UVODNI SADRŽAJ
Električnu energiju dobivamo pretvorbom od primarnih energetskih izvora koje nalazimo u prirodi. Ako analiziramo svjetsku proizvodnju imamo slijedeće podatke:
a) Pretvorbom od kemijske energije fosilnih goriva dobivamo 67,5% električne energije.
b) Pretvorbom od energije nuklearnih goriva dobivamo 13,5% električne energije.
c) Pretvorbom od mehaničke energije vode dobivamo 16,2% električne energije.
Dakle manje od 3% proizvodnje otpada na sve ostale izvore (vjetar, Sunce, geotermalna energija, bioenergija, mehanička energija mora )
Što se tiče energetskih zaliha navodimo procjenu dr. Feretića.
Energetski potencijal fizibilnih goriva (uran i torij) uz optimizirano korištenje (upotreba termalnog i brzog oplodnog reaktora) nekoliko je stotina puta veća od poznatih iskoristivih fosilnih zaliha. Energetski potencijal geotermalne energije je nekoliko desetina tisuća puta veći.
1. Opiši elektroenergetski sustav
Izmjenična električna struja stvara se u generatoru elektromagnetskom indukcijom. Nije ju moguće sačuvati nego se proizvodi onoliko koliko se trenutno troši i predaje u elektroenergetski sustav . Čine ga elektrane i transformatori povezani pomoću visokonaponskih dalekovoda. Napon u sustavu održava se stavljanjem u pogon potrebnog broja turbina i generatora, a ako potrošnja nadilazi sve vlastite proizvodne kapacitete struja se mora uvoziti. Zato su elektroenergetski sustavi susjednih zemalja povezani. Kralješnicu hrvatskog elektroenergetskog sustava čini 400 kV dalekovod položen od Splita preko Rijeke i Zagreba do Osijeka. Njime se upravlja iz Državnog dispečerskog centra smještenog u Zagrebu uz potporu 4 regionalna ( Split, Rijeka, Zagreb i Osijek).
2. Opiši izmjeničnu električnu struju
U svakodnevnom životu, u skladu sa standardom moderne kulture življena, koristimo se električnim aparatima i strojevima, te audio i video tehnikom. To su proizvodi elektrotehničke i elektroničke tehnologije koji se pokreću spajanjem na jednofaznu ili trofaznu utičnicu. Jednofazna utičnica daje napon između faze i nule. Iznosi 230 V i nazivamo ga fazni. Trofazna utičnica daje napon između dvije faze koji iznosi 400 V i nazivamo ga linijski. Izmjenična struja (AC) mijenja smjer, napon i jakost. Struja raste od nule do maksimuma, zatim se smanjuje do nule i sve to ponovi u sprotnom smjeru. Ukupni ciklus struje europskih mreža traje 1/50 sekunde te ima frekvenciju 50 herca (Hz).
3. Opiši istosmjernu struju
Istosmjerna struja (DC) ima stalan smjer i jakost. Posljedica je gibanja elektrona od minus pola prema plus polu, međutim dogovoreni (tehnički) smjer struje je suprotan (od plusa prema minusu). Istosmjernu struju dobijamo priključivanjem na baterije ili akumulatore. Možemo je dobiti i iz izmjenične mreže pomoću adaptera i ispravljača, te istosmjernih generatora. Istosmjernu struju koristimo u elektronici, elektrolizi, za pogon šinskih vozila, pokretanje motornih vozila, zaštitu od korozije (katodna zaštita), zavarivanje, pogon istosmjernih motora, pobudu generatora...
4. Objasni elektromagnetsku indukciju
Otkrio ju je Faradey 1831. god. Ako na neki namotaj djeluje promjenjvo magnetsko polje u njemu se inducira izmjenična struja. Do indukcije dolazi i u jezgrama statora i rotora generatora i elektromotora. Stvaraju se neželjene vrtložne struje koje pregrijavau uređaje i smanjuju stupanj djelovanja. Te struje smanjujemo tako da se umjesto masivnog materijala ugrađuju međusobno izolirani dinamo limovi. Željezo se legira sa silicijem pri čemu značajno raste električni otpor, a magnetska vodljivost ostaje visoka. Nikola Tesla je patentirao dvofazni generator izmjenične struje, okretno magnetsko polje i trofazni asinkroni elektromotor, sve na principu elektromagnetske indukcije. U njegovu čast mjerna jedinica za magnetsku indukciju nazvana je tesla.
5. Opiši generator izmjenične struje
To je energetski stroj koji proizvodi izmjeničnu električnu struju, a rad se zasniva na elektromagnetskoj indukciji. Sastoji se od statora i rotora, koji su izrađeni od dinamo-lima, a u utore su postavljeni namotaji od izolirane bakrene žice. Namotaj rotora napaja se istosmjernom strujom iz pobudnog generatora preko četkica i kliznih prstenova i postaje elektromagnet sa dva pola. Rotacijom se ti polovi približavaju ili udaljavaju od namotaja statora i tako ih stavljaju pod utjecaj promjenjivog magnetskog polja i u njima induciraju struju. Kad je u zahvatu sjeverni pol struja teče u jednom, a kad je južni pol u drugom smjeru. Namotaji statora su postavljeni pod 120 stupnjeva. Nakon indukcije u jednom namotaju mora proći određeno vrijeme da u zahvat dođe drugi namotaj pa je za taj vremenski period pomaknut početak indukcije u odnosu na predhodni namotaj.
6. Opiši distribuciju proizvedene struje do potrošača
Napon proizvedene struje u generatoru iznosi 6 do 35 kV. Takva struja nije podesna za distribuciju jer ima preveliku jakost, pa bi i gubitci bili preveliki. Pošto je snaga jednaka umnošku jakosti struje i napona vidljivo je da istu snagu možemo prenjeti uz mnogo veći napon i adekvatno tomu uz mnogo manju jakost.To svojstvo koristimo kod transporta dalekovodima a rabimo standardne vrijednosti napona:
a) Visokonaponska mreža
400 kV, 220 kV i 110 kV
b) Srednje naponska mreža
35 kV i 10 kV
Nakon dopremanja struje do potrošača ona se transformatorima postupno smanjuje na vrijednosti za niskonaponsku mrežu (230/400 V). Za kvalitetnu distribuciju električne energije potrebno je ugraditi ukupnu snagu transformatora koje je 7 puta veća od ukupne snage generatora.
7. Opiši strukturu dalekovodnih vodiča
Dalekovodski vodiči moraju premostiti velika rastojanja, izdržati jake nalete vjetra, povremeno i opterećenje leda, uz dobru električnu vodljivost. To se postiže strukturom koja u sredini ima čelično uže, a okolo su aluminijski vodiči.
Naziva se ALUČEL.
8. Opiši elektromotor
To je električni stroj koji je po konstrukciji jednak generatoru, ali mu je namjena suprotna – služi za pretvaranje električne struje u mehanički rad. Stator također ima tri namotaja pod 120 stupnjeva na koje se dovode tri faze i stvara se okretna magnetska sila, koja u rotoru inducira struju i pretvara ga u elektromagnet. Međudjelovanje okretne magnetske sile statora i rotorskih magnetskih sila uzrokoje okretanje rotora.
9. Opiši indukcijski kavezni motor
Jednostavne je građe, radi tiho i dugog je vijeka trajanja. Može mjenjati smjer vrtnje i broj okretaja, ali skokovito u nekoliko stupnjeva ovisno o broju pari polova. Način rada se zasniva na elektromagnetskoj indukciji. Magnetske sile statora i pobuđene magnetske sile rotora svojim međudjelovanjem uzrokoju okretanje rotora.
10. Opiši serijski kolektorski motor
Složene je izvedbe i stvara buku u radu. Statorski i rotorski namotaji spojeni su pomoću četkica i lamela u seriju. Istodobnim prolaskom struje kroz namotaje rotora i statora u njima se stvaraju istoimeni magnetski polovi, koji svojim odbojnim silama dovode do zakretanja rotora. Kolektor neprestano mijenja smjer struje kroz rotorske namotaje i time omogućuje njegovo stalno okretanje. Motor ima veliki broj okretaja i s njima se može upravljati. Četkice su grafitne, u radu se troše, pa ih je potrebno mijenjati. Na njima dolazi do iskrenja koje uzrokoje radio smetnje. Zbog toga je potrebna ugradnja filtra koji ih uklanja.
11. Navedi primjenu i glavnu značajku malih generatora izmjenične struje
To su generatori manje snage, a imaju rotor od stalnog magneta.
Mali generator je dinamo bicikla, a u vojnoj tehnici nalazi primjenu kod poljskog telefona i uređaja za detoniranje mina.
DODATNI SADRŽAJ (za one koji žele znati više)
Torij kao nuklearno gorivo *****+
Prirodni torij nije fizibilan. U reaktorima se pretvara u fizibilni uran 233, a on se dalje raspada uz oslobađanje velike količine toplinske energije. Od ukupnih fizibilnih zaliha na torij otpada 3/4. Za sada se on koristi u eksperimentalne svrhe, a prva komercijalna elektrana gradi se u Indiji. Indija ima velike zalihe torija i rastuće gospodarstvo koje treba sve više energije. Da bi se emisija stakleničkih plinova dovela u okvire protokola iz Kyota potrebno je povećati proizvodnju energije iz nuklearnih goriva, kako torija, tako i urana. Prednosti torija su slijedeće: Gorivo je u tekućem stanju, i ta tehnologija smanjuje mogućnost akcidenta na minimum. Moguće je graditi kapacitete od 100kW na više što omogućava proširenje primjene na pogon šinskih i motornih vozila. Lako se pali i gasi. Količina radioakrivnog otpada je mala, a nakon 300 godina on više nije opasan.Tehnologoja nuklearnih reaktota na torij dugo je poznata, ali se do sada nije značajnije koristila jer nije primjenjiva za izradu bombi.
12. Magnetska indukcija magnetara *****+
Magnetar je varijanta neutronske zvijezde sa najvećom vrijednosti magnetske indukcije u Svemiru. Najveće vrijednosti se kreću oko 100 milijardi tesla, a pretpostavlja se da je moguće postojanje zvijezda sa indukcijom od 10 bilijuna tesla. Usporedbe radi najveća kratkotrajno postignuta magnetska indukcija u laboratoriju iznosila je 80 tesla. Magnetska indukcija od 6 tesla maže otrgnuti ručni sat sa ruke na udaljenosti od 4 metra.
Dodatna pitanja za provjeru znanja.
1. Izmjenična struja giba se u jednom smjeru:
a) 1/100 s b) 1/50 s c) 1/10 s d) 1 s
2. Uzbudna struja rotora izmjeničnog generatora ima oznaku:
a) RC b) CD c) AC d) LC e) DC
3. Mjerna jedinica za induktivitet je:
a) gaus b) tesla c) henri d) veber e) maksvel
4. Struja u namotajima statora izmjeničnog generatora ima oznaku:
a) RC b) CD c) AC d) LC e) DC
5. Struja više frekvencije manje je opasna kod strujnog udara.
DA NE
6. Uzbudna struja rotora izmjeničnog generatora dovodi se:
a) četkica i kolektora b) četkica i kliznih prstenova
7. Označi uređaj koji je izmjenjivač topline:
a) kondenzator b) oscilator c) generator d) trnsformator
8. Mjerna jedinica za frekvenciju je:
a) herc b) kulon c) njutn d) om
Napomena sadržaji označeni *****+ su za one koji žele znati više.
|
