Trasnformarea energiei
Energia electrica
reprezinta capacitatea de actiune a unui sistem fizico-chimic.
Energia electrica prezinta o serie de avantaje in
comparatie cu alte forme de energie, si anume:
-
producerea energiei electrice in centrale
electrice are loc in conditii economice avantajoase;
-
energia electrica poate fi transmisa la distante
mari prin intermediul campului electromagnetic, fie direct prin mediul
inconjurator, fie dirijat prin linii electrice;
-
la locul de consum, energia electrica poate fi
transformata in conditii economice in alte forme de energie;
-
energia electrica poate fi divizata si utilizata
in parti oricat de mici, dupa necesitati;
Dezavantajul pe care il
prezinta energia electrica in comparatie cu alte forme ale energiei consta in
aceea ca nu poate fi inmagazinata. Energia electrica trebuie produsa in
momentul cand este ceruta de consumatori.
Producerea energiei
electrice se realizeaza prin transformarea altor forme de energie:
-
transformarea
energiei chimice a combustibililor in turbine cu aer, gaz, motoare cu ardere
interna;
-
transformarea
energiei potentiale sau cinetice a apelor;
-
transformarea
energiei atomice;
-
transformarea
altor forme de energie: maree, solara, eoliana;
Producerea energiei
electrice prin transformarea energiei chimice a combustibililor se realizeaza
in centrale electrice de termoficare sau
centrale termoelectrice.
Producerea energiei
electrice prin transformarea energiei potentiale sau cinetice a apelor se
realizeaza in centrale hidroelectrice care produc energie electrica pe cale
hidrautica. Aceasta sursa de nergie este economica si inepuizabila.
Energia electrica este
transportata la distanta printr-un sistem de retele electrice, la diverse
tensiuni: 110 kV, 220 kV, 400 kV si chiar peste 800 kV. Transportul energiei
electrice se face fie prin linii aeriene, fie prin cabluri subterane.
La tensiunea de 110 kV,
stalpii de sustinere au peste 25 m inaltime, fiind plasati la intervale de
circa 300 m; la 220 kV ei au inaltimea de peste 35 m, intervalul fiind circa
350m; la 400 kV, inaltimea poate ajunge la 50 m, distanta intre ei fiind de
peste 350 m. In anumite situatii, cum sunt de exemplu trecerile peste ape, ei
pot atinge inaltimi mai mari.
Cablurile subterane sunt
folosite in localitatile urbane si acolo unde costul suplimentar este justificat
de alte consideratii, cum ar fi cel estetic de pilda. Un cablu subteran de
inalta tensiune necesita instalatii de racire si instalatii suplimentare pentru
evitarea pierderilor in pamant. Din acest motiv el este mult mai scump decat o
linie aeriana.
Liniile aeriene sunt
confectionate din conductoare de cupru, aluminiu cu miez de otel si
cadmiu-cupru. Conductoarele din cupru sunt folosite la toate tensiunile; pentru
deschideri mari se utilizeaza cele din cadmiu-cupru care au o mare rezistenta
mecanica. Conductoarele din aluminiu cu miez de otel sunt folosite in special
in cazul tensiunilor inalte. Exista tendinta ca aluminiul sa inlocuiasca
cuprul, datorita costului sau mai scazut.
Conductibilitatea
electrica variaza cu temperatura pentru cele mai multe dintre materiale. In
general pentru conductoare ea descreste la cresterea temperaturii. Exceptie fac
carbunele si electrolitii, pentru care, la fel ca la majoritatea nemetalelor,
conductibilitatea creste la ridicarea temperaturii.
In cazul cablurilor
subterane sunt necesare straturi de izolatie si protectie. Dintre materialele
izolatoare remarcam: hartia impregnata cu ulei, cauciucul natural si sintetic,
materialele plastice cum sunt policlorura de vinil sau polietilena (utilizata
de obicei in locul cauciucului). Cablurile izolate cu hartie pot fi utilizate
pana la 400 kV, in timp ce cablurile izolate cu cauciuc sau materiale plastice,
numai pana la 11 kV.
Protectia unui cablu cu
izolatie de hartie impregnata este mai intai realizata cu un strat de plumb sau
aluminiu pentru evitarea umezelii si apoi cu un strat de bitum armat sau fara
armatura metalica, pentru evitarea coroziunii si a distrugerii mecanice. Pentru
cablurile izolate cu cauciuc sau materiale plastice protectia este determinata
de necesitatile de serviciu.
In mod obisnuit, trebuie
sa stim daca izolatorul ales corespunde temperaturii la care va lucra. Se
definesc in acest scop urmatoarele clase de izolatie:
-
clasa Y de
izolatie, satisfacatoare pana la 90 grade C. Hartia, bumbacul si matasea
netratate fac parte din aceasta clasa;
-
clasa A de
izolatie, utilizata pana la 105 grade C. Aici sunt incluse hartia, bumbacul si
matasea impregnate;
-
clasa E de
izolatie corespunde temperaturilor pana la 120 grade C. Hartia si tesaturile
impregnate fac parte din ea;
-
clasa B de
izolatie, utilizata pana la 130 grade C. Ea corespunde materialelor folosite in
transformatoare si motoare electrice si din ea fac parte asbestul, mica si
portelanul;
-
clasa F de
izolatie corespunde temperaturilor pana la 155 grade C, clasa H celor pana la
180 grade C, iar clasa C temperaturilor mai mari de 180 grade C. In toate
aceste clase sunt incluse diverse varietati de sticla, mica si portelan.
Un semiconductor difera
de alte materiale electrice conductoare prin faptul ca factorii aditionali pot
influenta trecerea curentului prin el. Conductibilitatea sa electrica se
situeaza intre cea a unui conductor si cea a unui izolator si creste la
ridicarea temperaturii.
Proprietatile sale
electrice sunt rezultatul structurii sale cristaline si a prezentei
impuritatilor. Majoritatea semiconductoarelor, in stare pura, sunt izolatoare,
dar introducerea impuritatilor creeaza un surplus de electroni sau o lipsa de
elctroni, fiecare din aceste stari permitand trecerea curentului electric.
Semiconductoarele utilizate in mod obisnuit sunt germaniul, siliciul, seleniul,
oxidul de cupru, sulfura de plumb, arseniura de galiu, fosfura de galiu si
carbura de siliciu.
+
Fig.1.
Un circuit simplu, inchis prin intreruptor;
Orice portiune
conductoare inchisa, prin care poate circula curentul electric se numeste
circuit electric. In figura 1 este prezentat un circuit simplu care contine o
baterie, un intreruptor si o lampa electrica. Cand intreruptorul este inchis,
curentul circula conventional de la borna pozitiva a bateriei spre cea
negativa, prin intrerupator si lampa, facand-o sa lumineze.
Energia electrica
Energia electrica reprezinta capacitatea de actiune a unui sistem fizico-chimic.
Energia electrica prezinta o serie de avantaje in comparatie cu alte forme de energie, si anume:
producerea energiei electrice in centrale electrice are loc in conditii economice avantajoase;
energia electrica poate fi transmisa la distante mari prin intermediul
campului electromagnetic, fie direct prin mediul inconjurator, fie
dirijat prin linii electrice;
la locul de consum, energia electrica poate fi transformata in conditii economice in alte forme de energie;
energia electrica poate fi divizata si utilizata in parti oricat de mici, dupa necesitati;
Dezavantajul pe care il prezinta energia electrica in comparatie cu alte
forme ale energiei consta in aceea ca nu poate fi inmagazinata. Energia
electrica trebuie produsa in momentul cand este ceruta de consumatori.
Producerea energiei electrice se realizeaza prin transformarea altor forme de energie:
transformarea energiei chimice a combustibililor in turbine cu aer, gaz, motoare cu ardere interna;
transformarea energiei potentiale sau cinetice a apelor;
transformarea energiei atomice;
transformarea altor forme de energie: maree, solara, eoliana;
Producerea energiei electrice prin transformarea energiei chimice a
combustibililor se realizeaza in centrale electrice de termoficare sau
centrale termoelectrice.
Producerea energiei electrice prin transformarea energiei potentiale sau
cinetice a apelor se realizeaza in centrale hidroelectrice care produc
energie electrica pe cale hidrautica. Aceasta sursa de nergie este
economica si inepuizabila.
Energia electrica este transportata la distanta printr-un sistem de
retele electrice, la diverse tensiuni: 110 kV, 220 kV, 400 kV si chiar
peste 800 kV. Transportul energiei electrice se face fie prin linii
aeriene, fie prin cabluri subterane.
La tensiunea de 110 kV, stalpii de sustinere au peste 25 m inaltime,
fiind plasati la intervale de circa 300 m; la 220 kV ei au inaltimea de
peste 35 m, intervalul fiind circa 350m; la 400 kV, inaltimea poate
ajunge la 50 m, distanta intre ei fiind de peste 350 m. In anumite
situatii, cum sunt de exemplu trecerile peste ape, ei pot atinge
inaltimi mai mari.
Cablurile subterane sunt folosite in localitatile urbane si acolo unde
costul suplimentar este justificat de alte consideratii, cum ar fi cel
estetic de pilda. Un cablu subteran de inalta tensiune necesita
instalatii de racire si instalatii suplimentare pentru evitarea
pierderilor in pamant. Din acest motiv el este mult mai scump decat o
linie aeriana.
Liniile aeriene sunt confectionate din conductoare de cupru, aluminiu cu
miez de otel si cadmiu-cupru. Conductoarele din cupru sunt folosite la
toate tensiunile; pentru deschideri mari se utilizeaza cele din
cadmiu-cupru care au o mare rezistenta mecanica. Conductoarele din
aluminiu cu miez de otel sunt folosite in special in cazul tensiunilor
inalte. Exista tendinta ca aluminiul sa inlocuiasca cuprul, datorita
costului sau mai scazut.
Conductibilitatea electrica variaza cu temperatura pentru cele mai multe
dintre materiale. In general pentru conductoare ea descreste la
cresterea temperaturii. Exceptie fac carbunele si electrolitii, pentru
care, la fel ca la majoritatea nemetalelor, conductibilitatea creste la
ridicarea temperaturii.
In cazul cablurilor subterane sunt necesare straturi de izolatie si
protectie. Dintre materialele izolatoare remarcam: hartia impregnata cu
ulei, cauciucul natural si sintetic, materialele plastice cum sunt
policlorura de vinil sau polietilena (utilizata de obicei in locul
cauciucului). Cablurile izolate cu hartie pot fi utilizate pana la 400
kV, in timp ce cablurile izolate cu cauciuc sau materiale plastice,
numai pana la 11 kV.
Protectia unui cablu cu izolatie de hartie impregnata este mai intai
realizata cu un strat de plumb sau aluminiu pentru evitarea umezelii si
apoi cu un strat de bitum armat sau fara armatura metalica, pentru
evitarea coroziunii si a distrugerii mecanice. Pentru cablurile izolate
cu cauciuc sau materiale plastice protectia este determinata de
necesitatile de serviciu.
In mod obisnuit, trebuie sa stim daca izolatorul ales corespunde
temperaturii la care va lucra. Se definesc in acest scop urmatoarele
clase de izolatie:
clasa Y de izolatie, satisfacatoare pana la 90 grade C. Hartia, bumbacul si matasea netratate fac parte din aceasta clasa;
clasa A de izolatie, utilizata pana la 105 grade C. Aici sunt incluse hartia, bumbacul si matasea impregnate;
clasa E de izolatie corespunde temperaturilor pana la 120 grade C. Hartia si tesaturile impregnate fac parte din ea;
clasa B de izolatie, utilizata pana la 130 grade C. Ea corespunde
materialelor folosite in transformatoare si motoare electrice si din ea
fac parte asbestul, mica si portelanul;
clasa F de izolatie corespunde temperaturilor pana la 155 grade C, clasa H celor pana la 180 grade C, iar cla...
Nota: Textul de mai sus reprezinta doar un extras din referat. Pentru versiunea completa a documentului apasa butonul Download.
