Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)"

Электростанция

Электроста'нция, электрическая станция, совокупность установок, оборудования и аппаратуры, используемых непосредственно для производства электрической энергии, а также необходимые для этого сооружения и здания, расположенные на определённой территории. В зависимости от источника энергии различают тепловые электростанции , гидроэлектрические станции , гидроаккумулирующие электростанции , атомные электростанции , а также приливные электростанции , ветроэлектростанции , геотермические электростанции и Э. с магнитогидродинамическим генератором .

  Тепловые Э. (ТЭС) являются основой электроэнергетики ; они вырабатывают электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. По виду энергетического оборудования ТЭС подразделяют на паротурбинные, газотурбинные и дизельные Э.

  Основное энергетическое оборудование современных тепловых паротурбинных Э. составляют котлоагрегаты , паровые турбины , турбогенераторы , а также пароперегреватели, питательные, конденсатные и циркуляционные насосы, конденсаторы , воздухоподогреватели, электрические распределительные устройства . Паротурбинные Э. подразделяются на конденсационные электростанции и теплоэлектроцентрали (теплофикационные Э.).

  На конденсационных Э. (КЭС) тепло, полученное при сжигании топлива, передаётся в парогенераторе водяному пару, который поступает в конденсационную турбину , внутренняя энергия пара преобразуется в турбине в механическую энергию и затем электрическим генератором в электрический ток . Отработанный пар отводится в конденсатор, откуда конденсат пара перекачивается насосами обратно в парогенератор. КЭС, работающие в энергосистемах СССР, называются также ГРЭС .

  В отличие от КЭС на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) перегретый пар не полностью используется в турбинах, а частично отбирается для нужд теплофикации. Комбинированное использование тепла значительно повышает экономичность тепловых Э. и существенно снижает стоимость 1 квт ·ч вырабатываемой ими электроэнергии.

  В 50—70-х гг. в электроэнергетике появились электроэнергетические установки с газовыми турбинами . Газотурбинные установки в 25—100 Мвт используются в качестве резервных источников энергии для покрытия нагрузок в часы «пик» или в случае возникновения в энергосистемах аварийных ситуаций. Перспективно применение комбинированных парогазовых установок (ПГУ), в которых продукты сгорания и нагретый воздух поступают в газовую турбину, а тепло отработанных газов используется для подогрева воды или выработки пара для паровой турбины низкого давления.

  Дизельной Э. называется энергетическая установка, оборудованная одним или несколькими электрическими генераторами с приводом от дизелей . На стационарных дизельных Э. устанавливаются 4-тактныс дизель-агрегаты мощностью от 110 до 750 Мвт; стационарные дизельные Э. и энергопоезда (по эксплуатационным характеристикам они относятся к стационарным Э.) оснащаются несколькими дизельагрегатами и имеют мощность до 10 Мвт. Передвижные дизельные Э. мощностью 25—150 квт размещаются обычно в кузове автомобиля (полуприцепа) или на отдельных шасси либо на ж.-д. платформе, в вагоне. Дизельные Э. используются в сельском хозяйстве, в лесной промышленности, в поисковых партиях и т. п. в качестве основного, резервного или аварийного источника электропитания силовых и осветительных сетей. На транспорте дизельные Э. применяются как основные энергетические установки (дизель-электровозы, дизель-электроходы).

  Гидроэлектрическая станция (ГЭС) вырабатывает электроэнергию в результате преобразования энергии потока воды. В состав ГЭС входят гидротехнические сооружения (плотина , водоводы, водозаборы и пр.), обеспечивающие необходимую концентрацию потока воды и создание напора , и энергетическое оборудование (гидротурбины , гидрогенераторы , распределительные устройства и т. п.). Сконцентрированный, направленный поток воды вращает гидротурбину и соединённый с ней электрический генератор.

  По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные, гидроаккумулирующие и приливные. Русловые и приплотинные ГЭС сооружают как на равнинных многоводных реках, так и на горных реках, в узких долинах. Напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды верхнего бьефа. В русловых ГЭС здание Э. с размещенными в нём гидроагрегатами является частью плотины. В деривационных ГЭС вода реки отводится из речного русла по водоводу (деривации ), имеющему уклон, меньший, чем средний уклон реки на используемом участке; деривация подводится к зданию ГЭС, где вода поступает на гидротурбины. Отработавшая вода либо возвращается в реку, либо подводится к следующей деривационной ГЭС. Деривационные ГЭС сооружают главным образом на реках с большим уклоном русла и, как правило, по совмещенной схеме концентрации потока (плотина и деривация совместно).

  Гидроаккумулирующая Э. (ГАЭС) работает в двух режимах: аккумулирования (энергия, получаемая от других Э., главным образом в ночные часы, используется для перекачки воды из нижнего водоёма в верхний) и генерирования (вода из верхнего водоёма по трубопроводу направляется к гидроагрегатам; вырабатываемая электроэнергия отдаётся в энергосистему). Наиболее экономичны мощные ГАЭС, сооружаемые вблизи крупных центров потребления электроэнергии; их основное назначение – покрывать пики нагрузки, когда мощности энергосистемы использованы полностью, и потреблять излишки электроэнергии в то время суток, когда другие Э. оказываются недогруженными.

  Приливные Э. (ПЭС) вырабатывают электроэнергию в результате преобразования энергии морских приливов. Электроэнергия ПЭС из-за периодического характера приливов и отливов может быть использована лишь совместно с энергией др. Э. энергосистемы, которые восполняют дефицит мощности ПЭС в пределах суток и месяца.

  Источником энергии на атомной Э. (АЭС) служит ядерный реактор , где энергия выделяется (в виде тепла) вследствие цепной реакции деления ядер тяжёлых элементов. Выделившееся в ядерном реакторе тепло переносится теплоносителем, который поступает в теплообменник (парогенератор); образующийся пар используется так же, как на обычных паротурбинных Э. Существующие способы и методы дозиметрического контроля полностью исключают опасность радиоактивного облучения персонала АЭС.

  Ветроэлектростанция вырабатывает электроэнергию в результате преобразования энергии ветра. Основное оборудование станции – ветродвигатель и электрический генератор. Ветровые Э. сооружают преимущественно в районах с устойчивым ветровым режимом.

  Геотермическая Э. – паротурбинная Э., использующая глубинное тепло Земли. В вулканических районах термальные глубинные воды нагреваются до температуры свыше 100°С на сравнительно небольшой глубине, откуда они по трещинам в земной коре выходят на поверхность. На геотермических Э. пароводяная смесь выводится по буровым скважинам и направляется в сепаратор, где пар отделяется от воды; пар поступает в турбины, а горячая вода после химической очистки используется для нужд теплофикации. Отсутствие на геотермических Э. котлоагрегатов, топливоподачи, золоуловителей и т. п. снижает затраты на строительство такой Э. и упрощает её эксплуатацию.

  Э. с магнитогидродинамическим генератором (МГД-генератор) – установка для выработки электроэнергии прямым преобразованием внутренней энергии электропроводящей среды (жидкости или газа).

  Лит.: см. при статьях Атомная электростанция , Ветроэлектрическая станция , Гидроэлектрическая станция , Приливная электростанция . Тепловая паротурбинная электростанция , а также при ст. Наука (раздел Энергетическая наука и техника. Электротехника).

  В. А. Прокудин.

Электростатика

Электроста'тика (от электро... и статика ), раздел теории электричества , в котором изучается взаимодействие неподвижных электрических зарядов. Оно осуществляется посредством электростатического поля . Основной закон Э. – Кулона закон , определяющий силу взаимодействия неподвижных точечных зарядов в зависимости от их величины и расстояния между ними.

  Электрические заряды являются источниками электростатического поля. Этот факт выражает Гаусса теорема . Электростатическое поле потенциально, т. е. работа сил, действующих на заряд со стороны электростатического поля, не зависит от формы пути.

  Электростатическое поле удовлетворяет уравнениям:

  div D = 4pr, rot Е = 0,

  где D — вектор электрической индукции (см. Индукция электрическая и магнитная), Е — напряжённость электростатического поля, r – плотность электрического заряда. Первое уравнение представляет собой дифференциальную форму теоремы Гаусса, а второе выражает потенциальный характер электростатического поля. Эти уравнения можно получить как частный случай Максвелла уравнений .

  Типичные задачи Э. – нахождение распределения зарядов на поверхностях проводников по известным полным зарядам или потенциалам каждого из них, а также вычисление энергии системы проводников по их зарядам и потенциалам.

  Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 9 изд., М., 1976; Калашников С. Г., Электричество, 3 изд., М., 1970 (Общий курс физики, т. 2).

  Г. Я. Мякишев.

Электростатическая дефектоскопия

Электростати'ческая дефектоско'пия, см. в ст. Дефектоскопия .

Электростатическая запись

Электростати'ческая за'пись, процесс нанесения и сохранения различного вида информации, представленной электрическими сигналами, на диэлектрическом носителе (ДН) посредством создания на нём того или иного распределения электрических зарядов (зарядного рельефа), несущего в себе скрытое изображение записанной информации. Системы Э. з. в зависимости от способов записи и воспроизведения информации подразделяют на 2 основные группы. В 1-й группе органом записи (ОЗ) систем служит электродная головка или электроннолучевая трубка с металловолоконным экраном. Элемент скрытого изображения формируется переносом зарядов с электродов (волокон) ОЗ на ДН через воздушный зазор толщиной 5—20 мкм в результате электрического разряда при подаче на электроды ОЗ напряжения 700—900 в . Скрытое изображение на ДН, полученное в результате относительного перемещения ОЗ и ДН, преобразуют в видимое изображение методами электрофотографии . Запись осуществляется либо на электростатической бумаге, состоящей из электропроводящей основы и слоя диэлектрика, с использованием при визуализации скрытого изображения как сухих, так и жидких электрографических проявителей, либо на диэлектрическом барабане с последующим переносом изображения, проявленного с помощью порошка, с барабана на обычную бумагу. Достоинства систем Э. з. 1-й группы: высокая информационная скорость (для дискретной информации она составляет 10—20 тыс. знаков в 1 сек, для аналоговой соответствует частоте в несколько десятков кгц ); возможность записи различной информации (в т. ч. полутоновых изображений) и практически немедленной её визуализации; отсутствие при записи и воспроизведении химических и ударных воздействий на ДН; нечувствительность к свету; сравнительно низкая стоимость применяемых для записи материалов. Эти системы используют в качестве электростатических регистраторов для вывода данных из ЭВМ, записи процессов в экспериментальной физике и измерительной технике и т. д.

  Ко 2-й группе относят системы с записью электрических сигналов с помощью сфокусированного на ДН сканирующего электронного луча в вакуумной камере и воспроизведением информации также в виде электрических сигналов (которые затем преобразуют в телевизионное изображение или документируют). ДН в таких системах – лента шириной 35 или 70 мм, состоящая из 3 слоев: основы из полиэтилентере-фталата (лавсана) толщиной 50—80 мкм; тонкого (до 1 мкм ) металлического слоя; диэлектрического слоя толщиной до 10 мкм. Электронный луч формируется с помощью электронной пушки (электронного прожектора). При воспроизведении сканирующий электронный луч от того же или дополнительного электронного прожектора обегает поверхность ДН. Вторичные электроны (см. Вторичная электронная эмиссия ), выбитые лучом из ДН, направляются в электронный умножитель ; модулированный по плотности поток вторичных электронов преобразуется в видеосигнал . Достоинства систем Э. з. 2-й группы по сравнению с системами магнитной записи : более широкая полоса частот (до 20 Мгц ); большая плотность записи; более высокое качество воспроизведения. Недостатки: конструктивная сложность; необходимость применять вакуумно-чистые материалы и производить откачку камеры после каждой смены ленты. Системы 2-й группы используют для передачи изображений из космоса. Разновидность Э. з. – термопластическая запись .

  Лит.: Рейнберг М. Г., Электростатическая запись, М., 1974.

  М. Г. Рейнберг.

Электростатический генератор

Электростати'ческий генера'тор, высоковольтное устройство, в котором разность потенциалов создаётся механическим переносом электрических зарядов. См. Ускоритель высоковольтный .

Электростатический прибор

Электростати'ческий прибо'р, измерительный прибор , принцип действия которого основан на механическом взаимодействии электродов, несущих разноимённые электрические заряды. В Э. п. измеряемая величина преобразуется в напряжение переменного или постоянного тока, определяемое электростатическим измерительным механизмом (рис. ). Измеряемое напряжение подводится к подвижному электроду, укрепленному на оси, связанной со стрелкой, и к изолированному от него неподвижному электроду. В результате взаимодействия зарядов, возникающих на электродах, на оси появляется вращающий момент, пропорциональный квадрату приложенного напряжения. Действующая на ось пружина создаёт момент, противодействующий вращающему моменту и пропорциональный углу поворота оси подвижного электрода. При взаимодействии вращающего и противодействующего моментов стрелка измерительного механизма поворачивается на угол, пропорциональный квадрату поданного на электроды напряжения. Шкала, градуируемая в единицах измеряемых величин, получается неравномерной, выполняется часто со световым указателем. Э. п. используют обычно для измерения напряжений переменного или постоянного тока, в том числе высокочастотных. Для этих приборов характерно малое потребление энергии и независимость показаний от частоты. Они подвержены влиянию внешних электростатических полей, которое ослабляется внутренним экранированием прибора. Э. п. выпускаются наивысшего класса точности 0,005.

  Лит.: Электрические измерения, под ред. Е. Г. Шрамкова, М., 1972.

  Н. Н. Вострокнутов.

Электростатический измерительный прибор: 1 – подвижный электрод; 2 – неподвижный электрод; 3 – ось; 4 – пружина; 5 – стрелка; 6 – шкала.

Электростатический ракетный двигатель

Электростати'ческий раке'тный дви'гатель , реактивный двигатель, в котором рабочее тело, обычно щелочные металлы – цезий, рубидий, а также другие элементы – ртуть, аргон, и т. п., сначала подвергается ионизации, а затем образовавшиеся ионы ускоряются в сильном электростатическом поле до скоростей в десятки и сотни км/сек. См. также Электрический ракетный двигатель .

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)"