Электричество
Производство

Что такое электричество?

Бенджамин Франклин начал исследовать электричество с помощью металлического ключа, прикрепленного к воздушному змею во время грозы, что небезопасно по сегодняшним стандартам здравоохранения и безопасности.

Его теория заключалась в том, что грозовые облака содержат статическое электричество, а молнии — это разряды статического электричества. Молния ударяет в ключ и электризует его, демонстрируя тот факт, что молния и электричество являются результатом одного и того же явления. У него возникла верная идея, что молния — это результат движения электронов из облаков на поверхность земли, но ему не хватало научных знаний для ее полного выражения.

Его идея была взята на вооружение, и в 19 веке был отмечен стремительный прогресс в области электротехники, электрической инженерии и технологии производства электроэнергии.

Такие пионеры в области электричества, как Александр Грейам Белл, Никола Тесла, Вернер фон Сименс и многие другие, помогли преобразовать научный интерес к электричеству в неотъемлемую часть жизни. Некоторые из этих первопроходцев создали промышленные империи в процессе. К ним относятся Томас Эдисон и Джордж Вестингауз. Эдисон и Вестингауз также были главными действующими лицами в одном из самых захватывающих эпизодов истории инженерного дела: войне течений. Мы еще вернемся к этому.

Электричество — форма энергии, которая состоит из потока электронов в проводящем материале.

Электроны — это отрицательно заряженные частицы, которые окружают атом. Ядро атома содержит положительно заряженные частицы, называемые протонами, а также не имеющие заряда частицы, называемые нейтронами. Обычно атом может иметь столько электронов, сколько у него имеется протонов. Итак, когда электрический ток сталкивает электрон с другим атомом, для принимающего атома превышается количество электронов. Тогда другой электрон сталкивается с еще одним атомом. Так течет электричество.

 

Как вырабатывается электричество?

Электричество вырабатывается машинами, которые предназначены для приведения потока электронов в движение и поддержания этого потока. Обычно для этого используются электрогенераторы. Существуют и другие способы выработки электроэнергии. Например, солнечные панели и батареи.

Для генератора требуется вращательное движение, обычно обеспечиваемое какой-либо турбиной или двигателем. Вращательное движение передается на ротор генератора. Внутри генератора ротор создает магнитное поле. При вращении ротора также вращается магнитное поле. Вращающееся магнитное поле возбуждает электроны в медных проводниках, которые находятся в статической части генератора, и именно это создает электрический ток. Это можно представить как магнитное поле, подталкивающее электроны в статоре, пока они не начнут двигаться. Электрический ток направляется через медные проводники из генератора в электрические провода и отводится от электростанции.

+

Новое поколения систем питания.

Надежные источники энергии для вашей работы, дома и жизни. Найдите свой вариант использования среди сфер применения, для которых требуются надежные источники питания, начиная от больниц и центров обработки данных и заканчивая бурением и горнодобывающей промышленностью.

Подробнее
+

Поддерживайте свое душевное спокойствие

Благодаря домашнему генератору или переносному генератору Cummins вашей семье не придется сидеть в темноте. Ваш домашний или переносной генератор обеспечивает энергоснабжение без лишнего шума и автоматически включается при отключении электроэнергии.

Узнайте больше о резервных и портативных генераторах для дома

Откуда берется электричество?

Давайте ответим на этот вопрос с конца.

Щелкните выключателем в своем доме, и свет зажжется. Мы делаем это десятки раз в день, не задумываясь о том, что именно происходит или какая электрическая система делает это возможным.

Давайте на минутку отследим электрический ток. Электричество поступает в ваш дом на электрическую панель через служебный вход. Служебный вход подключается к кабелям низкого напряжения на воздушных линиях электропитания, которые, в свою очередь, подключаются к столбовому трансформатору. Столбовые трансформаторы подключаются к воздушным линиям среднего напряжения и к так называемой распределительной сети, соединяющей местных потребителей электроэнергии в пределах определенной области.

Распределительная сеть подключается к транспортной сети через подстанцию. Транспортная сеть состоит из линий электропередач высокого и очень высокого напряжения, предназначенных для передачи большого объема электроэнергии на значительные расстояния. Эти линии электропередачи ведут к электростанциям, где вырабатывается электричество.

Представьте себе, что электрический ток — это вода, протекающая по трубе. В начале трубы, а, может, и через сотни километров, давление воды чрезвычайно высокое. По мере приближения к городским районам и домам давление снижается до более контролируемых значений. Вот почему на каждом этапе вдоль пути установлены подстанции и трансформаторы, снижающие напряжение электричества.

 


Что такое возобновляемая электроэнергия?

Возобновляемая электроэнергия – это просто электроэнергия, вырабатываемая с использованием источников возобновляемой энергии. Солнце, ветер и вода — три наиболее распространенных источника для выработки возобновляемой электроэнергии.

Спрос на возобновляемую электроэнергию растет по двум основным причинам. Первая причина — доступность. Солнечные панели и ветряные турбины с годами стали эффективнее и дешевле. Вторая причина связана с экологическими проблемами. Терпимость к выбросам электростанций, работающих на ископаемом топливе, быстро снижается. Это стимулирует тенденцию замены электростанций, работающих на ископаемом топливе, возобновляемыми энергетическими ресурсами.

 

Что такое электричество переменного и постоянного тока?

Переменный ток (AC) и постоянный ток (DC) — это два различных способа протекания электрического тока в цепи.

Постоянный ток течет с постоянной скоростью и всегда в одном направлении. Переменный ток протекает с переменной скоростью, и его направление часто меняется.

Когда говорится, что электроснабжение в Северной Америке осуществляется с частотой 60 Гц, это означает, что направление потока переменного тока меняется 60 раз в секунду. Представьте себе переменный ток как коленчатый вал в спортивном, скоростном болиде. Автомобиль оборудован множеством цилиндров, толкающих коленчатый вал для перемещения автомобиля, но цилиндры толкают коленчатый вал неодновременно. Вместе они обеспечивают движение машины, и это движение кажется равномерным.

А теперь представьте себе постоянный ток в качестве ручной дрели. Дрель обеспечивает постоянное движение, постоянную мощность для любой выполняемой задачи.

На заре электрификации постоянный и переменный ток рассматривались как действенные способы производства, транспортировки, распределения и потребления электроэнергии. В этой связи мы должны вернуться к Эдисону и Вестингаузу.

Эдисон представлял себе электрическую систему, основанную на электричестве постоянного тока. Вестингауз поддерживал разработку системы переменного тока. Проблема для них заключалась в том, что системы переменного и постоянного тока являются взаимоисключающими, поэтому одна должна была возобладать, а другая - проиграть. Это привело к ожесточенному соперничеству, вошедшему в анналы истории.

В конечном итоге, переменный ток стал доминирующим типом электроэнергии, потому что его было гораздо проще эффективным образом транспортировать и распределять от электрических станций до подстанций, домов и предприятий.

Фрагменты электрической системы постоянного тока Эдисона оставались в Нью-Йорке в течение значительной части 20 века, например, в старых зданиях, которые были оборудованы лифтами постоянного тока, или в системе метро, поезда которых также использовали постоянный ток для своего движения. Последний потребитель постоянного тока на Манхэттене, здание на 40-й улице, был отключен лишь в 2007 году.

Интересно, что линии электропередачи постоянного тока продолжают использоваться в некоторых областях применения. Например, их обычно выбирают для подводных кабелей, которые передают электроэнергию, вырабатываемую морскими ветровыми электростанциями, обратно на сушу. Причина того, что линии постоянного тока могут подключаться к сети переменного тока, заключается в наличии на сегодняшний день силовой электроники, которая может преобразовывать электроэнергию между постоянным и переменным током с минимальными потерями — силовая электроника еще не была изобретена в 19 веке, поэтому Эдисон и Вестингауз не имели возможности ее использовать.

Поднимите свой энергетический IQ (Energy IQ)

Профессионально Развивайте свои энергетические тренды и идеи, доставляемые на ваш почтовый ящик. Ознакомьтесь с энергетическими технологиями и тенденциями в области <а> Energy IQ Hub .

Переменный ток, постоянный ток и возобновляемая электроэнергия

Примечательно, что рост спроса на возобновляемую энергию из солнечных и ветровых ресурсов способствует появлению интереса к электроэнергии постоянного тока. Тому есть несколько причин.

Первая причина заключается в том, что постоянный ток, как правило, оптимально подходит для подводных кабелей, которые переносят электроэнергию, вырабатываемую морскими ветровыми электростанциями, обратно на сушу. Эти соединения постоянного тока иногда называются линиями постоянного тока высокого напряжения (HVDC), как для высоковольтных линий постоянного тока.

Еще одна причина заключается в том, что панели солнечных батарей могут производить только электроэнергию постоянного тока.

Третья причина — это результат расширения использования систем аккумуляторных батарей коммунального масштаба, которые часто строятся вместе с панелями солнечных батарей, чтобы уменьшить их вариантность, и, как и панели солнечных батарей, могут вырабатывать только электроэнергию постоянного тока. Все эти элементы постоянного тока подключены к более широкой электрической сети, которая содержит электричество переменного тока, используя силовую электронику, способную преобразовывать электричество между постоянным и переменным током с минимальными потерями.

Силовая электроника еще не была изобретена в 19 веке, и, к сожалению, Эдисону и Вестингаузу не представилось такой возможности для примирения.

Перенаправление на
cummins.com

Информация, которую вы ищете, находится в
cummins.com

Мы запускаем этот сайт.

Спасибо!