Энергетика

редактировать
Паровая турбина, используемая для выработки электроэнергии.

Энергетика, также называемый инженерия энергосистем, это подраздел электротехники, который имеет дело с генерацией, передачей, распределением и использованием электроэнергии, а также с электрическими устройствами, подключенными к таким системам. Хотя большая часть области связана с проблемами трехфазного переменного тока - стандарта для крупномасштабной передачи и распределения электроэнергии в современном мире, - значительная часть области связана с преобразованием между Электроэнергия переменного и постоянного тока и разработка специализированных систем питания, например, используемых в самолетах или электрических железнодорожных сетях. Энергетика черпает большую часть своей теоретической базы из электротехники.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Пионерские годы
  • 3 ХХ век
    • 3.1 Энергетика и большевизм
    • 3.2 Энергетика в США
  • 4 Power
  • 5 Fields
  • 6 Профессиональные общества и международные организации по стандартизации
  • 7 См. также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки

История

Набросок Станция Перл-Стрит, первая паровая электростанция в Нью-Йорке

Первые годы

Электричество стало предметом научного интереса в конце 17 века. В течение следующих двух столетий был сделан ряд важных открытий, включая лампу накаливания и гальваническую батарею. Вероятно, величайшее открытие в области энергетики было сделано Майклом Фарадеем, который в 1831 году обнаружил, что изменение магнитного потока индуцирует электродвижущую силу в проволочной петле - принцип, известный как электромагнитная индукция, которая помогает объяснить, как работают генераторы и трансформаторы.

В 1881 году два электрика построили первую в мире электростанцию ​​в Годалминг в Англии. На станции использовались два водяных колеса для выработки переменного тока, который использовался для питания семи дуговых ламп Сименс на 250 вольт и тридцати четырех ламп накаливания на 40 вольт. Однако поставки были прерывистыми, и в 1882 году Томас Эдисон и его компания, The Edison Electric Light Company, разработали первую паровую электростанцию ​​на Перл-стрит в Нью-Йорке. Станция Перл-Стрит состояла из нескольких генераторов и первоначально питала около 3000 ламп для 59 потребителей. Электростанция использовала постоянный ток и работала от одного напряжения. Поскольку мощность постоянного тока не могла быть легко преобразована в более высокие напряжения, необходимые для минимизации потерь мощности во время передачи, возможное расстояние между генераторами и нагрузкой было ограничено примерно половиной мили (800 м).

В том же году в Лондоне Люсьен Голар и Джон Диксон Гиббс продемонстрировали первый трансформатор, пригодный для использования в реальной энергосистеме. Практическая ценность трансформатора Голлара и Гиббса была продемонстрирована в 1884 году в Турине, где трансформатор использовался для освещения сорока километров (25 миль) железной дороги от одного генератора переменного тока. Несмотря на успех системы, пара допустила принципиальные ошибки. Возможно, наиболее серьезным было подключение первичных обмоток трансформаторов серии серии, чтобы включение или выключение одной лампы повлияло на другие лампы, расположенные дальше по линии. После демонстрации Джордж Вестингауз, американский предприниматель, импортировал ряд трансформаторов вместе с генератором Сименс и поручил своим инженерам экспериментировать с ними в надежде улучшить их для использования в коммерческая энергосистема.

Один из инженеров Westinghouse, Уильям Стэнли, осознал проблему последовательного соединения трансформаторов, а не параллельного, а также понял, что создание железного сердечника трансформатора полностью замкнутый контур улучшит регулировку напряжения вторичной обмотки. Используя эти знания, он построил первую в мире практическую систему переменного тока на основе трансформатора в Грейт-Баррингтоне, Массачусетс в 1886 году. В 1885 году итальянский физик и инженер-электрик Галилео Феррарис продемонстрировал асинхронный двигатель, а в 1887 и 1888 годах сербско-американский инженер Никола Тесла подал ряд патентов, связанных с системами питания, в том числе один на практический двухфазный асинхронный двигатель, который Westinghouse лицензировал для своей системы переменного тока.

К 1890 году энергетическая промышленность процветала, и энергетические компании построили тысячи энергосистем (как постоянного, так и переменного тока) в Соединенных Штатах и ​​Европе - эти сети были эффективно предназначены для обеспечения электрического освещения. В это время между Эдисоном и Вестингаузом возникло ожесточенное соперничество в США, известное как «война токов », по поводу того, какой вид передачи (постоянный или переменный ток) был лучше. В 1891 году Westinghouse установил первую крупную энергосистему, которая была разработана для привода электродвигателя, а не только для электрического освещения. Установка приводила в действие синхронный двигатель мощностью 100 лошадиных сил (75 кВт) в Теллурайде, штат Колорадо, причем двигатель запускался асинхронным двигателем Tesla. По другую сторону Атлантики Оскар фон Миллер построил трехфазную линию электропередачи на 176 км от Лауффен-на-Неккаре до Франкфурт-на-Майне для Выставка электротехники во Франкфурте. В 1895 году, после длительного процесса принятия решений, генерирующая станция Адамса № 1 в Ниагарский водопад начала передавать трехфазную энергию переменного тока в Буффало напряжением 11 кВ. После завершения проекта Ниагарского водопада новые энергосистемы все чаще выбирают переменный ток вместо постоянного тока для передачи электроэнергии.

Двадцатый век

Энергетика и большевизм

Плакат 1929 года. Автор Густав Клуцис

Производство электроэнергии стало особенно важным после захвата власти большевиками. Ленин утверждал: «Коммунизм - это Советская власть плюс электрификация всей страны». Впоследствии он был изображен на многих советских плакатах, марках и т. Д., Отражающих этот вид. План ГОЭЛРО был инициирован в 1920 году как первый большевистский эксперимент в области промышленного планирования, в котором Ленин принял личное участие. Глеб Кржижановский был еще одной ключевой фигурой, участвовавшей в строительстве электростанции в Москве в 1910 году. Он также знал Ленина с 1897 года, когда они оба были в Санкт-Петербурге. Петербургское отделение Союза борьбы за освобождение рабочего класса.

Энергетика США

В 1936 году была построена первая коммерческая высоковольтная линия постоянного тока (HVDC) с ртутно-дуговыми вентилями. между Скенектади и Механиквилль, Нью-Йорк. Ранее HVDC обеспечивался последовательной установкой генераторов постоянного тока (система, известная как система Thury ), хотя при этом были серьезные проблемы с надежностью. В 1957 Siemens продемонстрировал первый твердотельный выпрямитель (твердотельные выпрямители теперь являются стандартом для систем HVDC), однако только в начале 1970-х годов эта технология использовалась в коммерческих энергосистемах. В 1959 г. компания Westinghouse продемонстрировала первый выключатель , в котором в качестве среды прерывания использовался SF6. SF 6 намного превосходит диэлектрик по сравнению с воздухом, и в последнее время его применение было расширено для производства гораздо более компактного коммутационного оборудования (известного как распределительное устройство ). и трансформаторы. Многие важные достижения также явились результатом распространения инноваций в области ИКТ на область энергетики. Например, разработка компьютеров означала, что исследования потока нагрузки можно было бы проводить более эффективно, что позволило значительно улучшить планирование энергосистем. Достижения в области информационных технологий и телекоммуникаций также позволили значительно улучшить дистанционное управление распределительным устройством и генераторами энергосистемы.

Мощность

Линии передачи передают мощность через сеть.

Энергетика имеет дело с поколением, передачей, распределением и использование электроэнергии, а также проектирование ряда сопутствующих устройств. К ним относятся трансформаторы, электрогенераторы, электродвигатели и силовая электроника.

Энергетики могут также работать с системами, которые не подключаются к сети.. Эти системы называются автономными энергосистемами и могут использоваться вместо сетевых систем по разным причинам. Например, в удаленных местах для шахты может быть дешевле производить собственную электроэнергию, чем платить за подключение к сети, а в большинстве мобильных приложений подключение к сети просто нецелесообразно.

Области

Производство электроэнергии охватывает выбор, проектирование и строительство объектов, преобразующих энергию из первичных форм в электрическую.

Передача электроэнергии требует проектирования линий передачи высокого напряжения и объектов подстанции для взаимодействия с системами генерации и распределения. Высоковольтные системы постоянного тока - один из элементов электрической сети.

Распределение электроэнергии инжиниринг охватывает те элементы энергосистемы, от подстанции до конечного потребителя.

Защита энергосистемы - это исследование способов, по которым электрическая система может выйти из строя, а также методов обнаружения и устранения таких отказов.

В большинстве проектов энергетик должен координировать свои действия со многими другими специалистами, такими как инженеры-строители и инженеры-механики, эксперты по окружающей среде, а также юридический и финансовый персонал. Для крупных проектов энергосистем, таких как крупная генерирующая станция, помимо инженеров энергосистем может потребоваться множество профессионалов-проектировщиков. На большинстве уровней профессиональной практики в области проектирования энергосистем инженеру потребуются не только административные и организационные навыки, но и знания в области электротехники.

Профессиональные общества и международные организации по стандартизации

И в Великобритании, и в США издавна существовали профессиональные общества инженеров-строителей и инженеров-механиков. IEE был основан в Великобритании в 1871 году, а AIEE в США в 1884 году. Эти общества внесли свой вклад в обмен электрическими знаниями и развитие образования в области электротехники. На международном уровне Международная электротехническая комиссия, основанная в 1906 году, разрабатывает стандарты для энергетики. 20 000 экспертов в области электротехники из 172 стран разрабатывают глобальные спецификации на основе консенсуса.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с Энергетика.
Последняя правка сделана 2021-06-02 13:10:21
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте