Добавлен: 31.01.2019
Просмотров: 1492
Скачиваний: 3
Теплофикационные электростанции строят вблизи потребителей тепла, при этом используется обычно привозное топливо. Работают эти электростанции наиболее экономично (к. п. д. достигает 70%) при нагрузке, соответствующей тепловому потреблению и минимальному пропуску пара в часть низкого давления турбин и в конденсаторы.
Режим ТЭЦ - суточный и сезонный - определяется в основном потреблением тепла. Станция работает наиболее экономично, если ее электрическая мощность соответствует отпуску тепла. При этом в конденсаторы поступает минимальное количество пара. В периоды максимального спроса на тепло, например, зимой, при расчетной температуре воздуха в часы работы промпредприятий нагрузка генераторов ТЭЦ близка к номинальной. В периоды, когда потребление тепла относительно мало, например, летом, а также зимой при температуре воздуха выше расчетной и в ночные часы электрическая мощность ТЭЦ, соответствующая потреблению тепла, уменьшается. Если энергосистема нуждается в электрической мощности, ТЭЦ должна перейти в смешанный режим, при котором увеличивается поступление пара в части низкого давления турбин и в конденсаторы. Экономичность электростанции при этом снижается.
Радиус действия мощных городских ТЭЦ — снабжения горячей водой для отопления - не превышает 10 км. Загородные ТЭЦ передают горячую воду при более высокой начальной температуре на расстояние до 30 км. Пар для производственных процессов при давлении 0,8 — 1,6 МПа может быть передан не далее чем на 2 - 3 км.
Единичная мощность агрегатов составляет 30—250 МВт. Станции с агрегатами до 60 МВт включительно выполняют в тепломеханической части с поперечными связями по пару и воде, в электрической части— со сборными шинами 6—10 кВ и выдачей значительной части мощности в местную распределительную сеть. Станции с агрегатами 100— 250 МВт выполняют блочного типа с выдачей мощности в сети повышенного напряжения. ТЭЦ, как и КЭС, существенно влияют на окружающую среду.
Атомные электростанции могут быть сооружены в любом географическом районе, в том числе и труднодоступном, но при наличии источника водоснабжения. Количество (по массе) потребляемого топлива (уранового концентрата) незначительно, что облегчает требования к транспортным связям. АЭС состоят из ряда агрегатов блочного типа, выдающих энергию в сети повышенного напряжения.
В настоящее время наиболее освоены реакторы на тепловых нейтронах. Такие реакторы конструктивно проще и легче управляемы по сравнению с реакторами на быстрых нейтронах. Однако перспективным направлением является использование реакторов на быстрых нейтронах.
На последующем этапе развития атомной энергетики намечается освоение термоядерных реакторов, в которых используется энергия реакций синтеза легких ядер дейтерия и трития.
Единичная мощность ядерных энергоблоков достигла 1500 МВт. В настоящее время считается, что единичная мощность энергоблока АЭС ограничивается не столько техническими соображениями, сколько условиями безопасности при авариях с реакторами.
Агрегаты АЭС, в особенности на быстрых нейтронах, не маневренны, так же как агрегаты КЭС. По условиям работы и регулирования, а также по технико-экономическим соображениям предпочтительным является режим с относительно равномерной нагрузкой. АЭС предъявляют повышенные требования к надежности работы оборудования. Коэффициент полезного действия составляет 35—38%. Практически АЭС не загрязняют атмосферу. Выбросы радиоактивных газов и аэрозолей незначительны, что позволяет сооружать АЭС вблизи городов и центров нагрузки. Трудной проблемой является захоронение или восстановление отработанных топливных элементов. Доля АЭС в выработке электроэнергии составляет 12 %.
Гидроэлектростанции могут быть сооружены там, где имеются гидроресурсы и условия для строительства, что часто не совпадает с расположением потребителей электроэнергии. При сооружении ГЭС обычно преследуют решение комплекса задач, а именно: выработки электроэнергии, улучшения условий судоходства, орошения. Единичная мощность гидроагрегатов достигла 640 МВт. Электрическую часть выполняют по блочным схемам генераторы-трансформаторы с выдачей мощности в сети повышенного напряжения. Гидроагрегаты высокоманевренны: разворот, синхронизация с сетью и набор нагрузки требуют 1—5 мин. При наличии водохранилищ ГЭС может быть целесообразно использована для работы в пиковой части суточного графика системы с частыми пусками и остановами агрегатов. Коэффициент полезного действия ГЭС составляет 85—87%. Станции существенно влияют на водный режим рек, рыбное хозяйство, микроклимат в районе водохранилищ, а также на лесное и сельское хозяйства, поскольку создание водохранилищ связано с затоплением значительных полезных для народного хозяйства площадей.
Гидроаккумулирующие электростанции предназначены для выравнивания суточного графика энергосистемы. В часы минимальной нагрузки они увеличивают ее, работая в насосном режиме (перекачивают воду из нижнего водоема в верхнее водохранилище и запасают энергию); в часы максимальной нагрузки системы агрегаты ГАЭС работают в генераторном режиме, принимая на себя пиковую часть нагрузки. ГАЭС сооружают в системах, где отсутствуют ГЭС или их мощность недостаточна для покрытия нагрузки в часы пик. Их выполняют из ряда блоков, выдающих энергию в сети повышенного напряжения и получающих ее из сети при работе в насосном режиме. Агрегаты высокоманевренны и могут быть быстро переведены из насосного режима в генераторный или в режим синхронного компенсатора. Коэффициент полезного действия ГАЭС 70—75%. Они требуют незначительного количества обслуживающего персонала. Гидроаккумулирующие станции сооружают там, где имеются источники водоснабжения и местные геологические условия позволяют создать напорное водохранилище.
36)Развитие электрических машин в конце 19 века
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Основные этапы. Электрические машины изобретены немногим более ста лет назад. В 1831 г. М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции и сформулировал закон электромагнитной индукции. В следующие годы (1833—1834) русский академик
Э. X. Ленц дал глубокий анализ явлению электромагнитной индукции и в своем «правиле» показал, что это явление и явление Ампера (силовое действие магнитного поля на ток) представляют собой две стороны единого электромагнитного процесса. Из «правила Ленца» вытекает принцип обратимости электрической машины.
В годы, непосредственно следующие за открытиями Фарадея и Ленца, появляются первые модели электромагнитных генераторов постоянного тока. В 1834 г. петербургский академик Б. С. Якоби предложил первый электрический двигатель с вращательным движением. До этого изобретения электрические двигатели имели механическую схему по типу паровой машины с возвратно-поступательным движением.
В семидесятых годах прошлого столетия была открыта возможность электромагнитного возбуждения и самовозбуждения машин. Следующей ступенью в развитии электрических машин явилось изобретение кольцевого, а затем барабанного якоря, что позволило осуществить промышленные модели.
В 1878 г. П. Н. Яблочковым были предложены и изготовлены реальные модели, послужившие прототипом современного синхронного генератора и трансформатора с незамкнутой магнитной цепью. В 1884—1885 гг. Голардс, Гибс, братья Гопкинс и другие инженеры предложили трансформатор с замкнутым магнитопроводом.
Важным этапом в развитии электрических машин является изобретение и разработка М. О. Доливо-Добровольским системы трехфазного тока и осуществление электропередачи на значительное расстояние. В 1889 г. он изобрел трехфазный асинхронный двигатель. В 1890 г. М. О. Доливо-Добровольский предложил конструкцию трехфазного трансформатора. В том же году Броун построил первый трансформатор с масляным охлаждением, получивший в дальнейшем широкое распространение.
В девятисотых годах для генерирования электроэнергии начинают применяться вместо паровых машин паровые турбины, имеющие большую мощность и более высокий к. п. д. Генерирование энергии все более возрастающих мощностей при наличии высокоскоростных паровых турбин удобнее производить мощными быстроходными синхронными машинами трехфазного тока нежели машинами постоянного тока, мощность которых ограничена. Кроме того, удобство трансформации и передачи электрической энергии трехфазного тока на значительные расстояния и преимущества асинхронного двигателя были очевидны. В результате система трехфазного тока быстро получила всеобщее признание и широкое распространение взамен повсеместно используемой ранее системы постоянного тока.
Стремление повысить к. п. д. электрических машин привело к созданию электротехнической легированной стали, имеющей малые удельные потери. Увеличение производства электрических машин привело к разработке более совершенной технологий их изготовления. Все это позволило получить совершенные электрические машины, которые к этому времени в значительной мере вытеснили другие типы двигателей. В результате началась широкая электрификация промышленных предприятий, транспорта, металлургической, каменноугольной и практически всех других видов промышленности.
С 1915 г. начинают использовать короткозамкнутую обмотку для пуска синхронных двигателей, которые характеризуются высоким коэффициентом мощности (cos φ). В тот же период начинают применять предложенные М. О. Доливо-Добровольским глубоко-пазные и двухклеточные асинхронные двигатели вместо двигателей с фазным ротором. В связи с ростом мощности энергетических систем становится возможным пуск таких короткозамкнутых двигателей непосредственно от сети без специальных приспособлений.
В начале тридцатых годов нашего столетия начинается массовое применение микромашин для бытовых приборов, медицинского оборудования, пищевой и легкой промышленности. Получает распространение однофазный конденсаторный асинхронный микродвигатель. Разрозненные виды микромашйн в большинстве случаев выпускались кустарными предприятиями местной промышленности.
С середины тридцатых годов электрические микромашины применяют в системах автоматики и следящего привода. В связи с этим начинается быстрое развитие микродвигателей и тахогенераторов постоянного тока, сельсинов, асинхронных тахогенераторов и исполнительных двигателей.
В сороковых годах проводятся большие работы по созданию электромашинных усилителей, двигателей с полым ротором, и разрабатывается теория исполнительных двигателей автоматических устройств. Улучшение качества магнитных сталей позволило создать машины с постоянными магнитами и гистерезисные микродвигатели с высокими техническими и эксплуатационными показателями.
В пятидесятых годах в связи с ростом вычислительной техники начинают быстро развиваться и совершенствоваться шаговые двигатели импульсного действия. В это же время получают большое распространение магнитные усилители, которые являются более надежными, чем усилители других видов.
С начала шестидесятых годов разрабатываются конструкции малоинерционных двигателей с печатными схемами обмоток.
Количество выпускаемых в Советском Союзе микродвигателей непрерывно увеличивается. В настоящее время их производство составляет несколько десятков миллионов штук в год.
37)Успехи советского электромашиностроения
Успехи советского электромашиностроения. Коммунистическая партия и советское правительство всегда уделяли большое внимание электрификации. Гениальная формула В. И. Ленина: «Коммунизм— это есть Советская власть плюс электрификация всей страны» — показывает, какое большое значение придавал он энергооснащенности народного хозяйства. Сразу после гражданской войны по инициативе В. И. Ленина был разработан план ГОЭЛРО — первый план электрификации России. В. И. Ленин назвал его второй программой партии. План ГОЭЛРО был успешно осуществлен, и в результате уже в 1931 г. выработка электроэнергии увеличилась в четыре раза по сравнению с дореволюционной.
В настоящее время Коммунистическая партия Советского Союза продолжает уделять огромное внимание электрификации страны. В новой, третьей Программе КПСС, принятой на XXII съезде в 1961 г., говорится: «Электрификация, являющаяся стержнем строительства экономики коммунистического общества, играет ведущую роль в развитии всех отраслей народного хозяйства, в осуществлении всего современного технического прогресса».
Благодаря неустанной заботе Коммунистической партии и Советского правительства наша страна достигла невиданных в мире темпов электрификации. В настоящее время установленная мощность электростанций у нас утраивается за десять лет. Программа КПСС предусматривает доведение годовой выработки электроэнергии до 900—1000 млрд. квт·ч к 1970 году и до 2700— 3000 млрд квт·ч к 1980 г.
Электропромышленность является технической базой электрификации, поэтому интенсивное развитие электроэнергетики требует быстрого увеличения выпуска и усовершенствования электрических машин. Учитывая мощность повышающих и понижающих трансформаторов и то, что не все электрические машины работают одновременно, на каждый киловатт увеличенной установленной мощности электростанций требуется увеличение мощности всех видов электрических машин приблизительно на 10 квт.
В дореволюционной России отсутствовала отечественная электропромышленность. Немногие имевшиеся электромашиностроительные заводы являлись филиалами заграничных предприятий, которые в основном занимались лишь сборкой машин. Как правило, на русских электромашиностроительных заводах не было проектных бюро, разрабатывающих новые конструкции.
После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы новые мощные электромашиностроительные заводы и восстановлены старые. Советское правительство провело большую работу по подготовке квалифицированных кадров и созданию научно-исследовательских институтов, в результате чего отечественное электромашиностроение уже к тридцатым годам освоило производство крупных электрических машин, а к сороковым — достигло уровня передовых капиталистических стран.
Предусмотренная планом ГОЭЛРО широкая электрификация промышленности требовала большого ассортимента разнообразных электрических машин. Одной из важнейших задач было создание серий, в которых предусматривалась максимальная унификация отдельных узлов и деталей электрических машин разных типов.
В условиях ведения социалистического планового хозяйства разработка единых серий выходит за рамки отдельных заводов и становится возможным создание Всесоюзных единых серий электрических машин. При этом достигается полная взаимозаменяемость однотипных машин, изготовленных разными заводами. Единая серия имеет удобную для нужд промышленности твердую шкалу мощностей с повторяющимися значениями мощности для различных скоростей вращения. Серийные двигатели изготовляются заводами по единым чертежам, имеют одинаковые установочные размеры и взаимозаменяемые узлы и детали. Централизованное проектирование Всесоюзных единых серий явилось большим прогрессом в электромашиностроении.