ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Лектростанции нашей страны ежегодно вырабатыва­ют много миллиардов киловаттчасов электрической энергии (киловаттчас — это 1000 ватт мощности, ис­пользуемой в течение одного часа). Но велик ли ки­ловаттчас?

Судите сами: энергией одного киловаттчаса можно вы­полнить любую из следующих работ:

Добыть и доставить на поверхность шахты 75 кило­граммов угля,

Изготовить на прокатном стане 50 килограммов рельс, вскипятить до 10 электрочайников воды, выдоить 43 коровы электродоильной машиной, вывести в электрическом инкубаторе 30 цыплят, изготовить 10 метров хлопчатобумажных тканей и т. д. Как видно из этих примеров, энергией одного кило­ваттчаса можно выполнить довольно значительную ра­боту. Но чтобы удовлетворить потребности всей нашей страны, нужно ежегодно производить многие десятки миллиардов киловаттчасов электроэнергии.

В 1913 году в царской России производилось только

2 миллиарда киловаттчасов электроэнергии. В 1940 году советские электростанции выработали до 50 миллиардов киловаттчасов. На 1950 год по плану послевоенной сталинской пятилетки производство электрической энер­гии в нашей стране запланировано в размере 82 миллиар­дов киловаттчасов в год.

Куда же расходуется эта огромная масса электриче­ской энергии?

Ещё в начале этого столетия электрическую энергию расходовали главным образом для целей освещения. Но в наше время основным потребителем электрической энер­гии является, конечно, промышленность: фабрики, заводы, химические комбинаты, шахты. Вот почему говорят, что электрические станции—сердце промышленности.

На промышленных предприятиях электрическая энер­гия потребляется электромоторами, которые приводят в движение различные краны, станки, машины и ме­ханизмы.

Электрический мотор не просто заменил собой преж­ний привод паровой машины, но и произвёл настоящий переворот во всей производственной жизни предприятия. Расположение машин и станков перестало зависеть от ва­лов и трансмиссий, приводящих их в действие. Да и сами трансмиссии были выброшены. Машины и станки стали более мощными и притом менее громоздкими. Электромо­тор стал составной частью станка и машины. Высокие скорости вращения электромоторов резко подняли произ­водительность труда.

На наших заводах работают сложнейшие машины н станки с многими моторами. Каждый из этих моторов приводит в движение фрезу, резец, сверло, производящие одновременно на одной детали несколько операций.

Широко применяются различные электрические ин­струменты: свёрла, отвёртки, шлифовальные щётки, то­чильные камни и пр.

Без электрического, легко управляемого привода было бы невозможно создание современного поточного произ­водства, невозможен массовый выпуск дешёвой и высоко­качественной продукции, автомобилей и тракторов, кон­сервов и папирос, станков, насосов, самолётов ц многого другого.

Благодаря электрификации производства в цехах ма­шиностроительных заводов становится всё меньше людей. Один рабочий нажимом разных кнопок на пульте коман­дует теперь целой группой станков-автоматов, управляе­мых электрическими приборами. Из таких станков соста­вляются автоматические станочные линии. Вдоль этих ли­ний по полу цеха проходят рельсы, по ним движутся те­лежки с подлежащими обработке деталями. Как только деталь подошла к станку, её захватывают стальные «ру­ки» — рычаги и ставят для обработки. Электроинстру­менты обтачивают, строгают и сверлят её. Затем деталь автохматически переносится на тележку и подаётся к сле­дующему станку.

В угольных шахтах и металлургических рудниках, в нефтяной промышленности, на машиностроительных за­водах, текстильных и пищевых предприятиях — повсюду широко применяются приводимые в движение электриче­ством различные машины: станки, насосы, врубовые ма­шины, конвейеры, кузнечные молоты, вентиляторы и пр.

Посмотрим для примера, как с помощью электричества советские металлурги превращают железную руду в ме­таллические изделия.

Обработанная руда снова попадает в электрический поезд, который доставляет её в бункеры. Сюда же электри­ческие транспортёры подают известняк и кокс. Вся смесь погружается на электрические вагоны-весы и строго взве­шенными порциями высыпается в ковши (скипы). Элект­рические лебёдки легко поднимают тяжёлые скипы на верх домны — на колошниковую площадку, расположен­ную на высоте десятков метров от поверхности земли. Че­рез окна-люки шихта ссыпается внутрь домны. Воздухо­дувные машины нагнетают в домну воздух.

Через 5—6 часов процесс плавки заканчивается: шлак уже удалён, подходит время выпускать из домны чугун. Электробурильная машина высверливает отверстие в огне­упорном слое глины, закрывавшей выпускное окно (лёт­ку). Поток огненной лавы вырывается из горна и стекает в гигантские ковши, установленные на особых железнодо­рожных платформах. Электровоз плавно трогает с места и везёт жидкий чугун из доменного в мартеновский цех. Тут уже наготове электрический кран. Он ловко подхва­тывает ковш и выливает чугун в отстойник, чтобы очи­стить его от некоторых вредных примесей.

Отсюда жидкий чугун попадает в ковши и подаётся электровозом к мартеновской печи, где он превращается в сталь. Через несколько часов готовая сталь, рассыпая мириады ослепительно сверкающих искр, выливается в ковш. Электрический кран несёт ковш к массивным ко­робкам — изложницам. В них выливается жидкая сталь.

Особый электрический захват вынимает ещё горячую болванку стали из изложниц и опускает её для подогрева в печь-колодец. Через некоторое время щипцы мостового электрического крана уходят вниз и извлекают наружу раскалённую стальную болванку весом в 5—7 тонн.

Электрическая тележка-опрокидыватель подвозит и выгружает болванку на металлический пол прокатного цеха. Ещё мгновение, и по команде человека пышащая жаром болванка стремительно подтягивается к валам блюминга — гигантского прокатного стана. Могучей си­лой электричества красное тело болванки сдавливается прокатными валами. Болванка снова и снова направ­ляется в тиски блюминговых валов, чтобы стать ещё тоньше, ещё длиннее. Через несколько десятков секунд уже совсем не узнать первоначальной болванки. Она превратилась в длинную полосу металла толщиной в два десятка сантиметров. Затем полоса нарезается гигант­скими ножницами на куски нужного размера для даль­нейшей обработки.

В ряде отраслей промышленности электрическая энер­гия применяется не только как двигательная сила. Элек­тричество является основой самой совершенной техно­логии производства.

С помощью электричества в особых ваннах и печах добываются алюминий, медь, ведётся варка сталей и различных сложных сплавов. В массовом количестве при­готовляют с помощью электричества минеральные удоб­рения и различные химические вещества.

Сварка и резка металлов, хромирование и никелиро­вание поверхности металлов, закалка сталей, сушка раз­личных изделий и дерева — всё это удобно и выгодно производится электрическим током. При этом исполь­зуется и тепловое действие электрического тока, и элек­тромагнитное — перемещение железных изделий электро­магнитными кранами, нагрев и закалка поверхностей металлов, и химическое действие — разложение раство­ров и выделение веществ (электролиз).

Электричество полностью перевооружило строитель­ную промышленность.

Электрические землекопы — экскаваторы — своими ковшами быстро производят выемку огромных масс земли. Электрическим запалом производят зажигание взрывчатых веществ, разрушающих скалы, холмы, помо­гающих рыть длинные и глубокие траншеи. Электриче­ские краны подают строителям стальные балки, кирпич, лес, каменные блоки, бетон. Электрическое освещение строек позволяет вести работы в ночное время. Это на­много сокращает сроки строительства.

На стройплощадках работают приводимые в движе­ние электричеством камнедробилки, бетономешалки, ле­сопильные рамы. Различными электрическими аппара­тами строители режут и сваривают металлические балки и арматуру, подсушивают лесные материалы для столярных поделок (окна, рамы, двери и пр.). Электри­ческие насосы непрерывно подают воду для нужд строи­тельства или откачивают воду из затопляемых низин­ных мест.

Электрические компрессоры подают сжатый воздух для работы отбойных молотков. Переносные электриче­ские пилы значительно облегчают тяжёлый труд лесо­рубов. Электрические распылители красок — краско-

Пульты ускоряют и облегчают производство малярных и отделочных работ.

Теперь даже зимой, в большие морозы, строители уве­ренно производят многие работы. Чтобы укладываемый бетон и раствор в швах между кирпичами нормально схва­тывались, строители пользуются электрическим прогревом нужных участков кладки. Так с помощью электричества ликвидируется сезонность в строительстве.

Лёгкие и удобные переносные электромашины произ­водят стружку паркетных полов и затирку штукатурки.

Исключительно велика роль электричества в осуще­ствлении автоматизации производства. Электрические приборы — реле — сами производят пуск и остановку машин. Электрические автоматы непрерывно контроли­руют сложные производственные процессы, ведут под­счёт готовых изделий.

Автоматика, или самодействие машин и станков, освобождает человека от утомительно однообразных производственных операций. Благодаря внедрению авто­матизации производства роль человека сводится лишь к наблюдению за правильностью работы машин и кон­трольных приборов.

Можно автоматизировать не только работу отдель­ного станка или группы машин, но и работу всего пред­приятия. Такие полностью автоматизированные произ­водства уже существуют в нашей стране: хлебозаводы, макаронные и консервные фабрики, мясокомбинаты, та­бачные фабрики, заводы машиностроения, химзаводы и Другие.

Вспомните также автоматические телефонные стан­ции-. Вызов абонента, необходимые соединения и разъ­единения вашего телефона быстро и точно производятся, автоматически управляемыми сигнальными и исполни­тельными электрическими аппаратами без помощи чело­века. В помещениях, где размещены все эти аппараты, нет обслуживающего персонала.

Такими же высокоавтоматизированными предприяти­ями являются гидроэлектростанции на канале имени Москвы, в Армении, Узбекистане, Грузии. Здесь автома­тические приборы сами производят включение электриче­ских генераторов, регулируют их нагрузку, число оборо­тов турбин, подачу охлаждающего подшипники масла,

Величину напряжения. Роль человека сводится здесь к наблюдению за чёткой работой всех автоматов и реги­стрирующих приборов.

Высшей ступенью автоматизации является управле­ние работой механизмов и агрегатов на расстоянии. В нашей стране впервые в мире построены полностью автоматизированные электростанции, работой которых дежурные инженеры управляют на расстоянии с по­мощью электрических приборов. Так например, по мере надобности дежурный инженер системы Мосэнерго (дис­петчер) нажимом маленькой кнопки пускает в работу мощную электрическую машину одной из крупных гид­ростанций на Волге и на расстоянии около 200 километров по приборам следит за её работой.

Для автоматизированных производств становятся не­нужными перерывы на обед, остановки станков в праз­дники, на ночь. Работа машин производится круглосу­точно и непрерывно почти в течение всего года.

Ещё много лет назад В. И. Ленин писал, что при со­циализме электричество сделает «условия труда более гигиеничными, избавит миллионы рабочих от дыма, пыли и грязи, ускорит превращение грязных отвратительных мастерских в чистые, светлые, достойные человека лабо­ратории».

Электрическая автоматизация производства коренным образом изменяет у нас условия труда.

В капиталистических странах автоматизация приспо­соблена к высасыванию всех сил из рабочего, превраще­нию его в безропотный придаток машины. В нашей стране социализма автоматизация на основе электрификации содействует облегчению труда, невиданному повышению производительности труда, устранению противополож­ности между умственным и физическим трудом и даль­нейшему повышению материального благосостояния тру­дящихся.

Источник

Как используется электроэнергия в промышленности

Производство электроэнергии

Производится электроэнергия на электрических станциях в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов.
Существует два основных типа электростанций: тепловые и гидроэлектрические.
Различаются эти электростанции двигателями, вращающими роторы генераторов.

На тепловых электростанциях источником энергии является топливо: уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы.
Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.

В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару.
В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору.
Вал турбины жестко соединен с валом генератора.
Паровые турбогенераторы весьма быстроходны: число оборотов ротора составляет несколько тысяч в минуту.

Тепловые электростанции — ТЭЦ позволяют значительную часть энергии отработанного пара использовать на промышленных предприятиях и для бытовых нужд.
В результате КПД ТЭЦ достигает 60—70%.
В России ТЭЦ дают около 40% всей электроэнергии и снабжают электроэнергией сотни городов.

Роторы электрических генераторов приводятся во вращение гидравлическими турбинами.
Мощность такой станции зависит от создаваемого плотиной напора и массы воды, проходящей через турбину в каждую секунду.

Гидроэлектростанции дают около 20% всей вырабатываемой в нашей стране электроэнергии.

Использование электроэнергии

Большая часть используемой электроэнергии сейчас превращается в механическую энергию, т.к. почти все механизмы в промышленности приводятся в движение электрическими двигателями.

Передача электроэнергии

Передача электроэнергии связана с заметными потерями, так как электрический ток нагревает провода линий электропередачи. В соответствии с законом Джоуля — Ленца энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой

где
R — сопротивление линии,
U — передаваемое напряжение,
Р — мощность источника тока.

При очень большой длине линии передача энергии может стать экономически невыгодной.
Значительно снизить сопротивление линии R практически весьма трудно, поэтому приходится уменьшать силу тока I.

Так как мощность источника тока Р равна произведению силы тока I на напряжение U, то для уменьшения передаваемой мощности нужно повысить передаваемое напряжение в линии передачи.

Для этого на крупных электростанциях устанавливают повышающие трансформаторы.
Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз, во сколько раз уменьшает силу тока.

Чем длиннее линия передачи, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. Генераторы переменного тока настраивают на напряжения, не превышающие 16—20 кВ. Более высокое напряжение потребовало бы принятия сложных специальных мер для изоляции обмоток и других частей генераторов.

Далее для непосредственного использования электроэнергии потребителем необходимо понижать напряжение.

Это достигается с помощью понижающих трансформаторов.

Понижение напряжения (и соответственно увеличение силы тока) осуществляются поэтапно.

При очень высоком напряжении между проводами может начаться разряд, приводящий к потерям энергии.
Допустимая амплитуда переменного напряжения должна быть такой, чтобы при заданной площади поперечного сечения провода потери энергии вследствие разряда были незначительными.

Электрические станции объединены высоковольтными линиями электропередачи, образуя общую электрическую сеть, к которой подключены потребители.
Такое объединение, называемое энергосистемой, дает возможность распределять нагрузки потребления энергии.
Энергосистема обеспечивает бесперебойность подачи энергии потребителям.
Сейчас в нашей стране действует Единая энергетическая система европейской части страны.

Использование электроэнергии

Потребность в электроэнергии постоянно увеличивается как в промышленности, на транспорте, в научных учреждениях, так и в быту. Удовлетворить эту потребность можно двумя основными способами.

Первый — строительство новых мощных электростанций: тепловых, гидравлических и атомных.
Однако строительство крупной электростанции требует нескольких лет и больших затрат.
Кроме того, тепловые электростанции потребляют невозобновляемые природные ресурсы: уголь, нефть и газ.
Одновременно они наносят большой ущерб равновесию на нашей планете.
Передовые технологии позволяют удовлетворить потребности в электроэнергии другим способом.

Большие надежды возлагаются на получение энергии с помощью управляемых термоядерных реакций.

Приоритет должен быть отдан увеличению эффективности использования электроэнергии, а не повышению мощности электростанций.

Источник

Производство электроэнергии в России. Производство, передача и использование электроэнергии

Как получают электроэнергию

Производство электроэнергии осуществляется из других ее видов при помощи специальных устройств. Например, из кинетической. Для этого применяют генератор – прибор, преобразующий механическую работу в электрическую энергию.

Основные виды электростанций

Все эти факторы снижают перспективность такого способа выработки.

К сожалению, темпы развития ограничены серьезными затратами и длительными сроками строительства ГЭС, связанными с их удаленностью от больших городов и магистралей, сезонным режимом рек и трудными условиям работы.

Использование атомной энергии

В настоящее время запасы урана на планете значительно больше, чем минерального горючего, а воздействие АЭС на окружающую природу минимально при условии безаварийной работы.

Что такое электрический генератор

Производство и передача электроэнергии осуществимы благодаря электрогенератору. Это устройство преобразования любых видов энергии (тепловой, механической, химической) в электрическую. Принцип его действия построен на процессе электромагнитной индукции. ЭДС индуктируется в проводнике, который движется в магнитном поле, пересекает его силовые магнитные линии. Таким образом, проводник может служить источником электроэнергии.

Понятие трансформатора

Трансформатор – электромагнитное статическое устройство, предназначенное для преобразования одной системы тока в другую (вторичную) при помощи электромагнитной индукции.

Первые трансформаторы в 1876 г. были предложены П. Н. Яблочковым. В 1885 г. венгерскими учеными разработаны промышленные однофазные приборы. В 1889-1891 гг. изобретен трехфазный трансформатор.

Простейший однофазный трансформатор состоит из стального сердечника и пары обмоток. Применяются они для распределения и передачи электроэнергии, ведь генераторы электростанций вырабатывают ее при напряжении от 6 до 24 кВт. Передавать ее выгодно при больших значениях (от 110 до 750 кВт). Для этого на электростанциях устанавливают повышающие трансформаторы.

Как используется электроэнергия

Ее львиная доля идет на снабжение электричеством предприятий промышленности. Производство потребляет до 70% всей вырабатываемой в стране электроэнергии. Эта цифра значительно разнится для отдельных регионов в зависимости от климатических условий и уровня индустриального развития.

Как происходит передача электроэнергии

Вырабатывается электроэнергия мощными агрегатами гигантских электростанций, а потребителями ее служат относительно небольшие приёмники, разбросанные по обширной территории.

Существует тенденция концентрировать мощности, связанная с тем, что с их увеличением уменьшаются относительные затраты возведения электростанций, а следовательно, и себестоимость получаемого киловатт-часа.

Единый энергокомплекс

На принятие решения о размещении крупной электростанции влияет ряд факторов. Это вид и количество имеющихся в наличии ресурсов, доступность транспортировки, климатические условия, включенность в единую энергосистему и т. д. Чаще всего электростанции строятся вдали от крупных очагов потребления энергии. Эффективность ее передачи на немалые расстояния влияет на успешную работу единого энергетического комплекса огромной территории.

Что такое ЛЭП

Электростанции, расположенные неподалеку друг от друга, объединяются в единую энергосистему именно при помощи ЛЭП. Производство электроэнергии в России и ее передача ведутся путем централизованной энергетической сети, в которую входит огромное количество электростанций. Единое управление системой гарантирует постоянную подачу потребителям электроэнергии.

Немного истории

Как формировалась единая электрическая сеть в нашей стране? Попробуем заглянуть в прошлое.

До 1917 года производство электроэнергии в России велось недостаточными темпами. Страна отставала от развитых соседей, что отрицательно сказывалось на экономике и обороноспособности.

После Октябрьской революции проект электрификации России разрабатывался Государственной комиссией по электрификации России (сокращенно ГОЭЛРО), возглавляемой Г. М. Кржижановским. С ней сотрудничали более 200 ученых и инженеров. Контроль осуществлялся лично В. И. Лениным.

Знаменитый план ГОЭРЛО

Начиная с 1947 года СССР стал первым в Европе и вторым в мире производителем электроэнергии. Именно благодаря плану ГОЭЛРО была сформирована в кратчайшие сроки вся отечественная экономика. Производство и потребление электроэнергии в стране вышло на качественно новый уровень.

Выполнение намеченного стало возможным благодаря сочетанию сразу нескольких важных факторов: высокого уровня научных кадров страны, сохранившегося с дореволюционных времен материального потенциала России, централизации политической и экономической власти, свойству российского народа верить «верхам» и воплощать провозглашаемые идеи.

План доказал эффективность советской системы централизованной власти и государственного управления.

Результаты плана

В 1935 году принятая программа была выполнена и перевыполнена. Построено 40 электростанций вместо запланированных 30, введено мощностей почти втрое больше, чем предусматривалось по плану. Возведено 13 электроцентралей мощностью по 100 тыс. кВт каждая. Общая мощность российских ГЭС составила около 700 000 кВт.

В эти годы были возведены крупнейшие объекты стратегического значения, такие как всемирно известная Днепровская ГЭС. По суммарным показателям Единая советская энергосистема превзошла аналогичные системы самых развитых стран Нового и Старого Света. Производство электроэнергии по странам Европы в те годы значительно отставало от показателей СССР.

Развитие села

Если до революции в деревнях России электричества практически не существовало (небольшие электростанции, устанавливаемые крупными землевладельцами не в счет), то с реализацией плана ГОЭЛРО благодаря использованию электроэнергии сельское хозяйство получило новый толчок к развитию. На мельницах, лесопилках, зерноочистительных машинах появились электродвигатели, что способствовало модернизации отрасли.

Помимо того, электричество прочно вошло в быт горожан и селян, в буквальном смысле вырвав «темную Россию» из мрака.

Источник

Применение электрической энергии в промышленных технологиях

Технологические процессы в промышленности, связанные с затратой или выделением энергии, ее взаимными превращениями из одного вида в другой. Роль энергии в технологических процессах и ее рациональное использование. Применение нефти для получения топлива.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«ЧИТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт переподготовки и повышения квалификации

по дисциплине: Основы отраслевых технологий

Роль энергии в технологических процессах