредством сооружения новых подстанций и линий. Также в комплекс мероприятий входит замена всех перегруженных проводов в ходе развития сети в соответствии со специальными проектами. Перевод сельских ЭС на повышенное номинальное напряжение состоит только в проведении линий с напряжением в 10 кВ вместо 6 кВ. Грамотное использование электроэнергии в первую очередь предполагает улучшение функционирования приемников. Необходимые технические расчеты должны осуществляться для всей системы снабжения. То есть они должны касаться и производства, и передачи, и использования электроэнергии.

Нормирование

Оно также имеет немаловажное значение. Данная мера предусматривает установление норм для удельного расхода ресурса. Обеспечение существенной экономии электроэнергии возможно не только за счет разработки прогрессивных, научно-обоснованных стандартов. Особое значение в данном случае имеет и установление систем материального вознаграждения за выполнение и перевыполнение норм. Правила использования электроэнергии необходимо периодически пересматривать и совершенствовать по мере изменения технологических процессов, повышения квалификации сотрудников, применения более современного оборудования на предприятиях. Данная деятельность входит в обязанности работников соответствующего подразделения. Удельные нормы по расходу электроэнергии, которые получены в ходе расчетов, необходимо в обязательном порядке проверить для данного предприятия. Это осуществляется при помощи замеров в течение определенного периода (сезона работы, года и т. д.) в условиях нормальной эксплуатации предприятия. Нормирование может реализовываться только при налаженном учете расхода энергии на предприятии.

Графики нагрузки

Без них грамотное использование электроэнергии невозможно. Определение пропускной способности трансформаторов, проводов и прочих сетей осуществляется в соответствии с наивысшей расчетной нагрузкой. Чем больше тока будет проходить по указанным элементам системы на протяжении года, суток или иного периода, тем больше они будут задействованы. Соответственно, экономичность электроснабжения будет выше. На практике действительный график отличается от идеального всегда тем, что в течение большей части времени нагрузка ниже расчетной.

Использование электроэнергии (стр. 1 из 2)

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В РАЗЛИЧНЫХ ОБЛАСТЯХ НАУКИ
И ВЛИЯНИЕ НАУКИ НА ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ЖИЗНИ

ХХ век стал веком, когда наука вторгается во все сферы жизни общества: экономику, политику, культуру, образование и т.д. Естественно, что наука непосредственно влияет на развитие энергетики и сферу применения электроэнергии. С одной стороны наука способствует расширению сферы применения электрической энергии и тем самым увеличивает ее потребление, но с другой стороны в эпоху, когда неограниченное использование невозобновляемых энергетических ресурсов несет опасность для будущих поколений, актуальными задачами науки становятся задачи разработки энергосберегающих технологий и внедрение их в жизнь.

Рассмотрим эти вопросы на конкретных примерах. Около 80% прироста ВВП (внутреннего валового продукта) развитых стран достигается за счет технических инноваций, основная часть которых связана с использованием электроэнергии. Все новое в промышленность, сельское хозяйство и быт приходит к нам благодаря новым разработкам в различных отраслях науки.

Большая часть научных разработок начинается с теоретических расчетов. Но если в ХIХ веке эти расчеты производились с помощью пера и бумаги, то в век НТР (научно-технической революции) все теоретические расчеты, отбор и анализ научных данных и даже лингвистический разбор литературных произведений делаются с помощью ЭВМ (электронно-вычислительных машин), которые работают на электрической энергии, наиболее удобной для передачи ее на расстояние и использования. Но если первоначально ЭВМ использовались для научных расчетов, то теперь из науки компьютеры пришли в жизнь.

Сейчас они используются во всех сферах деятельности человека: для записи и хранения информации, создания архивов, подготовки и редактирования текстов, выполнения чертежных и графических работ, автоматизации производства и сельского хозяйства. Электронизация и автоматизация производства — важнейшие последствия «второй промышленной» или «микроэлектронной» революции в экономике развитых стран. С микроэлектроникой непосредственно связано и развитие комплексной автоматизации, качественно новый этап которой начался после изобретения в 1971 году микропроцессора — микроэлектронного логического устройства, встраиваемого в различные устройства для управления их работой.

Микропроцессоры ускорили рост робототехники. Большинство применяемых ныне роботов относится к так называемому первому поколению и применяются при сварке, резании, прессовке, нанесении покрытий и т.д. Приходящие им на смену роботы второго поколения оборудованы устройствами для распознавания окружающей среды. А роботы-«интеллектуалы» третьего поколения будут «видеть», «чувствовать», «слышать». Ученые и инженеры среди наиболее приоритетных сфер применения роботов называют атомную энергетику, освоение космического пространства, транспорта, торговлю, складское хозяйство, медицинское обслуживание, переработку отходов, освоение богатств океанического дна. Основная часть роботов работают на электрической энергии, но увеличение потребления электроэнергии роботами компенсируется снижением энергозатрат во многих энергоемких производственных процессах за счет внедрения более рациональных методов и новых энергосберегающих технологических процессов.

Но вернемся к науке. Все новые теоретические разработки после расчетов на ЭВМ проверяются экспериментально. И, как правило, на этом этапе исследования проводятся с помощью физических измерений, химических анализов и т.д. Здесь инструменты научных исследований многообразны — многочисленные измерительные приборы, ускорители, электронные микроскопы, магниторезонансные томографы и т.д. Основная часть этих инструментов экспериментальной науки работают на электрической энергии.

Но наука не только использует электроэнергию в своей теоретической и экспериментальной областях, научные идеи постоянно возникают в традиционной области физики, связанной с получением и передачей электроэнергии. Ученые, например, пытаются создать электрические генераторы без вращающихся частей. В обычных электродвигателях к ротору приходится подводить постоянный ток, чтобы возникла «магнитная сила». К электромагниту, «работающему ротором» (скорость его вращения достигает трех тысяч оборотов в минуту) электрический ток приходится подводить через проводящие угольные щетки и кольца, которые трутся друг о друга и легко изнашиваются. У физиков родилась мысль заменить ротор струей раскаленных газов, плазменной струей, в которой много свободных электронов и ионов. Если пропустить такую струю между полюсами сильного магнита, то по закону электромагнитной индукции в ней возникнет электрический ток — ведь струя движется. Электроды, с помощью которых должен выводится ток из раскаленной струи, могут быть неподвижными, в отличие от угольных щеток обычных электрических установок. Новый тип электрической машины получил название магнитогидродинамического генератора.

В середине ХХ столетия ученые создали оригинальный электрохимический генератор, получивший название топливного элемента. К электродным пластинкам топливного элемента подводится два газа — водород и кислород. На платиновых электродах газы отдают электроны во внешнюю электрическую цепь, становятся ионами и, соединяясь, превращаются в воду. Из газового топлива получается сразу и электроэнергия и вода. Удобный, бесшумный и чистый источник тока для дальних путешествий, например в космос, где особенно нужны оба продукта топливного элемента.

Другой оригинальный способ получения электроэнергии, получивший распространение в последнее время, заключается в преобразовании солнечной энергии в электрическую «напрямую» — с помощью фотоэлектрических установок (солнечных батарей). С ними связано появление «солнечных домов», «солнечных теплиц», «солнечных ферм». Такие солнечные батареи используются и в космосе для обеспечения электроэнергией космических кораблей и станций.

Очень бурно развивается наука в области средств связи и коммуникаций. Спутниковая связь используется уже не только как средство международной связи, но и в быту — спутниковые антенны не редкость и в нашем городе. Новые средства связи, например волоконная техника, позволяют значительно снизить потери электроэнергии в процессе передачи сигналов на большие расстояния.

Не обошла наука и сферу управления. По мере развития НТР, расширения производственной и непроизводственной сфер деятельности человека, все более важную роль в повышении их эффективности начинает играть управление. Из своего рода искусства, еще недавно основывавшегося на опыте и интуиции, управление в наши дни превратилось в науку. Наука об управлении, об общих законах получения, хранения, передачи и переработки информации называется кибернетикой. Этот термин происходит от греческих слов «рулевой», «кормчий». Он встречается в трудах древнегреческих философов. Однако новое рождение его произошло фактически в 1948 году, после выхода книги американского ученого Норберта Винера «Кибернетика».

До начала «кибернетической» революции существовала только бумажная Информатика, основным средством восприятия которой оставался человеческий мозг, и которая не использовала электроэнергию. «Кибернетическая» революция породила принципиально иную — машинную информатику, соответствующую гигантски возросшим потокам информации, источником энергии для которой служит электроэнергия. Созданы совершенно новые средства получения информации, ее накопления, обработки и передачи, в совокупности образующие сложную информационную структуру. Она включает АСУ (автоматизированные системы управления), информационные банки данных, автоматизированные информационные базы, вычислительные центры, видеотерминалы, копировальные и фототелеграфные аппараты, общегосударственные информационные системы, системы спутниковой и скоростной волокнисто-оптической связи — все это неограниченно расширило сферу использования электроэнергии.

Многие ученые считают, что в данном случае речь идет о новой «информационной» цивилизации, приходящей на смену традиционной организации общества индустриального типа. Такая специализация характеризуется следующими важными признаками:

· широким распространением информационной технологии в материальном и нематериальном производстве, в области науки, образования, здравоохранения и т.д.;

· наличием широкой сети различных банков данных, в том числе общественного пользования;

· превращение информации в один из важнейших факторов экономического, национального и личного развития;

· свободной циркуляцией информации в обществе.

Такой переход от индустриального общества к «информационной цивилизации» стал возможен во многом благодаря развитию энергетики и обеспечению удобным в передаче и применении видом энергии — электрической энергией.

ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ

Современное общество невозможно представить без электрификации производственной деятельности. Уже в конце 80-х годов более 1/3 всего потребления энергии в мире осуществлялось в виде электрической энергии. К началу следующего века эта доля может увеличиться до 1/2. Такой рост потребления электроэнергии прежде всего связан с ростом ее потребления в промышленности. Основная часть промышленных предприятий работает на электрической энергии. Высокое потребление электроэнергии характерно для таких энергоемких отраслей, как металлургия, алюминиевая и машиностроительная промышленность.

При этом встает проблема эффективного использования этой энергии. При передаче электроэнергии на большие расстояния, от производителя до потребителя, потери на тепло вдоль линии передачи растут пропорционально квадрату тока, т.е. если ток удваивается, то тепловые потери увеличиваются в 4 раза. Поэтому, желательно, чтобы ток в линиях был мал. Для этого повышают напряжение на линии передач. Электроэнергия передается по линиям, где напряжение достигает сотен тысяч вольт. Возле городов, получающих энергию от линий передач, это напряжение с помощью понижающего трансформатора доводят до нескольких тысяч вольт. В самом же городе на подстанциях напряжение понижается до 220 вольт.

Производство и использование электрической энергии

В современных условиях энергия играет решающую роль в прогрессивном развитии всех сфер жизни общества. Особое значение имеет производство и использование электрической энергии. Это наиболее удобная форма, позволяющая получать максимально высокий результат. Большинство процессов, связанных с энергопотреблением, стараются использовать именно электрическую энергию.

Промышленное производство электричества

Для масштабного производства электрической энергии используются различные электростанции. Их основой являются электромеханические индукционные генераторы. Непосредственное производство электроэнергии осуществляется с помощью тепловых и гидравлических электростанций.

Они различаются между собой типами двигателей, вращающими роторы, установленные в генераторах. Источником энергии для тепловой электростанции служат различные виды топлива. В результате, образующийся пар, вращает паровые газовые турбины, которые, в свою очередь, приводят во вращение ротор генератора. Такие агрегаты считаются наиболее экономичными, с коэффициентом полезного действия до 70%. Кроме того, широко практикуется использование отработанного пара.

Вращение ротора на гидроэлектростанциях производится с помощью потенциальной энергии воды, вращающей гидравлические турбины. Основными факторами, влияющими на мощность, являются напор и масса воды, которая проходит через турбину.

Как используется электроэнергия

При повсеместном использовании электрической энергии, следует отметить, что основными ее потребителями является промышленность и транспорт. Большинство железнодорожных линий оборудовано электрической тягой. Электричество позволило качественно осветить жилища, городские улицы, решить множество бытовых проблем.

В основном, производство и использование электроэнергии, направлено на запуск механических процессов. Для этого существуют различные типы электродвигателей, приводящих в движение машины и механизмы.

Количество мест, где может производиться электрическая энергия достаточно ограничено. В связи с этим, серьезной проблемой становится передача энергии на большие расстояния. При этом, образуются потери из-за нагрева проводов. При невозможности снизить сопротивление, проводятся мероприятия по уменьшению силы тока. Для этого напряжение регулируются при помощи различных видов трансформаторов. После этого, производится окончательное распределение электроэнергии среди потребителей.

Передача электрической энергии на расстояние

Практические советы по эффективному использованию электроэнергии

При покупке

О том, как лучше сберечь электроэнергию надо думать уже при покупке любого электротехнического устройства.

*** Осуществляйте покупку товаров электротехнического назначения в зарекомендовавших себя специализированных магазинах.

*** Перед покупкой узнайте подробнее об энергосберегающих свойствах товаров у консультантов торговых сетей, на сайтах производителей или в нашем Центре. Специалисты помогут вам подобрать наиболее современное и энергоэффективное оборудование.

*** Приобретая бытовую технику, обращайте внимание на класс ее энергоэффективности. Получить данную информацию можно, найдя на приборе этикетку энергоэффективности или проконсультировавшись со специалистом торговой сети. Наиболее энергоэффективным является класс- А++, А+, А; далее по убыванию –B, C, D, E, F, G.

При обустройстве

От того, как мы обустроили свой дом, тоже зависит эффективность используемой нами энергии. При правильном обустройстве мы бережём энергию и при этом не экономим на комфорте. Мы не часто делаем ремонт, расставляем мебель или развешиваем светильники, поэтому очень важно сделать это правильно сразу.

***  Для улучшения естественного освещения в помещении выполняйте отделку стен и потолка светлыми тонами. Особенно это важно в помещениях, куда солнечного света попадает мало. В такой комнате будет светлее, потому что светлые стены отражают 70 — 80% света, а тёмные только 10 — 15%. В таких помещениях окна обычно выходят на север или попаданию естественного света мешают рядом стоящие здания, деревья и т.п.

*** Современные квартиры эффективно оборудовать комбинированным освещением. Всё искусственное освещение в наших квартирах можно разделить на общее и местное. Общее освещение предназначено для равномерного освещения комнаты, обычно в наших домах эту роль выполняет люстра. Она висит по центру комнаты и является мощным светильником, задача которого осветить каждый уголок, но ей не всегда это удаётся. Получается, что в центре комнаты свет слишком ярок, а в дальних углах комнаты недостаточен. Для этого и делается местное освещение. В наших квартирах это бра, настольные лампы и торшеры. Их то и надо расставить и развесить так, чтобы те места, где люстра освещает недостаточно, были ими освещены дополнительно. Мощность люстры можно считать достаточной, если на 1 м2 площади приходится 15 — 25 Вт мощности ламп накаливания (мощность люминесцентных, в том числе и энергосберегающих ламп, будет в 5 раз меньше). Для местного освещения подходят лампы в 1,5 — 2 раза менее мощные, чем в подвесных светильниках. Совокупность общего и местного освещения и называется комбинированным. Что это нам даёт? Комната освещена равномерно. Нам уже не требуется слишком мощная люстра. Можно освещать только тот участок комнаты, который нам нужен, а там где не нужен – выключить. В квартире станет уютнее и комфортнее. В результате устройства комбинированного освещения на комнату 18 — 20 м2 экономится до 200 кВт • ч в год.

*** Удобно и выгодно оборудование Вашего дома светорегуляторами. Они позволяют плавно регулировать освещённость в помещении. Светорегулятор, как видно из названия (ещё его называют диммер), может плавно регулировать уровень освещения в комнате. Если в комнате слишком яркое освещение – его можно убавить, при этом ещё и сберегается электроэнергия. Светорегуляторы бывают ручные и автоматические.

*** Рекомендуем также использовать различные системы автоматического управления освещением. Эти системы способны самостоятельно включать и отключать освещение или даже менять его интенсивность в зависимости от заданного сценария с помощью датчиков, реагирующих на свет, звук или движение.

***** По возможности, отдавайте предпочтение люминесцентному освещению. Существуют сейчас и компактные люминесцентные лампы (их ещё называют энергосберегающими). Они экономичны так же, как и известные нам трубчатые люминесцентные лампы, но не требуют специальных светильников, т.к. практически всегда подходят для установки в обычный патрон для обычной лампы накаливания. Между тем люминесцентное освещение экономичнее освещения ламп накаливания примерно в 5 раз.

*** При переделке электропроводки в доме попросите специалистов собрать схему электропроводки так, чтобы общее освещение в комнате можно было включать не все сразу, а по отдельности, с помощью нескольких выключателей, т.е. группами. Тогда свет можно будет включать лишь в той части комнаты, где он нужен в это время и отключён в этой же комнате там, где в это же время в нём нет необходимости. Либо на вашей люстре можно будет включить не сразу все лампочки, а столько, сколько вам нужно сейчас для комфортного освещения.

*** Нет необходимости в излишнем освещении тех помещений, где вы находитесь нечасто и не выполняете никакой работы, требующего яркого света: это коридоры, туалеты, ванные комнаты, подсобные помещения. Достаточно использовать лампы накаливании мощностью 20-30 Вт на 1 м2 (мощность энергосберегающих ламп будет в 5 раз меньше).Бесплатно рассчитать приемлемый уровень комфорта в этих помещениях и технические характеристики осветительных приборов Вы можете в нашем Центре

При использовании

Об этих советах нужно помнить каждый день. Они не сложны и не требуют много времени для их выполнения, но если не забывать им следовать, то можно значительно сократить потребление электроэнергии в Вашем доме и уменьшить затраты на ее оплату.

***** Самый простой и эффективный способ экономии электроэнергии – не забывать всегда выключать за собой свет там, где он не нужен: уходя из дома, не оставлять бесполезно работающими электроприборы и освещение, не допускать длительного освещения пустых помещений.

А уезжая на долгое время (например, в отпуск) рекомендуем обесточить (вытащить вилки из розеток) все электроприборы. Эта мера не только гарантирует вам, что какой-нибудь прибор будет бесполезно расходовать электроэнергию, допустим, в режиме «standby», но и обеспечит пожарную безопасность в доме в ваше отсутствие.

** Содержите в чистоте лампы и плафоны. Грязь и пыль, скапливающаяся на них, может снизить эффективность осветительного прибора на 10–30%. Особенно часто загрязняются светильники и лампы на кухнях с газовыми плитами.

** Ваши окна должны быть чистыми. Грязные окна «крадут» естественный свет, попадающий к вам в дом. И тогда приходится включать искусственное освещение и тратить при этом электрическую энергию. Грязные или запыленные окна могут снижать естественную освещенность в помещении до 30%.

*** Старайтесь обеспечивать более низкий уровень общего освещения, когда вы используете местное освещение. То есть когда ваше рабочее место интенсивно освещается другим светильником, допустим, настольной лампой или торшером.

** Не мешайте проникновению естественного света в помещение: не закрывайте без необходимости шторы днём, не заставляйте подоконник большими растениями, следите за чистотой окон и т.п.

***** Посмотрите, где в вашем доме можно заменить простую лампу накаливания на компактную люминесцентную лампу (КЛЛ). Помните, лампу нужно подобрать так, чтобы она подходила к светильнику: имела тот же цоколь, что и лампа накаливания, вмещалась в светильник по своему размеру. Наиболее эффективна замена ламп накаливания на энергосберегающие компактные люминесцентные лампы в тех местах, где свет горит постоянно, а включается/выключается редко. Замена ламп накаливания на современные энергосберегающие лампы в среднем может снизить потребление электроэнергии в квартире в 2 раза. Затраты обычно окупаются менее чем за год.

Внимание!

Нельзя выбрасывать отработавшие люминесцентные лампы (в том числе и энергосберегающие) в мусоропровод и уличные контейнеры. Старайтесь не разбивать люминесцентные лампы. В люминесцентных лампах содержится небольшое количество паров ртути, которые вредны для человека, только если лампу разбить.

Бытовая техника

Аудиовидеотехника

** Уходя из дома надолго (или ложась спать на ночь), выключайте не только свет, но и электроприборы, находящиеся в режиме «standby» (режим ожидания): телевизор, музыкальный центр, DVD-проигрыватель. Эта мера повысит также пожарную безопасность Вашего дома

* Старайтесь не ставить бытовую технику близко к приборам, выделяющим тепло (например, батарея отопления), не рекомендуется также устанавливать их в ниши, придвигать слишком близко к стене и накрывать чем-либо при работе. Эти приборы не любят тёплые места в доме, потому что они сами выделяют тепло. Излишек тепла всегда вреден для любого прибора.

** Ставьте телевизор в равномерно освещенном месте, это позволяет устанавливать регулировки яркости и контраста на более низкий уровень. Это относится также и к мониторам компьютера. Эта мера позволяет сберечь до 5% электроэнергии.

Компьютерная техника

*** Все выпускаемые на сегодняшний день компьютеры поддерживают режим энергосбережения. При правильной настройке этого режима можно достичь до 50% экономии электроэнергии. При этом сначала монитор автоматически переходит в режим ожидания, если в течении нескольких минут на нём не производилась работа. Этот режим намного экономичнее полного рабочего режима работы. А ещё через некоторое время, если работа так и не возобновлялась, в режим ожидания переходит и компьютер. Это ещё более экономный режим.

Мобильные устройства

* Не оставляйте зарядное устройство для мобильного телефона, фотоаппарата, плеера, ноутбука и т.п. включенным в розетку, когда там нет заряжаемого аппарата. Зарядное устройство при этом всё равно потребляет электрическую энергию, но использует его не на зарядку, а на нагрев. Когда зарядное устройство подключено к розетке постоянно до 95% энергии используется впустую.

Пылесос

* Для эффективной работы пылесоса имеет большое значение своевременная замена или очистка пылесборника. Не забывайте также менять или чистить фильтры очистки выбрасываемого воздуха. Забитые пылью пылесборник и фильтры затрудняют работу пылесоса, уменьшают тягу воздуха и увеличивают энергопотребление пылесоса

Электроплита

*** При выборе посуды для приготовления пищи, которая не соответствует размерам конфорки электроплиты, теряется 5-10% энергии. Для экономии электроэнергии при использовании электроплит применяйте посуду с неискривленным дном, которое равно или чуть больше диаметра конфорки.

*** При приготовлении пищи закрывайте кастрюлю крышкой. Быстрое испарение воды удлиняет время готовки на 20–30%, и, соответственно, на столько же увеличивается расход электроэнергии на приготовление.

*** После закипания пищи переключайтесь на низкотемпературный режим готовки. Ведь если вода уже закипела, то она выше 100?С не нагреется, а будет испаряться. Блюдо быстрее не приготовится, а электроэнергии на его приготовление будет затрачено больше.

Электрочайник

** Важно своевременно удалять из электрочайника накипь. Накипь образуется в результате многократного нагревания и кипячения воды и обладает малой теплопроводностью, поэтому вода в посуде с накипью нагревается медленно, а электроэнергии расходуется больше.

Стиральная машина

*** Главное условие рациональной эксплуатации стиральных машин – не превышать нормы максимальной загрузки белья. Следует избегать и неполной загрузки стиральной машины: перерасход электроэнергии в этом случае может составить 10–15%. Рекомендуется каждый раз сортировать белье перед стиркой, и в случае слабой или средней степени загрязнения отказаться от предварительной стирки. При неправильной программе стирки перерасход электроэнергии – до 30%.

Холодильник, морозильная камера

**** Холодильник ставьте в прохладное место, ни в коем случае не рядом с плитой. Если температура в комнате, где стоит холодильник, достигает 30?C, то потребление им электроэнергии удваивается.

**** Не кладите теплые продукты в холодильник, дайте остыть им до комнатной температуры.

*** Своевременно размораживайте морозильную камеру при образовании в ней льда. Толстый слой льда ухудшает охлаждение замороженных продуктов и увеличивает потребление электроэнергии.

Кондиционер

*** Работа кондиционера должна производится при закрытых окнах и дверях. Иначе кондиционер будет охлаждать улицу или другие помещения, а там где необходима прохлада будет жарко. При этом электроэнергия расходующаяся на работу кондиционера будет тратиться зря.

Использование многотарифного учета электрической энергии

***** В Московском регионе электроэнергия потребляется неравномерно. В утренние и вечерние часы нагрузка на энергосистему очень велика. А днем и ночью, потребление электрической энергии существенно падает. Для того, чтобы выработка энергии происходила равномерно, а возможность аварий была значительно ниже, во многих странах, включая Россию, существует экономическое стимулирование потребления электрической энергии в часы наименьшей нагрузки на энергосистему, путем установления более дешевых тарифов в эти часы.

Установка приборов, учитывающих электроэнергию по времени суток, предоставляет возможность платить за электричество в ночные часы (с 23:00 до 7:00) по тарифу, который в четыре раза дешевле обычного, то есть позволяет существенно экономить на оплате электрической энергии. Ведь один только холодильник потребляет около четверти всей электроэнергии и работает круглые сутки. При наличии многотарифного прибора учета его работа будет стоить значительно дешевле в ночное время. При этом, в квартирах еще могут быть и теплые полы, стиральные и посудомоечные машины, являющиеся энергоемкими приборами. Их использование в часы меньшей стоимости электроэнергии также позволит существенно снизить расходы на ее оплату.

Сберегая тепло — бережем электроэнергию

В холодное время года особенно важно помнить также и о сбережении тепла в наших домах. Ведь когда нам не хватает тепла батарей центрального отопления, мы обогреваемся электрическими приборами. И тратим при этом электрическую энергию, которую могли бы не тратить

Отопление

*** Батареи отопления будут эффективно обогревать помещение, если за ними установить теплоотражающие экраны и не закрывать их плотными шторами.

***** В настоящее время существует много современных технологий отопления, имеющих явные преимущества перед традиционными: длинноволновые обогреватели, теплые полы, теплонакопители. Последние позволяют использовать выгоду низкого «ночного» тарифа на электроэнергию, так как именно во время действия этого тарифа происходит накопление тепла в теплонакопителях. В дневное же время они отдают тепло строго в соответствии с выставленной температурой. Подробную информацию об использовании теплонакопителей можно получить в нашем Центре.

Утепление помещений

***** Известно, что в большинстве наших домов тепловые потери превышают нормы в 3-5 раз. Очень часто эти потери компенсируются за счёт обогрева различными электроприборами. По оценкам специалистов, 40 % потерь тепла происходит через окна. Их дополнительная тепловая изоляция или замена на современные стеклопакеты может повысить температуру в помещении на 4-5 °С. И, возможно, работа электрообогревательных приборов будет не нужна или сокращена до минимума. Это же касается утепления дверей, стен, пола и потолка.

Полезные устройства

Сегодня экономить на электроэнергии помогают современные электротехнические устройства. Так, существуют приборы, автоматически отключающие электрооборудование, когда оно не используется. Например, в подъездах наших домов свет горит всю ночь, а ведь в три-пять часов утра в подъезде, как правило, никого нет и электроэнергия «выгорает» впустую. Тут нам поможет выключатель с задержкой времени. Одновременно с включением света включается временное реле, которое гасит самостоятельно свет через заданный промежуток времени (от 10 сек. до 10 мин.). Таким образом, может экономиться 14-20% электроэнергии. Для этих же целей используется инфракрасный детектор (датчик движения), который срабатывает непосредственно при движении объекта. Когда Вы входите в комнату, свет зажигается автоматически, а когда выходите – гаснет.

Также помогают экономить электричество светорегуляторы (диммеры). Эти устройства монтируются вместо обычного выключателя и регулируют яркость света ламп. Например, если Вы смотрите телевизор и Вам не нужно яркое освещение в комнате, то поверните ручку регулировки светорегулятора и «притушите» свет. Существуют также диммеры, с возможностью управления из нескольких точек или дистанционно с помощью пульта. Обратите внимание, что встроенный режим плавного включения и выключения исключает вредное воздействие на глаза внезапной и яркой вспышкой сета. Еще одно преимущество диммеров состоит в том, что они продлевают срок службы ламп, однако некоторые энергосберегающие лампы не предназначены для работы в светильниках со светорегулятором.

При помощи импульсных реле осуществляется управление освещением из нескольких мест. Безусловно, очень удобно, войдя в квартиру, включать свет на пути своего следования: в коридоре, кухне, гостиной. А еще Вам не придется тратить много времени, чтобы выключить свет во всей квартире (доме) – достаточно нажать всего одну кнопку.

Физика Передача и использование электрической энергии

Описание видеоурока

Потребители электроэнергии имеются всюду. Производится же она в сравнительно немногих местах, близким к источникам топливо- и гидроресурсов. Электроэнергию не удается консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения.
Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния. Передача энергии связана с потерями.
Дело в том, что электрический ток нагревает провода линий электропередачи. Значительно снизить сопротивление линии
практически весьма трудно. Поэтому приходиться уменьшать силу тока. Так как мощность тока пропорциональна произведению силы тока на напряжение, то для сохранения передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее линия передачи, тем более высокое напряжение выгоднее использовать.
Например, в высоковольтной линии передачи Волжская ГЭС- Москва используют напряжение 500 киловатт. Сами генераторы переменного тока строят на напряжения, не превышающие 16-20 киловатт. Поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы. Так как более высокое напряжение потребовало бы принятия сложных специальных мер для изоляции обмоток и других частей генераторов. Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз, во сколько уменьшает силу тока.  Для непосредственного использования напряжение на концах линии нужно понизить. Понижение напряжения и соответственно увеличение силы тока происходят в несколько этапов. Это достигается с помощью понижающих трансформаторов. Схема передачи и распределения электроэнергии приведена на рисунке. При очень высоком напряжении между проводами начинается разряд, приводящий к потерям энергии. Поэтому необходимо, чтобы допустимая амплитуда переменного напряжения была такой, чтоб при заданной площади поперечного сечения провода потери энергии вследствие разряда были незначительными. Для увеличения напряжения в линии электропередачи используют повышающие трансформаторы. А для непосредственного использования электроэнергии в быту напряжение на концах линии нужно понизить. Это достигается с помощью понижающих трансформаторов. Электрические станции ряда районов страны объединены высоковольтными линиями электропередачи, образуя общую электрическую сеть, к которой присоединены потребители. Такое объединение называется энергосистемой. Оно позволяет сгладить пиковые нагрузки во время потребления электроэнергии в утреннее и вечернее время. Энергосистема обеспечивает бесперебойность подачи энергии потребителям вне зависимости от места их расположения. Сейчас почти вся территория нашей страны обеспечивается электроэнергией объединенными энергетическими системами.
Передача энергии на большие расстояния с малыми потерями —  сложная задача. Использование электрического тока высокого напряжения помогает сейчас успешно разрешить ее.
Потребность в электроэнергии постоянно увеличивается как в промышленности, на транспорте, в научных учреждениях, так и в быту.
Строительство новых мощных электростанций: тепловых, гидравлических и атомных для удовлетворения этих потребностей требует нескольких лет и больших затрат. При этом тепловые электростанции потребляют невозобновляемые природные ресурсы: уголь нефть и газ.  Одновременно они наносят большой ущерб экологическому равновесию на нашей планете.
Приоритет нужно отдать увеличению эффективности использования электроэнергии, а не росту мощности электростанций. Возможности для более эффективного использования электроэнергии имеются, и немалые. Одна из них связана с освещением, на которое тратится около 25% всей производимой электроэнергии.
Наряду с этим самые простые меры по экономному применению освещения в домах и производственных помещениях способны дать немалый эффект. Не надо оставлять включенными без нужды лампы, следует стремиться к тому, чтобы освещались лишь рабочие участки и т. д.  Имеется множество других возможностей для повышения эффективности использования электроэнергии в быту: в холодильных установках, телевизорах, компьютерах. Сэкономленные средства можно использовать для разработки устройств, преобразующих солнечную энергию в электрическую. Большие надежды возлагаются на получение энергии с помощью управляемых термоядерных реакций. Такие устройства не будут представлять столь большой опасности, как обычные атомные электростанции.
Электроэнергию производят сегодня в основном на электростанциях трех типов: тепловых, атомных и гидроэлектростанциях. Современное общество невозможно представить без электрификации производственной деятельности. Уже в конце 80-х годов более треть всего потребления энергии в мире осуществлялась в виде электрической энергии. К началу следующего века эта доля может увеличиться до 50%. Такой рост потребления электроэнергии, прежде всего, связан с ростом ее потребления в промышленности. Основная часть промышленных предприятий работает на электрической энергии. Высокое потребление электроэнергии характерно для таких энергоемких отраслей, как металлургия, алюминиевая и машиностроительная промышленность. Электропотребление в транспорте за год составляет примерно 86,72 миллиардов киловатт-час. Из которых железные дороги расходуют более 51%, трубопроводный – 31,5%, трамвай и троллейбус – 3, 8%, метрополитен – 3,3 %, прочий сухопутный, водный и авиатранспорт — 6%, связь 4,2 %. На холодильное и морозильное торговое оборудование в продовольственной розничной торговле приходится основная доля потребления электроэнергии – в среднем 40-60%. К этому следует добавить торговые автоматы, котельная установка (котельная) — сооружение, в котором осуществляется нагрев рабочей жидкости теплоносителя, как правило, воды для системы отопления или пароснабжения, расположенное в одном техническом помещении; освещение улиц; водоснабжение. Электроэнергия используется при создании программного обеспечения. Электроэнергия является неотъемлемым помощником в быту. Ученые предостерегают: разведанных запасов органического топлива при нынешних темпах роста энергопотребления хватит всего на 70-130 лет. Именно такие умозаключения лишний раз подтверждают необходимость скорейшего перехода к альтернативным источникам электроэнергии. Основные виды «нетрадиционной» энергии, перерабатываемой в электрическую — это солнечная, ветровая, геотермальная, водородная, тепловая энергия океана, энергия приливов и отливов, морских течений. Солнечная энергия – это кинетическая энергия излучения, которая образуется в результате реакций в недрах Солнца.  Способы получения электричества и тепла из солнечного излучения таковы:
1.Получение электроэнергии с помощью фотоэлементов.
2. Гелиотермальная энергетика — нагревание поверхности, поглощающей солнечные лучи, последующее распределение и использование
тепла.
3. «Солнечный парус» может в безвоздушном пространстве преобразовывать солнечные лучи в кинетическую энергию.
4. Термовоздушные электростанции — преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока.
5. Солнечные аэростатные электростанции (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата).
Ветровая энергия — огромная энергия движущихся воздушных масс.  Принцип работы ветроустановок очень прост: лопасти, которые вращаются за счет силы ветра, через вал передают механическую энергию к электрогенератору. Тот в свою очередь вырабатывает энергию электрическую. Геотермальная энергетика — производство электроэнергии, а также тепловой энергии за счёт тепловой энергии, содержащейся в недрах земли. В вулканических районах циркулирующая вода перегревается выше температур кипения на относительно небольших глубинах и по трещинам поднимается к поверхности, иногда проявляя себя в виде гейзеров. Стратегия оптимальной эксплуатации приливной электростанции (ПЭС) проста: накапливать воду в водохранилище за плотиной во время приливов и расходовать ее на производство электроэнергии, когда наступает «пик потребления» в единых энергосистемах, ослабляя тем самым нагрузку на другие электростанции.
Неисчерпаемые запасы кинетической энергии морских течений, накопленные в океанах и морях, можно превращать в механическую и электрическую энергию с помощью турбин, погруженных в воду (подобно ветряным мельницам, «погруженным» в атмосферу). «Мини-ГЭС» могут располагаться на небольших реках или даже ручьях, их электрогенераторы будут работать при небольших перепадах воды или движимые лишь силой течения. Эти же «мини-ГЭС» могут быть установлены и на крупных реках с относительно быстрым течением. На дно моря или озера устанавливается вертикальная труба, в подводной части которой сделано «окно»; попадая в него, глубинная волна (а это – почти постоянное явление) сжимает воздух в шахте, а тот крутит турбину генератора. При обратном движении воздух в турбине разрежается, приводя в движение вторую турбину. Волновая электростанция работает беспрерывно почти при любой погоде, а ток по подводному кабелю передается на берег. Управляемый термоядерный синтез использует ядерную энергию, выделяющуюся при слиянии легких ядер, таких как ядра водорода или его изотопов дейтерия и трития. На данный момент водород является самым разрабатываемым «топливом будущего». На это есть несколько причин: при окислении водорода образуется как побочный продукт вода, из нее же можно водород добывать. А если учесть, что 73% поверхности Земли покрыты водой, то можно считать, что водород неисчерпаемое топливо. Так же возможно использование водорода для осуществления термоядерного синтеза, который вот уже несколько миллиардов лет происходит на нашем Солнце и обеспечивает нас солнечной энергией.
В нашей стране существуют станции, которые вырабатывают энергию за счет альтернативных источников, несмотря на то, что их доля мала и незначительна. Электроэнергия — физический термин, широко распространённый в технике и в быту для определения количества электрической энергии, выдаваемой генератором в электрическую сеть или получаемой из сети потребителем. Основной единицей измерения выработки и потребления электрической энергии служит киловатт-час (и кратные ему единицы). Электрическая энергия является также товаром, который приобретают участники оптового рынка, энергосбытовые компании и крупные потребители-участники опта у генерирующих компаний и потребители электрической энергии на розничном рынке у энергосбытовых компаний. Цена на электрическую энергию выражается в рублях и копейках за потребленный киловатт-час (коп/кВт·ч, руб/кВт·ч) либо в рублях за тысячу киловатт-часов (руб/тыс кВт·ч). Последнее выражение цены используется обычно на оптовом рынке. В эпоху индустриализации подавляющий объем электроэнергии вырабатывается промышленным способом на электростанциях. В последнее время в связи с экологическими проблемами, дефицитом ископаемого топлива и его неравномерного географического распределения становится целесообразным вырабатывать электроэнергию способом, используя ветроэнергетические установки, солнечные батареи, малые газогенераторы. В некоторых государствах, например в Германии, приняты специальные программы, поощряющие инвестиции в производство электроэнергии домохозяйствами. История российской и мировой электроэнергетики берет начало в 1891 году, когда выдающийся ученый Михаил Осипович Доливо-Добровольский осуществил практическую передачу электрической мощности около 220 кВт на расстояние 175 км. Результирующий КПД линии электропередачи, равный 77,4%, оказался сенсационно высоким для такой сложной многоэлементной конструкции. Такого высокого КПД удалось достичь благодаря использованию трехфазного напряжения, изобретенного самим ученым. В дореволюционной России мощность всех электростанций составляла лишь 1,1 миллион киловатт-час, а годовая выработка электроэнергии равнялась 1,9 миллиард киловатт-час. После революции по предложению Владимира Ильича Ленина был развернут знаменитый план электрификации России ГОЭЛРО. Первые опыты передачи электрической энергии на расстояние относятся к самому началу 70-х годов. В 1873 г. на Венской международной выставке французский электрик И. Фонтен демонстрировал обратимость электрических машин. В 1882 году под руководством известного французского электротехника Депре была построена первая линия электропередачи постоянного тока от Мисбаха до Мюнхена, протяженностью в 57 км. Энергия от генератора передавалась на электродвигатель, приводивший в действие насос.
Задача
Длина электрической линии от Кольской ГЭС до Мурманска равна 100 км. Передаваемая мощность 6000 киловатт. Напряжение 35 киловольт, площадь сечения алюминиевого провода 90 квадратных миллиметров. Удельное сопротивление алюминия 2,8*10-2 Ом*мм2/м. Каковы потери мощности в одном проводе этой линии электропередачи?
Решение.
Необходимо запомнить формулу, позволяющую рассчитать потери мощности в линии электропередачи. Подставим в нее данные из текста задачи. Получили, что потеря мощности на лилии электропередачи Кольская ГЭС-Мурманск составляет более 914 киловатт.
 

5.2. Использование электрической энергии в народном хозяйстве

Электроэнергия вырабатывается на специальных предприятиях — электростанциях, преобразующих в электрическую другие виды энергии: химическую энергию топлива, энергию воды, ветра, атомную энергию и др. Выработанная электростанцией электроэнергия передается по воздушным или кабельным линиям электросетей различным потребителям — промышленным, коммунальным, сельскохозяйственным, бытовым и т.д. В зависимости от используемого вида энергии различают электростанции тепловые, гидравлические, ветровые, атомные и др.

Энергетическое хозяйство представляет собой комплекс устройств и процессов, предназначенных для обеспечения народного хозяйства топливно-энергетическими ресурсами в виде непосредственно топлива, электрической и тепловой энергии, горячей и холодной воды, сжатого и кондиционированного воздуха и т. п.

В энергетике существуют связи и системы внутри энергетического хозяйства и внешние связи с другими хозяйственными и отраслевыми системами и структурами. Можно выделить два направления энергетики: первое объединяет энергодобывающие (нефтяная, газовая, угольная, атомная и т.п.) и энергопроизводящие (электроэнергетика и теплоэнергетика) отрасли; второе — энергопотребляющие, т.е. потребляющие непосредственно топливо, электроэнергию, тепло и другие энергоресурсы.

Для обеспечения различными видами энергоресурсов отраслей народного хозяйства и населения страны (потребителей) используются: транспорт (железнодорожный, автомобильный, трубопроводный и др.), электрические и тепловые сети, склады топливных ресурсов, генерирующие, аккумулирующие, трансформирующие, передающие и распределительные устройства. Все эти системы взаимосвязаны и призваны обеспечивать предусмотренное энергоснабжение с достаточным уровнем надежности.

Энергетическое хозяйство имеет два направления: теплофикация и электрификация. Особенно большое значение имеет электрификация. Это определяется ее особыми свойствами: легкостью превращения в другие виды (тепловую, механическую, световую), возможностью обеспечить необходимые параметры протекания производственных процессов, комплексностью механизации и автоматизации производства, повышением производительности труда. Электроэнергия может быть распределена на отдельные потоки и передана на значительные расстояния. Без применения электроэнергии невозможны электрохимические и электрофизические процессы, привод станков-автоматов, манипуляторов, роботов и другие производственные процессы.

Электроэнергетика — ведущая часть энергетики, обеспечивающая электрификацию страны на основе рационального производства и распределения электрической энергии. Электроэнергетика имеет важное значение в хозяйстве любой страны, что объясняется такими преимуществами электроэнергетики перед энергией других видов, как относительная легкость передачи ее на большие расстояния, распределения между потребителями, а также преобразования в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую и др.).

Топливно-энергетический комплекс России — один из межотраслевых народнохозяйственных комплексов, представляющий собой совокупность тесно связанных и взаимозависимых отраслей топливной промышленности и электроэнергетики, действующих как единое целое для удовлетворения потребностей народного хозяйства и населения страны в топливно-энергетических ресурсах. Он является стержнем экономики страны, обеспечивающим жизнедеятельность всех отраслей национального хозяйства и населения, а также интеграцию регионов и стран СНГ.

Важнейшая задача энергетической политики — повышение эффективности использования всех видов энергии внутри страны. В этом случае экспорт в основном поддерживался бы не простым увеличением объемов добычи нефти и газа, а за счет энергосбережения внутри страны, огромного потенциала, составляющего примерно 450…500 млн т у.т.

В топливно-энергетический комплекс как объект народного хозяйства входят электроэнергетика, топливная промышленность, включающая в себя угольную и торфяную промышленность, а также геологоразведочные работы на нефть, газ, уголь и урановые руды.

При передаче электрической энергии от электрических станций к потребителям во всех звеньях электрических сетей имеются потери активной мощности и энергии. Эти потери возникают как в кабельных и воздушных линиях различных напряжений, так и в трансформаторах повысительных и понизительных подстанций.

В среднем потери в сетях энергосистемы составляют примерно 10% от отпускаемой в сеть энергии. Значительная часть этих потерь расходуется в линиях передачи всех напряжений и меньшая часть — в трансформаторах.

Нагрузка потребителей колеблется в течение суток и времени года, поэтому изменяется и размер величины потерь мощности.

Для составления баланса мощности используют графики электрических нагрузок, отображающие изменение потребляемой мощности в течение рассматриваемого периода времени. Графики нагрузки могут выражать режим электропотребления отдельных предприятий, подотраслей, районов, районных и объединенных энергосистем. От режимов потребления электроэнергии зависят режимы работы энергетических установок: основного оборудования электростанций, линий электропередачи и трансформаторных подстанций. Режимы электропотребления могут быть представлены в форме таблиц или в виде графиков. Графики электрической нагрузки рассматриваются как для активной нагрузки, так и для реактивной. Несовпадение конфигураций этих графиков определяется различиями в режимах потребления активной и реактивной мощности отдельными видами потребителей.

В зависимости от длительности рассматриваемого периода различают:

• суточные, недельные, месячные и годовые графики нагрузок;

• зимние, весенние, летние и осенние.

При планировании нагрузок пользуются типовыми (усредненными) графиками. Их составляют для разных групп потребителей (промышленных, сельскохозяйственных, коммунально-бытовых) и заданных периодов времени. В типовом графике каждая ордината нагрузки является среднеарифметической величиной для рассматриваемого периода.

Нагрузку потребителей и пропорциональное ей изменение величины потерь мощности обычно изображают в виде графика нагрузки. Годовой график нагрузки показывает в некотором масштабе количество энергии, передаваемое по сети в течение года.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ — Мегаобучалка

Промышленность, транспорт, сельское хозяйство, бытовое потребление (освещение, холодильники, телевизоры). Большая часть электроэнергии превращается в механическую, 1/3 — технические цели (электросварка, плавление, электролиз и т. п.).

Главный способ получения электрической энергии и в наши дни основан на применении вращающихся генераторов – динамо, как их называли раньше. Таким путем получается электроэнергия не только на обычных тепловых электростанциях и гидростанциях, где генераторы приводятся в движение паром или текущей водой, но и на всех действующих атомных электростанциях.

«СВЕЧА ЯБЛОЧКОВА»

Русский инженер, один из пионеров мировой электротехники и светотехники Павел Николаевич Яблочков (14 сентября 1847, село Жадовка, Сердобского уезда Саратовской губернии — 19 (31) марта 1894, Саратов) закончил Техническое гальваническое заведение в Петербурге, впоследствии преобразованное в Офицерскую электротехническую школу, выпускавшую военных инженеров-электриков. Техническое гальваническое заведение было первым в Европе военным учебным заведением, ставившим своей задачей развитие и усовершенствование методов практического применения электричества в инженерном деле. Одним из организаторов и руководителей этого учебного заведения являлся крупнейший русский ученый и изобретатель, пионер электротехники Б.С. Якоби. П.Н. Окончив Гальваническое заведение, Яблочков был назначен начальником гальванической команды в 5-й саперный батальон. Однако едва только истек трехлетний срок службы, он уволился в запас, расставшись с армией навсегда. Яблочкову предложили место начальника службы телеграфа на только что вступившей в эксплуатацию Московско-Курская железная дороге. Уже в начале своей службы на железной дороге П.Н. Яблочков сделал свое первое изобретение: создал “чернопишущий телеграфный аппарат”. Подробности этого изобретения до нас не дошли.

Свою изобретательскую деятельность П.Н. Яблочков начал с попытки усовершенствовать наиболее распространенный в то время регулятор Фуко. Весной 1874 года ему представилась возможность практически применить электрическую дугу для освещения.

Чуть оно уменьшается или увеличивается, разряд пропадает. Между тем во время разряда угли выгорают, так что зазор между ними всё время растёт. И чтобы применить угли в электрической дуговой лампе, требовалось использовать специальный механизм-регулятор, который бы постоянно, с определённой скоростью подвигал выгорающие стержни навстречу друг другу. Тогда дуга не погаснет. Регулятор был очень сложный, действовал с помощью трех пружин и требовал к себе непрерывного внимания. Хотя опыт удался, но он еще раз убедил Павла Николаевича, что широкого применения такой способ электрического освещения получить никак не может. Стало ясно: нужно упрощать регулятор.

Дуговой разряд в виде так называемой электрической (или вольтовой) дуги был впервые обнаружен в 1802 году русским учёным профессором физики Военно-медико-хирургической академии в Петербурге, а впоследствии академиком Петербургской Академии наук Василием Владимировичем Петровым. Петров следующими словами описывает в одной из изданных им книг свои первые наблюдения над электрической дугой: «Если на стеклянную плитку или на скамеечку со стеклянными ножками будут положены два или три древесных угля… и если металлическими изолированными направлятелями…сообщенными с обоими полюсами огромной батареи, приближать оные один к другому на расстояние от одной до трёх линий, то является между ними весьма яркий белого цвета свет или пламя, от которого оные угли скорее или медлительнее загораются и от которого тёмный покой довольно ясно освещен быть может… ».

В 1810 году то же открытие сделал английский физик Деви. Оба они получили вольтову дугу, пользуясь большой батареей элементов, между концами стерженьков из древесного угля. Первую дуговую лампу с ручным регулированием длины дуги сконструировал в 1844 году французский физик Древесный уголь он заменил палочками из твердого кокса. В 1848 году он впервые применил дуговую лампу для освещения одной из парижских площадей.

Справедливости ради надо сказать, что попытки использования дуговых ламп предпринимались в России и до Яблочкова. Свои дуговые лампы с регуляторами разработали русские изобретатели Шпаковский и Чиколев. Электрические лампы Шпаковского в 1856 уже горели в Москве на Красной площади во время коронации Александра II. Чиколев же использовал мощный свет электрической дуги для работы мощных морских прожекторов. Придуманные этими изобретателями автоматические регуляторы имели отличия, но сходились в одном — были ненадёжны. Лампы горели совсем недолго, а стоили дорого.

Совместно с опытным электротехником Н.Г. Глуховым Яблочков начал заниматься в мастерской усовершенствованием аккумуляторов и динамо-машины, проводил опыты по освещению большой площади огромным прожектором. В мастерской Яблочкову удалось создать электромагнит оригинальной конструкции. Он применил обмотку из медной ленты, поставив ее на ребро по отношению к сердечнику. Это было его первое изобретение.

Наряду с опытами по усовершенствованию электромагнитов и дуговых ламп Яблочков и Глухов большое значение придавали электролизу растворов поваренной соли. Во время одного из многочисленных опытов по электролизу поваренной соли параллельно расположённые угли, погруженные в электролитическую ванну, случайно, коснулись друг друга. Тотчас между ними вспыхнула ослепительно яркая электрическая дуга. Именно в эти минуты зародилась у него мысль о постройке дуговой лампы… без регулятора.

В октябре 1875 года Яблочков отправляется за границу и везет с собой изобретенную им динамо-машину. Осенью 1875 года Павел Николаевич в силу сложившихся обстоятельств оказался в Париже в мастерских физических приборов Бреге. В докладе, прочитанном 17 ноября 1876 года на заседании Французского физического общества, Яблочков сообщал:

Последняя служила и для скрепления углей между собой и для их изоляции, позволяя вольтовой дуге образовываться лишь между верхними концами углей. По мере того как угли сверху обгорали, гипсовая пластинка плавилась и испарялась, так что кончики углей всегда на несколько миллиметров выступали над пластинкой.

Простота устройства свечи, удобство обращения с нею были просто поразительны, особенно по сравнению со сложными регуляторами. Это и обеспечило свече громкий успех и быстрое распространение. 23 марта Павел Николаевич взял на нее французский патент за № 112024, содержащий краткое описание свечи в ее первоначальных формах и изображение этих форм. Этот день стал исторической датой, поворотным пунктам в истории развития электро- и светотехники, звездным часом Яблочкова. «Русский свет» (так называли изобретение Яблочкова) засиял на улицах, площадях, в помещениях многих городов Европы, Америки и даже Азии. «Из Парижа, — писал Яблочков,- электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворца шаха Персидского и до дворца короля Камбоджи»).

К светильникам подвел по проводам ток от динамо-машины, находившейся в соседнем помещении. Поворотом рукоятки ток был включен в сеть, и тотчас обширное помещение залил очень яркий, чуть голубоватый электрический свет. Многочисленная публика пришла в восторг.