Детская энциклопедия энергетики. Для любознательных детей 11-17 лет.

2. Энциклопедия энергетики.
Справочник для старшеклассников.
Авторский коллектив: Владислав Пискунов,
Юрий Королев, Владимир Кузнецов.
М.: ООО «Сошиал Нэтворкс Менеджмент», 2013–144 с: ил.
ISBN 978–5–9904059–1–2
«Энциклопедия энергетики» содержит более
70 статей о различных терминах и понятиях, используемых
в области энергетики, а также биографические справки
об ученых и изобретателях, оставивших заметный след
в изучении и классификации электромагнитных явлений.
В книге вы увидите более 300 оригинальных иллюстраций
и инфографических материалов. Издание ориентировано
на учащихся старших классов средней школы.
ISBN 978–5–9904059–1–2
УДК 087.5: [620.9 + 621.3]
ББК 31.1 + 31.2
© ООО «Сошиал Нэтворкс Менеджмент», 2013
УДК 087.5:[620.9 + 621.3]
ББК 31.1 + 31.2
Авт. знак Э35
Э35
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ
энергетики
Москва
ООО «Сошиал Нэтворкс Менеджмент»
2013

3. Дорогие друзья!
Вы сейчас стоите на пороге важного этапа
своей жизни – выбора профессии. Когда-
то такой выбор сделали более 20 тысяч
работников Федеральной сетевой ком-
пании Единой энергетической системы
России, и, мне кажется, что мало кто из
них сегодня жалеет об этом.
Почему? Да потому что мы – энергети-
ки – занимаемся очень важным и нужным
делом. Без нас ничего не будет двигаться. И,
что очень важно, мы все, от дежурного монте-
ра на подстанции до генерального директора,
каждый день можем видеть плоды своего тру-
да, который материализован не только в горящих
лампочках в ваших квартирах, а практически во всем,
что произведено на наших заводах или даже выращено
на полях. Если нефть называют кровью экономики, то наша
компания это, наверное, ее кровеносная система, без которой
страна жить не может.
Федеральная сетевая компания решила издать эту книгу, потому что мы надеемся, что она может оказаться вам
полезной. Это не справочник, а скорее мини-энциклопедия для тех, кто пока еще с энергетикой на «вы». Поэтому
можно не ждать того момента, когда вы вдруг услышите какое-то незнакомое слово, а просто сразу ее открывать
и начинать читать – от А до Я.
Что-то покажется интересным, о чем-то захочется узнать больше, а для кого-то, возможно, эта книга станет первым
шагом к главному делу вашей жизни. И надеюсь, что ко многим из вас я уже совсем скоро смогу обратиться со слова-
ми «дорогие коллеги»!
Олег Бударгин,
председатель правления ОАО «ФСК ЕЭС»
Книга издана при содействии
ОАО «Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы»

5. Алессандро Вольта
1745–1827
Итальянский физик, химик
и физиолог, один из ос-
новоположников учения
об электричестве.
Вольта отлично знал: это вкус электричества,
и рожден он был металлами.
Его первый источник тока – вольтов столб
был построен в точном соответствии с его
теорией «металлического» электричества.
Вольта положил друг на друга попеременно
несколько десятков небольших цинковых
и серебряных кружочков, проложив между
ними бумагу, смоченную подсоленной водой.
В 1800 г. в журнале Лондонского королевско-
го общества появилось письмо Вольты с опи-
санием «вольтова столба». Так была изобре-
тена первая в мире электрическая батарея.
Хотя силы вольтова столба хватило бы только
на то, чтобы зажечь всего лишь одну слабую
лампу.
Свинцово-кислотный
Lead Acid
Никель-кадмиевый
NiCd
до 600 цикловКоличество циклов перезарядки до 2000 циклов
40 %Процент саморазряда в месяц 10 %
до -20°CРабочая температура до -40°C
не экологичны
Наличие тяжелых металлов
Специальные требования к утилизации
не экологичны
195 руб. за Вт/кг
от 140 руб. за АА
Стоимость за Вт/кг. Вес одной батарейки
формата АА варьируется от 14 до
18 граммов
55 руб. за Вт/кг
от 50 руб. за АА
~ 60 Вт/кгЕмкость ~ 90 Вт/кг
Сравнение различных типов аккумуляторов
Никель-металлгидридный
NiMh
Литий-ионный
Li-Ion
Литий-полимерный
Li-Pol
до 1000 циклов до 1200 циклов до 600 циклов
30 % 5% 5 %
до-20°C до -20°C до 0°C
экологичны экологичны экологичны
85 руб. за Вт/кг
от 150 руб. за АА
115 руб. за Вт/кг
от 285 руб. за АА
115 руб. за Вт/кг
от 350 руб. за АА
~ 130 Вт/кг ~ 220 Вт/кг ~280 Вт/кг
Аккумулятор
Аккумулятор является разновидностью бата-
реи постоянного тока.
Батарея постоянного тока – автономный
источник постоянного тока, не связанный
с машинным электрогенератором. Относит-
ся к химическим источникам тока, в кото-
рых происходит преобразование энергии
химических связей в электрическую. Состоит
из соединенных последовательно одинако-
вых частей (элементов). Соединение элемен-
тов в батарею дает возможность получать
источник постоянного тока большей емкости.
Химическая реакция протекает с потреблени-
ем активных материалов внутри каждого эле-
мента. Когда такие материалы расходуются
полностью, батарея теряет способность выда-
вать электрический ток.
Несмотря на то что химические источники
тока очень часто называют гальваническими
элементами тока в честь Луиджи Гальвани,
на самом деле первая батарея постоянного
тока появилась в 1799 г.
Ее изобрел итальянский физик Алессандро
Вольта. Как-то раз он изучил трактат физиоло-
га Луиджи Гальвани «Об электрических силах
в мускуле» и понял, что лапка лягушки начина-
ла дергаться только тогда, когда к ней прика-
сались двумя разными металлами. Гальвани
не заметил этого! Вольта решает поставить
опыт Гальвани на себе: он взял две монеты
из разных металлов и положил их в рот –
сверху, на язык, и под него. Потом соединил
монеты тонкой проволокой и ощутил вкус
подсоленной воды.
Вольта решает поставить опыт Гальвани на себе:
он взял две монеты из разных металлов и положил их
в рот – сверху на язык и под него. Потом соединил монеты
тонкой проволокой и ощутил вкус подсоленной воды.
98
A A

6. Атомная энергетика
Атомная энергетика–это отрасль энергети-
ки, занимающаяся производством электри-
ческой и тепловой энергии путем преобразо-
вания тепловой энергии, выделяющейся при
протекании цепной реакции распада (деле-
ния) ядер тяжелых элементов.
Атомная электростанция (АЭС) – ядер-
ная установка для производства энергии,
на которой для осуществления этой цели
используются ядерный реактор (реакторы)
и комплекс необходимых систем, устройств,
оборудования и сооружений с необходимыми
работниками.
Сердцем АЭС является ядерный реактор –
устройство, в котором протекает управляе-
мая цепная ядерная реакция, сопровождаю-
щаяся выделением тепловой энергии.
Для управления реактором используют погло-
щающие стержни, вводимые в активную зону
реактора, которые замедляют скорость про-
текания цепной реакции, предотвращая
таким образом возможность возникновения
ядерного взрыва. Движение стержней управ-
ляется специальными механизмами, при-
водами, работающими по сигналам от опе-
ратора или аппаратуры автоматического
регулирования. На случай различных ава-
1. Топливные элементы
2. Бетонная оболочка
3. Регулирующие
стержни
4. Вода
под давлением
5. Насос
6. Парогенератор
7. Теплообменник
8. Насос
9. Конденсатор
10. Турбина
11. Генератор
12. Горячая вода к градирне
13. Холодная вода от градирни
14. Реактор
2
1
4
6
9
11
3
14
5
8
13
12
10
7
Схема атомной электростанции
11
A

7. рийных ситуаций в каждом реакторе пре-
дусмотрено экстренное прекращение цепной
реакции, осуществляемое сбрасыванием
в активную зону всех поглощающих стержней.
Ядерный реактор работает на ядерном топли-
ве, которое поставляется в составе топливных
стержней (тепловыделяющих элементов) –
специальных контейнеров, размещаемых
в активной зоне ядерного реактора. Ядерное
топливо обладает огромной теплотворной
способностью и принципиально отличается
от других видов топлива, используемых людь-
ми. Оно очень опасно для человека и любо-
го живого существа и может стать причиной
очень серьезных аварий, что накладывает
множество ограничений на его использова-
ние из соображений безопасности.
Принцип действия АЭС достаточно прост.
Энергия, выделяемая в активной зоне реак-
тора, передается теплоносителю первого
контура. Далее теплоноситель поступает
в теплообменник, где нагревает и испаря-
ет воду второго контура. Полученный при
этом пар поступает в турбины, вращающие
электрогенераторы. На выходе из турбин пар
поступает в конденсатор, где охлаждается
большим количеством воды, поступающим
из водохранилища.
Суммарная установленная мощность АЭС в мегаваттах
США
97 145
Франция
63 103
Япония
43 691
Германия
21 122
Россия
19 843
Южная Корея
12 990
Украина
12 155
Остальной мир
79 014
349 063
• Бразилия
• Индия
• Канада
• Китай
• Пакистан
• Россия
• Словакия
• США
• Тайвань
• Финляндия
• Франция
• Чехия
• Южная Корея
• Япония
Эксплуатируются АЭС, строятся
новые энергоблоки
• Аргентина
• Армения
• Болгария
• Великобитания
• Венгрия
• Иран
• Мексика
• Нидерланды
• Румыния
• Словения
• Украина
• Швейцария
• Швеция
• ЮАР
Эксплуатируются АЭС, планируется
строительство новых энергоблоков
• Азербайджан
• Албания
• Алжир
• Беларусь
• Венесуэла
• Вьетнам
• Гана
• Джакарта
• Египет
• Казахстан
• Латвия
• Либия
• Малайзия
• Монголия
• Морокко
• Намибия
• Нигерия
• Польша
• Таиланд
• Турция
• Уганда
• Филипинны
• Чили
• Эквадор
АЭС не эксплуатируются, планируется
строительство
• Германия
Эксплуатируются АЭС, рассматривается
сокращение их количества
• Бельгия • Испания
Эксплуатируются АЭС, строительство
новых не планируется
• Австрия
Гражданская ядерная энергетика
запрещена законом
Страны с атомными электростанциями
12
A

8. Безопасность
Безопасность – это в общем случае отсут-
ствие опасности. Что такое опасность, навер-
ное, всем хорошо известно с раннего детства.
Например, опасность попасть на дороге
под машину, опасность утонуть в речке и т. д.
Таким образом, опасность – это все то, что
представляет угрозу жизни и здоровью либо
человека, если мы говорим о человеке, либо
государства, либо предприятия, либо даже
нашей планеты, галактики и т. д.
Безопасность труда – это исключение
или минимизация до допустимого уровня
воздействия на человека опасных производ-
ственных факторов, которые могут нанести
вред его здоровью или вызвать гибель.
Ключевыми опасными факторами для
человека в электроустановках являются
опасность поражения электрическим током
и опасность, связанная с возникновением
пожара из-за повреждения электроустановок.
Под безопасностью в электрических уста-
новках понимают исключение или макси-
мальное снижение опасности поражения
человека электрическим током.
Поражение человека электрическим током
называется электротравмой.
Из курса физики известен закон Ома, в соот-
ветствии с которым напряжение равно силе
тока, умноженной на сопротивление электри-
ческой цепи. При поражении электрическим
током человек создает электрическую цепь
через свое тело. Например, стоя на земле
и задев за провод, находящийся под напря-
жением, он создает цепь между двумя раз-
ными потенциалами, что в результате приво-
дит к протеканию тока. Если ток небольшой,
то человек почувствует легкое покалывание,
а если большой, при большом напряжении,
то он вызывает нагрев тела человека и даже
его возгорание.
Воздействие
электрического тока
в течение 1 секунды
остановка
сердца
сердечная
аритмия
паралич
дыхания
неотпускание
боль
0
10
30
75
200
мА
Одним из путей снижения опасного воз-
действия на человека является защитное
заземление корпусов электроустановок
и оборудования.
Заземление буквально означает соединение
корпуса электроустановки или металлокон-
струкций с землей; таким образом при слу-
чайном соединении, например, из-за ава-
рийного повреждения, фазы электрического
провода с корпусом электроустановки про-
исходит максимально быстрое срабатывание
устройств релейной защиты, и поврежденная
фаза и электроустановка отключается от сети.
Все металлические части электрооборудова-
ния обязательно подлежат заземлению.
Кроме функции защиты человека зазем-
ление еще выполняет роль защиты обору-
дования, например, от грозовых разрядов.
Все видели, что во время грозы возникают
молнии, которые при попадании в предме-
ты создают напряжение в тысячи и десятки
тысяч вольт. Естественно, попадание молнии
в электроборудование может привести к про-
бою изоляции. Для снижения вероятности
этих воздействий используют грозозащи-
ту. На электроподстанциях она представ-
ляет собой молниеотводы–металлические
башни, которые значительно выше обору-
дования подстанции и соединены с землей
(заземлены). В итоге над подстанцией они
создают молниезащитные куполы, которые
резко повышают вероятность попадания
молнии в молниеотводы и, соответственно,
снижают вероятность попадания молнии
в оборудование.
Для линий электропередач используются
грозотросы–один или два провода, которые
натянуты по самому верху опор, обязательно
выше проводов и заземлены.
Шаговым напряжением (напряжением
шага) называется напряжение между дву-
мя точками цепи тока, находящимися одна
от другой на расстоянии шага, на которых
одновременно стоит человек. Шаговое напря-
жение зависит от удельного сопротивления
грунта и силы протекающего через него тока.
Для исключения попадания под шаговое
напряжения без крайней необходимости
и уверенности в отсутствии на нем напря-
жения приближаться к упавшему проводу,
а тем более трогать его руками недопустимо,
т. к. уже на расстоянии нескольких метров
от провода появляется разность потенциалов
земли. Чем ближе к проводу, тем потенциал
больше. Чем дальше от провода, тем меньше,
соответственно, учитывая шаг в метр, раз-
ность потенциалов на этом расстоянии уже
может достигать опасных для жизни человека
значений.
Второй фактор, оказывающий влияние
на безопасность человека на энергетическом
объекте, — это пожарная опасность из-за
возгорания отдельных элементов электро-
установки; например, при коротком замыка-
нии может произойти выброс горючего транс-
форматорного масла, что приведет к пожару.
100 %
0 %
60%
30%
Шаговое напряжение
При действии тока
с напряжением
до 400 вольт
1. оттащите пострадавшего
за сухую одежду
2. отбросьте провод
изолирующей штангой
3. перерубите провода
топором с деревянным
топорищем
При приближении человека к упавшему на землю проводу его ноги находятся в зонах с разными потенциалами.
Из-за этой разницы в теле человека возникает электрический ток
1514
Б Б

9. Ветроэнергетика
Ветроэнергетика–отрасль альтернативной
энергетики, специализирующаяся на преоб-
разовании энергии ветра в электрическую
энергию. Энергию ветра относят к возоб-
новляемым видам энергии, а при ее преоб-
разовании не происходит выброса углекис-
лого газа, поэтому ветроэнергетику относят
к отраслям, оказывающим минимальную эко-
логическую нагрузку на окружающую среду.
Для выработки электрической энергии пред-
назначены ветрогенераторы, являющие-
ся составной частью ветроэлектричекой
станции. Мощность ветрогенератора зави-
сит от площади, охватываемой лопастями
генератора при вращении ротора, и ско-
рости ветра, причем зависимость от ско-
рости ветра кубическая: при увеличении
ветра вдвое, от 5 м/с до 10 м/с, мощность,
отдаваемая генератором, увеличивается
в восемь раз. Поскольку скорость ветра
увеличивается по мере удаления от поверх-
ности земли или моря, то высота располо-
жения генератора одновременно позволяет
и увеличить диаметр лопастей, и дает более
высокую скорость ветра, и освобождает
площади на земле для другой деятельности.
Поэтому современные ветростанции имеют
башни высотой более 100 метров. Наиболь-
шее распространение в мире получила кон-
струкция ветрогенератора с тремя лопастями
и горизонтальной осью вращения. Однако
приходится констатировать, что работа таких
ветрогенераторов сопровождается некото-
рыми неприятными явлениями, причем глав-
ные из них–шум и вибрация.
Применение ветростанций обусловлено
достоинствами ветровой энергии, к которым
следует отнести доступность, повсеместное
распространение и практически неисчерпа-
емость ресурсов. Эта особенность ветра чрез-
вычайно важна для труднодоступных (аркти-
ческих, степных, пустынных, горных и т. п.)
районов, удаленных от источников центра-
лизованного энергоснабжения, и для относи-
тельно мелких потребителей энергии, рассре-
доточенных на обширных пространствах.
Среди основных недостатков можно выде-
лить то, что ветроэнергетика является нере-
гулируемым источником энергии. Мощность
ветроэлектростанции зависит от силы ветра–
фактора, отличающегося большим непосто-
янством. Поэтому выдача электроэнергии
с ветрогенератора в энергосистему отличается
большой неравномерностью по времени как
в суточном, так и в годовом разрезе. Учитывая,
что энергосистема сама имеет неоднород-
ности нагрузки по времени (пики и провалы
энергопотребления), введение значительной
доли ветроэнергетики в энергосистему спо-
собствует ее дестабилизации. Из этого сле-
дует, что ветроэнергетика требует резерва
мощности в энергосистеме (например, в виде
газотурбинных электростанций), а также
механизмов сглаживания неоднородности
выработки электроэнергии (в виде ГЭС или
ГАЭС). Но этот недостаток в сетях и диспетче-
ризации энергосистем из-за нестабильности
работы ветрогенераторов ощущается после
достижения ими доли в 20–25% от общей уста-
новленной мощности системы. В автономных
энергосистемах небольшой мощности ветро-
электрические станции тоже могут приме-
няться несмотря на неравномерность посту-
пления энергии, если они работают в паре
с дизель-генератором.
1716
В В

10. 20
50
100
200
500
1 000
2 000
5 000
10 000
20 000
50 000
МВт
Россия Украина Бразилия Франция США Китай
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Суммарная установленная мощность ветряных электростанций по странам
Доля вырабатываемой
электроэнергии по типу
источника энергии
Доля вырабатываемой при помощи ветра
электроэнергии по странам
197 039 МВт
2,6%
6,4%
10,5%
13,8%
24%
20,4%
22,3%
Китай
США
Германия
Испания
Индия
Франция
Другие страны
Россия < 0,01%
Украина ~ 0,04%
1 МВт Семей
2,5%
Ветроэнергетика
1
2
4
5
6
13
14
7
8
9
10
11
1. Грунт
2. Распределительный шкаф
3. Кабель
4. Башня
5. Лестница
6. Узел сопряжения
7. Гондола
8. Генератор
9. Анемометр
10. Редуктор
11. Сцепление
12. Лопасть
13. Устройство поворота лопасти
14. Обтекатель
65 м
200м100м150м50м
12
3
Схема ветростанции

11. Выключатель
Выключатель –обобщенное название элек-
трического аппарата, предназначенного для
размыкания и замыкания электрической
цепи. Выключатель имеет как минимум два
фиксированных положения своих контактов
(отключено/включено) и способен изменить
это положение под действием внешних сил
на другое положение контактов (отключено/
включено) на сколь угодно малое или боль-
шое значение времени.
Наиболее тяжелым режимом для всех типов
выключателей является режим отключения
участка цепи. При размыкании электричес-
кой цепи при достаточно малом расстоянии
между контактами под действием электри-
ческого поля между контактами происходит
ионизация воздуха и возникает электричес-
кий разряд в виде электрической дуги.
В стволе дуги, представляющем собой плаз-
му (ионизированный газ), проходит большой
ток и устанавливается высокая температу-
ра, что создает дополнительные условия
для ионизации воздуха и поддержания дуги.
Высокая температура дуги может приве-
сти к повреждению контактов выключате-
ля, а протекающие высокие токи оказывают
дополнительную нагрузку на электрические
сети. Основными способами гашения дуги
являются проведение разрыва цепи в средах
с повышенной электрической прочностью,
охлаждение дуги и ее деионизация.
Высокая скорость размыкания контак-
тов позволяет вытянуть дугу, что приводит
к ее охлаждению и затуханию. Поэтому для
отключения контактной системы применяют-
ся различные приводы, которые могут быть
пневматическими, электрическими, пружин-
ными и т. д.
1. Рычажок
2. Винтовые клеммы
3. Подвижный контакт
4. Неподвижный контакт
5. Тепловой расцепитель
(биметаллическая пластина)
6. Регулировочный винт
7. Магнитный расцепитель
(соленоид)
8. Дугогасильное устройство
9. Защелка крепления на DIN-рейку
1
6
5 7
8
9
2 2
3
4
Автоматический выключатель
По типу дугогасящей среды выключатели делятся на:
• воздушные (контакты размыкаются в воздухе);
• вакуумные (чем глубже вакуум, тем меньше газа
для возникновения плазмы);
• масляные (контакты размыкаются в масле, кото-
рое под действием высокой температуры дуги
разлагается с образованием газового пузыря.
Газы под высоким давлением в пузыре спо-
собствуют деионизации дуги и ее охлаждению.
Кроме того, движение газов, растягивание дуги
в дугогасительной камере повышают дугогася-
щий эффект);
• элегазовые (в качестве дугогасящей среды
используется элегаз (SF6
– шестифтористая сера),
имеющий электрическую прочность выше, чем
у воздуха).
По типу токов, при которых происходит отключение
нагрузки, выключатели бывают выключателями
нагрузки и автоматическими выключателями.
Выключатели нагрузки предназначены для отклю-
чения нагрузки при рабочих значениях токов. Авто-
матические выключатели могут включать, проводить
и отключать нагрузку при нормальном состоянии
цепи, но их основная задача–автоматически размы-
кать цепь при аварийном состоянии, например, при
протекании токов короткого замыкания.
1. Токопровод
2. Неподвижный контакт
3. Подвижный контакт
4. Корпус
5. Тепловой расцепитель
(биметаллическая пластина)
6. Подвижный токопровод
7. Сильфон
8. Экраны
9. Фланец
1
6
2
3
4
57
8
9
Модуль вакуумного выключателя
2120
В В

12. Генератор электрический
В общем случае электрическим генератором
называют устройство, в котором неэлектри-
ческие виды энергии (механическая, хими-
ческая, тепловая) преобразуются в электри-
ческую энергию. Наибольшее практическое
значение приобрели машины для преобра-
зования механической энергии вращающего
ее первичного двигателя в электрическую.
В зависимости от вырабатываемого тока
такие устройства делятся на генераторы
постоянного и переменного тока. Принцип
действия таких генераторов основан на явле-
нии электромагнитной индукции–явлении
возникновения электрического тока в зам-
кнутом контуре при изменении магнитного
потока, проходящего через него.
Соответственно, основными электротехниче-
скими частями электрических генераторов
являются магнитная система (магнитопро-
вод, индуктор), создающая магнитное поле,
и якорь, в котором индуцируется перемен-
ная ЭДС и протекает переменный ток. В маши-
нах переменного тока часто вращающуюся
часть называют ротором, а неподвижную
часть–статором.
Магнитная система обычно является электро-
магнитом, но в машинах малой мощности
может быть построена на основе постоянного
магнита.
В генераторе постоянного тока магнитное
поле создается неподвижным индуктором
(статором). При вращении якоря от первично-
го двигателя в его обмотках наводится пере-
менная электродвижущая сила и протекает
переменный ток. Для получения постоянного
тока в конструкции генератора постоянного
тока существует особое приспособление –
коллектор, который является механическим
выпрямителем. Чтобы сгладить пульсации
электродвижущей силы и сделать напря-
жение не только прямым, но и постоянным,
якорь генератора составляют из большого
числа отдельных катушек, или секций, сдви-
Зеноб Грамм
1826–1901
Бельгийский электротех-
ник. Работал во Франции.
В 1869 запатентовал
схему кольцевого якоря,
обеспечивающего полу-
чение электродвижущей
силы и тока постоянного
направления. Фактически
является изобретателем
практически пригодного
электрического генерато-
ра с кольцевым якорем.
Аньош Иштван Йедлик
1800–1895
Знаменитый венгерский
физик и электротехник.
Член-корреспондент
Венгерской академии
наук. Ректор Будапешт-
ского университета.
В 1827 г. Йедлик начал
экспериментировать
с электромагнитными
вращающимися устрой-
ствами, которые он
называл электромагнит-
ными самовращающимися
роторами. В прототипе его
униполярного электро-
двигателя и стационарная,
и вращающаяся части
были электромагнитные.
Он сформулировал кон-
цепцию динамо-машины
по меньшей мере за шесть
лет до А.И. Уитстона.
Суть его идеи состояла
в использовании вместо
постоянных магнитов двух
противоположно рас-
положенных электромаг-
нитов, которые создавали
магнитное поле вокруг
ротора. Изобретение
Йедлика на десятилетия
опередило его время.
нутых на определенный угол относительно
друг друга, а коллектор составляют не из
двух полуколец, а из соответствующего чис-
ла пластин, лежащих на поверхности цилин-
дра, вращающегося на общем валу с якорем.
Концы секций обмотки якоря выведены
на две пластины коллектора. Таким образом,
коллектор состоит из пластин, количество
которых в два раза превышает количество
секций якоря. К коллекторным пластинам
прижимаются неподвижные щетки, к кото-
рым подключается внешняя цепь. Коллектор
является наиболее сложной в конструктив-
ном отношении и наиболее ответственной
в работе частью машины. Поверхность кол-
лектора должна быть строго цилиндрической
во избежание биения и искрения щеток. Щет-
ки могут быть графитными, угольно-графит-
ными или бронзо-графитными. На каждом
щеткодержателе может находиться несколь-
ко щеток, включенных параллельно. Для
уменьшения искрения на щетках в машинах
постоянного тока применяют дополнитель-
ные полюсы индуктора (статора).
В зависимости от способов соединения обмо-
ток возбуждения с якорем генераторы посто-
янного тока подразделяются на генераторы
независимого возбуждения и генераторы
с самовозбуждением. Генераторы самовоз-
буждения, в свою очередь, бывают генера-
торами параллельного возбуждения, после-
довательного возбуждения и смешанного
возбуждения в зависимости от присоедине-
ния обмоток индуктора в цепь якоря.
Машина постоянного тока может работать
как в режиме генератора, так и в режиме дви-
гателя, т. е. обладает свойством обратимости.
Генератор переменного тока имеет несколь-
ко другое исполнение. Так как для возникно-
вения явления электромагнитной индукции
безразлично, что перемещать – магнитное
поле относительно проводника или провод-
ник в магнитном поле, то в больших про-
мышленных генераторах переменного тока
вращается именно электромагнит, который
является ротором, в то время как обмотки,
в которых наводится ЭДС, уложены в пазах
статора и остаются неподвижными. Дело
в том, что подводить ток к ротору или отво-
дить его из обмотки ротора во внешнюю цепь
приходится при помощи скользящих контак-
тов. Для этого ротор снабжается контактными
кольцами, присоединенными к концам его
обмотки. Неподвижные пластины – щетки –
прижаты к кольцам и осуществляют связь
обмотки ротора с внешней цепью. Сила тока
в обмотках электромагнита, создающего маг-
нитное поле, значительно меньше силы тока,
отдаваемого генератором во внешнюю цепь.
Поэтому генерируемый ток удобнее снимать
с неподвижных обмоток, а через скользящие
контакты подводить сравнительно слабый ток
к вращающемуся электромагниту. Этот ток
для электромагнита-индуктора обычно выра-
батывается отдельным генератором постоян-
ного тока (возбудителем), расположенным
на валу ротора генератора переменного тока.
В маломощных генераторах магнитное поле
создается вращающимся постоянным магни-
том. В таком случае кольца и щетки вообще
не нужны.
Для производства трехфазного электричес-
кого тока на статоре генератора располага-
ются три обмотки, смещенные друг относи-
тельно друга на 120 градусов. Эти обмотки
имеют электрическую связь и соединяются
«звездой» или «треугольником».
Устойчивая эффективная работа энергети-
ческой системы, состоящей из генераторов
и потребителей электрической энергии,
предусматривает баланс электрической
энергии. Баланс электроэнергии неразрыв-
но связан с балансом электрической мощ-
ности – балансом максимальной нагрузки
потребителей и генерирующих мощностей
с учетом рациональной величины резерва.
Нагрузка генераторов должна учитывать так-
же потери мощности в энергосистеме.
Автомобильный генератор
2322
Г Г

13. 2а
5
4
3а
1а
1
3
2
1. Обмотка 1 фазы
1а. Нагрузка 1 фазы
2. Обмотка 2 фазы
2а. Нагрузка 2 фазы
3. Обмотка 3 фазы
3а. Нагрузка 3 фазы
4. Ротор
5. Статор
Принцип действия трехфазного генератора
Генератор энергоблока
Балаковской АЭС
Ветрогенератор
Siemens
Переносной
бензиновый
генератор
Велосипедный
генератор (динамо)
Общевойсковой
дизельный
электрогенератор
на автоприцепе
Генератор энергоблока
ТЭЦ-21 в Москве
Генератор
Бурейской ГЭС
Генератор
Государственной
электростанции
№1 в Москве
Автомобильный
генератор
(от ВАЗ 2101)
1000 МВт650 МВт
335 МВт
25 МВт
100 кВт
600Вт
3,6 МВт
5 кВт
7,5 Вт
Сравнение мощности генераторов

14. Геотермальная энергетика
Геотермальная энергетика – отрасль
энергетики, производящая электрическую
и тепловую энергию за счет тепловой энергии,
содержащейся в недрах земли, на геотер-
мальных станциях. Относится к альтернатив-
ным источникам энергии, использующим
возобновляемые энергетические ресурсы.
Существует два основных способа исполь-
зования геотермальной энергии: прямое
использование тепла и производство элек-
троэнергии. Прямое использование тепла
является наиболее простым и поэтому наибо-
лее распространенным способом.
Схема работы геотермальной электростан-
ции достаточно проста. Вода через специ-
ально пробуренные отверстия закачивается
глубоко под землю, в те слои земной коры,
которые естественным образом довольно
сильно нагреты. Просачиваясь в трещины
и полости горячей породы, вода нагре-
вается вплоть до образования водяного
пара и по другой, параллельной скважи-
не поднимается обратно. Нагретая таким
образом вода может подаваться в систему
теплоснабжения.
Если необходимо получить электрическую
энергию, то для этого горячая вода посту-
пает непосредственно на электростанцию
в теплообменник, и ее энергия преобразует-
ся в электрическую. Это происходит посред-
ством турбины и генератора, как и во многих
других типах электростанций.
Чем глубже скважина, тем выше температу-
ра нагрева воды. Но в некоторых регионах
планеты геотермальная температура в сква-
жине поднимается быстрее. Такие места
обычно находятся в зонах повышенной сей-
смической активности, где сталкиваются или
разрываются тектонические плиты. Именно
поэтому наиболее перспективные геотер-
мальные ресурсы находятся в зонах вулкани-
ческой активности.
В таких регионах очень часто встречают-
ся горячие источники (гейзеры), поэтому
отпадает необходимость закачивать воду
в скважину. Достаточно просто рационально
использовать имеющиеся природные гидро-
термальные ресурсы, т. е. воду, нагретую
до высокой температуры в результате есте-
ственных природных процессов.
Главным достоинством геотермальной энергии является
ее практическая неиссякаемость и полная независимость
от условий окружающей среды, времени суток и года.
Принцип действия геотермальной станции
1. Турбина
2. Генератор
3. Теплообменник
с жидким рабочим телом
4. Эксплуатационная скважина
5. Нагнетательная скважина
6. Скалистая порода
1
6
5
2
3
4
2726
Г Г

15. гидроэлектроэнергетика
Гидроэлектроэнергетика – отрасль энерге-
тики, в которой выработка электроэнергии
происходит с использованием энергии дви-
жущейся воды.
Производство электрической энергии про-
исходит на гидроэлектростанции (ГЭС).
Принцип работы ГЭС прост. Поток воды под
достаточным напором поступает на лопас-
ти гидротурбины. В зависимости от напора
воды на ГЭС устанавливается определенный
тип турбины. Каждому типу турбины соот-
ветствуют лопатки специфической формы
и конструкции крепления к ротору. Поток
воды воздействует на лопатки, закрепленные
по окружности ротора, и заставляет турби-
ну вращаться. Турбина, вращаясь, приводит
в действие генераторы, вырабатывающие
электроэнергию.
Для создания достаточного напора воды
в составе ГЭС используются гидротехничес-
кие сооружения, например, плотины раз-
личных типов или водоводы. Также в состав
ГЭС в зависимости от их назначения могут
входить дополнительные сооружения, такие
как водосбросные сооружения, шлюзы или
судоподъемники, способствующие навига-
ции по водоему, рыбопропускные, водоза-
борные сооружения, используемые для ирри-
гации, и многое другое.
В здании ГЭС можно выделить машинный
зал, где расположены гидроагрегаты (гидро-
турбина и генератор), непосредственно
преобразующие энергию потока воды в элек-
трическую энергию, а также помещения, где
установлено дополнительное оборудование,
устройства управления и контроля над рабо-
той ГЭС, трансформаторная станция, распре-
делительные устройства и многое другое.
По типу создания напора можно выделить
следующие типы ГЭС:
• Плотинные – являются наиболее рас-
пространенным типом ГЭС. В этом случае
плотина перегораживает полностью русло
реки в наиболее удобном месте. Образу-
ющееся при этом водохранилище исполь-
зуется в качестве регулирующей емкости,
позволяющей периодически создавать
запасы воды и более полно использовать
энергию водотока, а высота подъема воды
обеспечивает необходимый напор.
• Деривационные – строят в том случае,
когда естественный уклон реки велик
и обеспечивает достаточный напор
для работы турбины. В деривационных
ГЭС вода отводится из речного русла через
специальные водоводы, более пологие,
нежели русло реки, что обеспечивает
достаточный напор воды при подводе
к турбине.
Оборудование гидроэлектростанции
1. Самоудерживающая решетка
2. Подъемники сороудерживающей решетки
3. Затвор водоприемника
4. Подъемники затворов
5. Групповые выключатели
6. Водохранилище
7. Трансформаторы
8. Водовод
9. Корпус распределительных устройств
10. Гидрогенераторы
11. Предохранительный клапан
12. Затвор отсасывающей трубы
13. Гидротурбина
14. Задвижка
15. Плотина
1
3
2
4
5
6
7
15
8
9
10
11
12
13
14
4
Существуют еще два типа электростанций,
использующих энергию воды: гидроаккуму-
лирующие электростанции (ГАЭС) и при-
ливные электростанции (ПЭС).
Особенностью ГАЭС является то, что они
способны аккумулировать вырабатываемую
электроэнергию и пускать ее в ход в момен-
ты пиковых нагрузок. Принцип работы таких
электростанций следующий: в определен-
ные периоды (не пиковой нагрузки) агрегаты
ГАЭС работают как насосы от внешних источ-
ников энергии и закачивают воду в специаль-
но оборудованные верхние бассейны. Когда
возникает потребность, вода из них поступа-
ет в напорный трубопровод и приводит в дей-
ствие турбины.
ГАЭС использует в своей работе либо ком-
плекс генераторов и насосов, либо обрати-
мые гидроэлектроагрегаты, которые способ-
ны работать как в режиме генераторов, так
и в режиме насосов. Опыт использования
ГАЭС показал, что они являются не только
генерирующим источником, но и оказы-
вают системные услуги, т. к. способствуют
оптимизации суточного графика нагру-
зок и повышению надежности и качества
электроснабжения.
ГАЭС целесообразно строить вблизи центров
потребления электроэнергии, т. к. сооруже-
ние протяженных линий электропередачи
для кратковременного использования эконо-
мически не выгодно.
Приливная электростанция (ПЭС) – электро-
станция, преобразующая энергию морских
приливов в электрическую. ПЭС использует
перепад уровней воды во время прилива
и отлива. Перекрыв плотиной залив или устье
впадающей в море реки и образовав водоем,
который называют бассейном ПЭС, можно
при достаточно высокой амплитуде прилива
создать напор, достаточный для вращения
гидротурбин и соединенных с ними генерато-
ров, размещенных в теле плотины. А исполь-
зование гидроагрегатов двустороннего
действия позволит вырабатывать электро-
энергию как при пропуске воды из бассейна
в море (отлив), так и в обратном направлении
(прилив).
Хотя выработка электроэнергии на ПЭС про-
исходит лишь в течение ограниченного вре-
мени, тем не менее ее работа более прогно-
зируема, нежели выработка электрической
энергии на ветровых электростанциях.
Основным преимуществом гидроэнерге-
тики является то, что для производства
электрической энергии используются возоб-
новляемые природные ресурсы. Ввиду того,
что потребности в дополнительном топливе
для ГЭС нет, конечная стоимость получаемой
электроэнергии значительно ниже, чем при
использовании других видов электростанций.
Принцип действия гидроэлектростанции
1. Водохранилище
2. Плотина
3. Турбина
4. Генератор
1
2
4
3
2928
Г Г

16. Плотины гидроэлектростанций классифицируются по высоте плотины:
• низконапорные (глубина воды перед плотиной до 15 м);
• средненапорные (15-50 м);
• высоконапорные (более 50 м).
55 401 МВт
22 500 МВт2012
6 426 МВт2009
4 200 МВт2010
3 300 МВт1999
3 115 МВт1988
2 000 МВт2000
13 860 МВт2015
33 206 МВт
БразилияКитай
Суммарная мощность
остальных стран
(включая США 18 222 МВт)
Суммарная мощность
введенных в эксплуатацию
гидроэлектростанций
ведущих энергетических держав
за послевоенный период
(включая строящиеся станции)
14 000 МВт2003
3 200 МВт1974
3 162 МВт1997
8 300 МВт1984
2 082 МВт1980
2 462 МВт1955
30 699 МВт
Россия
1989 6 400 МВт
1967 4 515 МВт
1980 3 840 МВт
1972 6 000 МВт
1961 2 593,5 МВт
1957 2 341 МВт
2009 2 010 МВт
2013 3 000 МВт
23 670 МВт
Канада
1981 5 616 МВт
1971 5 429 МВт
1986 2 779 МВт
1968 2 730 МВт
1968 2 592 МВт
1984 2 418 МВт
1992 2 106 МВт
59 757
142 976
МВт
МВт
Крупнейшая:
Китай, 2012 г.,
«Три ущелья»
на реке Янцзы
Старейшая:
США, 1942 г.,
«Гранд Кули»
на реке Колумбия

17. Двигатель
Двигатель – устройство, преобразующее
энергии определенного вида в механичес-
кую. Например, двигатель внутреннего сго-
рания превращает энергию сгорания топлива
в механическую энергию, а электродвигатель
работает от электрической сети, получая
электрическую энергию, и превращает ее
в механическую.
Наряду с электрическими генераторами
электродвигатели относят к электрическим
машинам, т. к. их принцип действия основан
на явлениях электромагнитной индукции
и силы Лоренца, действующей на проводник
с током, движущийся в магнитном поле.
В зависимости от вида электрической сети
разделяют двигатели постоянного тока
и двигатели переменного тока. Наиболь-
шее распространение получили двигатели
переменного тока из-за их простоты кон-
струкции. Основное достоинство двигателей
постоянного тока–это возможность плавной
регулировки скорости в широких пределах,
но конструкция их сложна, и они требуют
постоянного наблюдения за работой. Кроме
того, двигатели постоянного тока требуют
специальных источников питания, так как все
электрические станции вырабатывают только
переменный ток. Вот почему двигатели посто-
янного тока применяются только там, где
заменить их двигателями переменного тока
трудно,–в транспорте, работающем от элек-
тричества (травмай, троллейбус, метро),
в грузоподъемных устройствах.
Никола Тесла
1856–1943
Выдающийся ученый,
опередивший свое время,
физик, инженер, изобре-
татель в области электро-
техники и радиотехники.
Никола создал множество
изобретений, которые уже
почти спустя век не могут
быть повторены.
Электродвигатель
состоит из двух
основных частей:
Принцип работы всех
электродвигателей
прост:
ротор
(вращающаяся
часть)
статор
(неподвижная
часть)
если между полюсами по-
стоянного магнита поместить
свободно подвешенную про-
волочную петлю и пропустить
через нее электрический ток,
то петля будет отклоняться
в сторону, пытаясь выйти из
магнитного поля
Двигатель постоянного тока
На статоре вместо постоянных магнитов
используют электромагниты
Важное преимущество: возможность про-
стого регулирования частоты вращения
ротора за счет изменения силы тока в его
обмотках
Двигатель переменного тока
Ток в обмотки ротора подается через
контактные кольца
У большинства двигателей обмотки ротора
вообще не имеют выводов для подключе-
ния к источнику тока, а замыкаются между
собой
Синхронные
Частота вращения ротора
жестко связана с частотой
тока в питающей сети
Асинхронные
Частота вращения ротора
отстает от частоты вращения
магнитного поля статора
(вращается асинхронно)
Мощность
Доли Вт – Сотни кВт Единицы В – Сотни В Единицы Вт – Десятки кВт Десятки В – Десятки кВ
МощностьНапряжение Напряжение
Первыми электродвигателями были
двигатели постоянного тока, т.к. первыми
источниками электрической энергии были
гальванические батареи постоянного тока
3332
Д Д

18. Диспетчер
Основная задача диспетчера–обеспечение
безаварийной работы энергосистемы. Важ-
ным качеством для диспетчера является
сохранение постоянной готовности к экстрен-
ному действию в условиях монотонной рабо-
ты. Наиболее ответственный этап деятельнос-
ти диспетчера–ликвидация аварий. На этом
этапе диспетчер должен в кратчайший срок
принять правильное решение и произвести
нужные действия.
Рабочее место диспетчера расположено
в диспетчером центре, в который по раз-
ным информационным каналам поступает
информация о состоянии оборудования кон-
тролируемой им энергосистемы. Информа-
ция к диспетчеру попадает уже обработан-
ной, проверенной и в таком виде, чтобы он
мог сразу использовать ее в работе. За эту
функцию несет ответственность автома-
тизированная система диспетчерского
управления.
Диэлектрик
Диэлектрик – это вещество, плохо прово-
дящее электрический ток. Это свойство
диэлектрических материалов используют,
применяя их в качестве электроизоляцион-
ных материалов. Основная задача изоляции–
не допустить утечки электрических зарядов,
то есть с их помощью отделяют электрические
цепи друг от друга или токоведущие части
устройств от проводящих, но не токоведущих
частей (от корпуса, земли). Основной харак-
теристикой диэлектрика является его элек-
трическая прочность – минимальная напря-
женность электрического поля, при которой
наступает электрический пробой диэлек-
трика. Когда напряженность электрического
поля превышает электрическую прочность,
диэлектрик начинает проводить электриче-
ский ток. При пробое изоляции происходит
скачкообразный рост силы тока. Это часто
приводит к разрушению изоляции вследствие
перегрева.
Каждый цвет изоляционной ленты обозначает номер фазы,
нейтральный провод и провод заземления
3534
Д Д

19. Единая энергетическая система России
Единая энергетическая система России
(ЕЭС России) – это совокупность объектов
электроэнергетики, связанных единым про-
цессом производства и передачи электричес-
кой энергии, которые имеют централизован-
ное оперативно-диспетчерское управление.
В настоящее время ЕЭС России охватыва-
ет практически всю обжитую территорию
страны и является крупнейшим в мире цен-
трализованно управляемым энергообъе-
динением. В настоящее время ЕЭС России
включает в себя 69 энергосистем на терри-
тории 79 субъектов Российской Федерации,
работающих в составе шести параллельно
Объединенных энергосистем (ОЭС) – ОЭС
Центра, Юга, Северо-Запада, Средней Волги,
Урала и Сибири и ОЭС Востока, функциони-
рующей изолированно от ЕЭС России. Кроме
того, ЕЭС России осуществляет параллельную
работу с ОЭС Украины, ОЭС Казахстана, ОЭС
Белоруссии, энергосистемами Эстонии, Лат-
вии, Литвы, Грузии и Азербайджана, а также
с NORDEL (связь с Финляндией через вставку
постоянного тока в Выборге).
Исходя из этого, имеет право на жизнь еще
одно определение: Единая энергосистема –
совокупность объединенных энергосистем
(ОЭС), соединенных межсистемными связями,
охватывающая значительную часть террито-
рии страны при общем режиме работы и име-
ющая единое диспетчерское управление.
Предпосылки создания ЕЭС России, заключа-
ющиеся в централизации выработки электро-
энергии на крупных районных электростан-
циях, были заложены планом ГОЭЛРО.
В 1921 г. впервые в России были объ-
единены на параллельную работу семь
электростанций Москвы и области, именно
с этого момента началось создание ЕЭС СССР.
Уже через 5 лет, в 1926 г., в Московской энер-
госистеме была создана первая в стране
центральная диспетчерская служба. К 1935 г.
в стране работало шесть энергосистем, в том
числе Московская, Ленинградская, Донец-
кая и Днепровская. Первые энергосистемы
были созданы на основе ЛЭП напряжения
110 кВ, за исключением Днепровской, в кото-
рой использовались линии напряжения
154 кВ, принятого для выдачи мощности
Днепровской ГЭС.
В 1942 г. для координации работы трех район-
ных энергетических систем – Свердловской,
Пермской и Челябинской — было создано
первое Объединенное диспетчерское управ-
ление–ОДУ Урала, которое управляло рабо-
той Объединенной энергосистемы (ОЭС) Ура-
ла, а в 1945 г. было создано ОДУ Центра и ОЭС
Центра.
В начале 1950-х годов было начато строитель-
ство каскада гидроэлектростанций на Волге.
В 1956 г. объединение энергосистем Центра
и Средней Волги линией электропередачи
400 кВ Куйбышев–Москва, обеспечивавшей
выдачу мощности Куйбышеской ГЭС, обозна-
чило начало формирования Единой энерго-
системы СССР. Последовавшее строительство
ЛЭП 500 кВ от каскада Волжских ГЭС обе-
спечило возможность параллельной работы
энергосистем Центра, Средней и Нижней Вол-
ги и Урала и завершило первый этап создания
Единой энергетической системы.
В июле 1962 г. было подписано соглашение
о создании в Праге Центрального диспетчер-
ского управления (ЦДУ) энергосистем Бол-
гарии, Венгрии, ГДР, Польши, СССР, Румынии
и Чехословакии. Это соглашение привело
к созданию крупнейшей на планете энерго-
системы «Мир» (установленная мощность
электростанций более 400 ГВт).
В 1970 г. к ЕЭС была присоединена ОЭС Закав-
казья, а в 1972 г.–ОЭС Казахстана и отдель-
ные районы Западной Сибири.
В 1978 г. ОЭС Сибири была присоединена
к ЕЭС СССР.
К 1990 г. в состав ЕЭС СССР входили
9 из 11 энергообъединений страны, охваты-
вая 2/3 территории СССР, на которых про-
живало более 90% населения. В ноябре
1993 г. из-за большого дефицита мощности
на Украине был осуществлен вынужденный
переход на раздельную работу ЕЭС России
и ОЭС Украины, что привело к раздельной
работе ЕЭС России с остальными энергоси-
стемами, входящими в состав энергосистемы
«Мир». В дальнейшем параллельная работа
энергосистем, входящих в состав «Мира»,
с центральным диспетчерским управлением
в Праге не возобновлялась. После распада
СССР электрические связи между некото-
рыми энергообъединениями в составе ЕЭС
России стали проходить по территории неза-
висимых государств, и электроснабжение
части регионов оказалось зависимым от этих
государств (связи 500–1150 кВ между ОЭС
Урала и Сибири, проходящие по территории
Казахстана, связи ОЭС Юга и Центра, частич-
но проходящие по территории Украины, свя-
зи ОЭС Северо-Запада с Калининградской
энергосистемой, проходящие по территории
стран Балтии).
156,3
147,5
150,0
989,7
777,9
1030,8
122
127
132
137
142
147
152
157
1990 1995 2000 2005 2010
тыс. МВт
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
млрд кВтч
максимум
потребления
мощности
электро-
потребление
136,9
124,3
Суммарное потребление электрической энергии в России за последние 20 лет
3736
Е Е

20. Генерируемая
мощность
Количество
обслуживаемых
потребителей
ENTSO-E
• Австрия
• Бельгия
• Босния и Герцоговина
• Болгария
• Хорватия
• Чехия
• Дания (западная)
• Франция
• Германия
• Греция
• Венгрия
• Италия
• Люксембург
• Македония
• Черногория
• Нидерланды
• Польша
• Португалия
• Румыния
• Сербия
• Словакия
• Словения
• Испания
• Швейцария
667ГВт450млн
ips/ups
• Азербайджан
• Белоруссия
• Грузия
• Казахстан
• Киргизия
• Молдавия
• Монголия
• Латвия
• Литва
• Россия
• Таджикистан
• Украина
• Эстония
285ГВт280млн
Синхронные зоны Евразии
Atsoi/uktsoa
• Великобритания
• Ирландия
85ГВт65млн
nordel
• Дания (восточная)
• Норвегия
• Финляндия
• Швеция
93ГВт25млн

21. Емкость электрическая
Емкость электрическая–в общем случае это
мера способности проводника накапливать
электрический заряд, запасая таким образом
энергию электрического поля. В системе СИ
емкость измеряется в фарадах. В электро-
технике для накопления электрического заря-
да и энергии электрического поля применяет-
ся специальное устройство–электрический
конденсатор. Обычно конденсатор состоит
из двух электродов в форме пластин, называ-
емых обкладками, разделенных диэлектри-
ком, толщина которого мала по сравнению
с размерами обкладок. Емкость конденсато-
ра зависит от геометрических размеров, кон-
фигурации, диэлектрической проницаемос-
ти диэлектрика и взаимного расположения
тел. Конденсатор в цепи постоянного тока
может проводить ток в момент включения его
в цепь. В этом случае происходит заряд или
перезаряд конденсатора, но по окончании
переходного процесса ток через конденса-
тор не течет, так как его обкладки разделены
диэлектриком. В цепи же переменного тока
он проводит колебания переменного тока
посредством циклической перезарядки кон-
денсатора, замыкаясь так называемым током
смещения.
В промышленной электротехнике конден-
саторы используются для компенсации
реактивной мощности – части потребляе-
мой мощности, не совершающей полезную
работу, но приводящей к нагреву проводов.
Значительную часть электрооборудования
любого предприятия составляют устройства,
обязательным условием нормальной работы
которых является создание в них магнитных
полей, а именно: трансформаторы, асинхрон-
ные двигатели, индукционные печи и прочие
устройства, которые можно обобщенно оха-
рактеризовать как индуктивная нагрузка.
При протекании переменного тока нагрузки
появляется фазовый сдвиг между током
и напряжением (ток «отстает» от напряжения
на фазовый угол, поскольку одной из осо-
бенностей индуктивности является свойство
сохранять неизменным ток, протекающий
через нее). В противоположность индуктив-
ности конденсаторы стремятся сохранять
неизменным напряжение на своих зажимах,
то есть для них ток «опережает» напряжение.
Поэтому использование в сетях энергоснаб-
жения промышленных предприятий конден-
саторных установок позволяет уменьшить
фазовый сдвиг между током и напряжением
и уменьшить общее потребление электричес-
кой энергии предприятием.
Питер ван Мушенбрук
1692–1761
Нидерландский физик,
иностранный почетный
член Петербургской
академии наук (1754).
В 1745 г. изобрел первый
электрический кон-
денсатор – лейденскую
банку. При этом он
создал первый прообраз
его внешней обкладки
(в первых опытах в ее
качестве использовалась
рука экспериментатора,
державшего банку).
Мушенбрук обратил
внимание на физио-
логическое действие
разряда, сравнив его
с ударом ската (ученому
принадлежало первое
использование термина
«электрическая рыба»).
1. Металлический
электрод
2. Железная фольга
1
+ +
--
2 2
40
Е

22. Измерение
Измерение – совокупность действий для
определения отношения измеряемой величи-
ны к другой однородной величине, принятой
за единицу. Полученное значение называется
числовым значением измеряемой величины.
Числовое значение совместно с обозначени-
ем используемой единицы называется значе-
нием физической величины.
Измерение опытным путем проводится
с помощью различных средств измерений–
мер, измерительных приборов, измеритель-
ных преобразователей, систем, установок
и т. д.
Измерительный прибор предназначен для
получения значений измеряемой физиче-
ской величины в установленном диапазоне.
Часто измерительным прибором называют
средство измерений для выработки сигна-
ла измерительной информации в форме,
доступной для непосредственного восприя-
тия оператора.
Однако даже при измерении одной и той же
величины одним и тем же измерительным
прибором несколько раз получаются различ-
ные значения. Поэтому при использовании
измерительных приборов можно говорить
не об истинном значении величины, а о зна-
чении величины с погрешностью измерения.
Погрешность измерения – оценка отклон-
ния измеренного значения величины от ее
истинного значения. Погрешность измерения
является характеристикой точности измере-
ния. В зависимости от величины этой допу-
скаемой погрешности измерительные прибо-
ры делятся на классы точности.
Очень часто случает так, что измеряемая
величина колеблется в течение определен-
ного промежутка времени в очень большом
диапазоне, что не позволяет с необходимой
точностью провести ее измерение имею-
щимся измерительным прибором. В этом
случае используют измерительный преобра-
зователь–техническое средство с норматив-
ными метрологическими характеристиками,
служащее для преобразования измеряемой
величины в другую величину или измери-
тельный сигнал, удобный для обработки,
хранения, дальнейших преобразований,
индикации или передачи. Примером таких
преобразователей является трансформатор
тока. Трансформаторы тока обеспечивают
безопасность измерений, изолируя изме-
рительные цепи вторичной обмотки от пер-
вичной цепи с высоким напряжением, часто
составляющим сотни киловольт.
В электроэнергетической системе с целью
контроля за ее функционированием произ-
водятся измерения различных физических
величин. Основной единицей измерения
выработки и потребления электрической
энергии служит киловатт-час. Для более точ-
ного описания электросети используются
такие параметры, как напряжение, частота
и количество фаз (для переменного тока),
номинальный и максимальный электричес-
кий ток и т. д. Наиболее важной величиной
для обеспечения безопасной эксплуатации
электроэнергетических систем и установок
является измерение сопротивления изоля-
ции. Любые измерения проводятся специа-
лизированной измерительной лабораторией
и измерительными приборами, прошедшими
обязательную поверку. Поверка средств изме-
рения является одной из задач метрологи-
ческой службы. Метрологическая служба–
это сеть государственных и метрологических
органов, в задачи которых входит обеспе-
чение единства измерений и единообразия
средств измерений в стране. Деятельность
метрологической службы в стране регулиру-
ется федеральными законами и другими нор-
мативными документами.
Измерительный трансформатор (трансформатор тока)
1. Токонесущая жила
(первичная обмотка)
2. Вторичная обмотка
3. Сердечник
4. Амперметр
2
4
3
1
4342
И И