Obsah
Téma č. 12 TELEVÍZNE OBRAZOVKY
Úloha 12.1
- Popíšte konštrukciu a činnosť vákuovej televíznej obrazovky (CRT).
- Vysvetlite činnosť LED, QLED, OLED
- Uveďte výhody a nevýhody plazmových obrazoviek.
Úloha 12.2
- Vysvetlite vznik trojfázového prúdu a činnosť trojfázového generátora.
- Nakreslite a popíšte zapojenie trojfázovej sústavy do hviezdy a do trojuholníka.
- Vymenujte výhody trojfázovej sústavy.
Úloha 12.3
- Uveďte energetické zdroje, ktoré je možné využiť pri výrobe elektrickej energie.
- Vysvetlite princíp výroby elektrickej energie v tepelnej elektrárni.
Úloha 12.1
Popíšte konštrukciu a činnosť vákuovej televíznej obrazovky (CRT)
Vysvetlite činnosť LED, QLED, OLED
Uveďte výhody a nevýhody plazmových obrazoviek
Úloha 12.2
Vysvetlite vznik trojfázového prúdu a činnosť trojfázového generátora
Elektrický generátor je najčastejšie používaný točivý elektromechanický stroj, slúžiaci na výrobu elektrickej energie. Stretneme sa s ním prakticky vo všetkých tepelných elektrárňach v úlohe posledného článku premeny energie od primárnych palív až po univerzálnu formu široko použiteľnej elektrickej energie. Elektrický generátor pracuje na princípe elektromagnetickej indukcie – otáčavé magnetické pole tvorené cievkami rotora generuje v pevných cievkach statora striedavé elektrické napätie. V súčasných energetických sústavách sa používa trojfázové vedenie elektrickej energie, preto aj všetky výkonové elektrické generátory mávajú minimálne tri páry statorových cievok, pre každú fázu jednu. Pre optimálny prenos krútiaceho momentu z turbíny je elektrický generátor umiestnený na spoločnom rotore a spolu s turbínou tvorí jeden celok – turbogenerátor.
Turbogenerátorom sa označuje spojené zariadenie turbíny (modrá) a elektrického generátora (oranžový), umiestnené na spoločnom hriadeli
História
Teoretické princípy elektromagnetickej indukcie a tým aj dnešných generátorov objavil v tridsiatych rokoch 19. storočia Michael Faraday. Vývoj v oblasti elektrických generátorov sa časom prispôsoboval potrebám používaného napätia. V začiatkoch, kedy prevládalo používanie jednosmerného napätia v elektrických rozvodoch, vznikali jednosmerné generátory – dynamo-elektrické stroje. Prvá moderná priemyselná dynama vynašli nezávisle na sebe Sir Charles Wheatston, Werner von Siemens a Samuel Alfred Varley. Statorové magnetické pole z permanentných magnetov v nich bolo nahradené elektromagnetmi a jednosmerný prúd bol odoberaný cez komutátor.
S príchodom striedavého prúdu prišli aj striedavé generátory - alternátory. Priekopníkmi v tejto oblasti boli v osemdesiatych rokoch 19. storočia J. E. H. Gordon, William Stanley a Sebastian Ziani de Ferranti, ktorý začlenil svoj alternátor do prvej modernej uhoľnej elektrárne Deptford Power Station s vysokonapäťovým (10 000 V) vyvedením striedavého napätia pre zásobovanie centrálneho Londýna . Táto koncepcia sa na celom svete používa dodnes.
Na kresbe malého dynama z 19. storočia sú dobre vidieť cievky elektromagnetov aj komutátor s uhlíkovými zbernými kefami
Elektrické dynamo sa skladá zo statora, zabezpečujúceho konštantné magnetické pole, az rotora so sústavou rotujúcich cievok, v ktorých sa indukuje elektrické napätie. Magnetické pole je tvorené jedným alebo niekoľkými magnetmi, pri výkonových dynám sa častejšie používajú cievky elektromagnetov. Konce vodičov rotorových cievok sú vyvedené na mechanické kontakty, zvané komutátor, zabezpečujúce usmernenie a vyvedenie indukovaného napätia z rotora. Komutátor je vlastne rotačný prepínač – prstenec na hriadeli rotora. Po obvode sa skladá z radu izolovaných vodivých segmentov, ku ktorým sú pripojené cievky tak, že na zberné kontakty je vždy napojená rotorová cievka s maximálnym indukovaným napätím. Tým je dosiahnuté vyhladenie priebehu výstupného jednosmerného napätia.
Elektrický generátor striedavého prúdu – alternátor – pracuje na rovnakom princípe ako dynamo, ale nepoužíva komutátor, a magnetické pole je väčšinou tvorené rotorovými magnetmi alebo vinutím rotorových cievok. V energetike pracujú alternátory v synchrónnom režime s frekvenciou siete, do ktorej sú zapojené. Hlavným kritériom delenia alternátorov je typ rotora, ďalšími sú napríklad otáčky a počet pólových párov alebo spôsob budenia – tvorby magnetického poľa.
Podľa konštrukcie rotora rozlišujeme alternátory s hladkým rotorom a alternátory s vyniknutými pólmi rotora. Hladký rotor je typický prakticky pre všetky turboalternátory v tepelných elektrárňach. Cievky elektromagnetov sú uložené v drážkach rotora a tvoria tak otáčajúci sa elektromagnet. Počet pólov tohto elektromagnetu je u synchrónnych strojov daný rýchlosťou otáčania rotora. Pri frekvencii siete 50 Hz sa dvojpólové rotory otáčajú rýchlosťou 3 000 ot./min., štvorpólové rotory potom polovičnou rýchlosťou 1 500 ot./min.
Statorové vinutie okolo hladkého rotora výkonového generátor
Z konštrukčného hľadiska májú hladké rotory (a tým aj turboalternátory) malý priemer, okolo 1 metra, z dôvodu zachovania maximálnych povolených odstredivých síl pôsobiacich na cievky. Zvyšovanie jednotkového výkonu alternátorov je následne možné iba ich predlžovaním. Alternátory tepelných elektrární sú dlhé aj niekoľko metrov.
V podstate u generátorov existujú dva spôsoby vytvorenia magnetického poľa rotora – pomocou permanentných magnetov alebo pomocou elektromagnetov. Elektromagnety musia byť napájané jednosmerným budiacim prúdom. Podľa spôsobu privedenia tohto prúdu k cievkam rotora rozlišujeme alternátory na alternátory s pomocným budičom a bezkefové alternátory. Pomocný budič je malý generátor jednosmerného prúdu na spoločnom hriadeli s hlavným alternátorom, ktorého úlohou je napájanie elektromagnetov. Budiaci prúd sa na rotujúcu časť prenáša pomocou sústavy izolovaných zberných krúžkov a kontaktných kief. Intenzita budenia ovplyvňuje výstupné napätie alternátora. Pri bezkefových alternátoroch je budič zakomponovaný priamo do konštrukcie hlavného alternátora. Magnetické pole stacionárneho elektromagnetu (budič) generuje v pomocných cievkach rotora striedavé napätie, ktoré po usmernení napája rotujúce magnetické pole hlavného generátora. Krúžky ani kefy v tomto prípade nie sú potrebné.
Pomocný budič vyrába jednosmerný prúd pre napájanie elektromagnetov hlavného alternátora
Na bezporuchovú prácu elektrického generátora sú užitočné aj ďalšie pomocné systémy, ako sú: vzduchové, vodíkové alebo vodné chladenie elektrických súčastí, olejové mazanie ložísk alebo vyvedenie elektrického výkonu pomocou zapuzdrených vodičov.
Nakreslite a popíšte zapojnie trojfázovej sústavy do hviezdy a do trojuholníka
Trojfázový trojvodičový rozvod, zapojenie do hviezdy Y, na strane zdroja je sieť izolovaná od zeme alebo je spojená so zemou cez veľkú impedanciu. Neživé vodivé časti na strane sú spojené so zemou.
Trojfázový štvorvodičový rozvod, zapojenie Y, TN-C; C combined - plní funkciu PE a N. Sieť má na strane zdroja jeden bod spojený so zemou a neživé vodivé časti sú spojené prostredníctvom ochranných vodičov s týmto neutrálnym bodom.
Trojfázový trojvodičový rozvod, zapojenie D,
Vymenujte výhody trojfázovej sústavy
Úloha 12.3
Uveďte energetické zdroje, ktoré je možné využiť pri výrobe elektrickej energie
Energetickým zdrojom je každý druh energie, ktorý môžeme využiť v náš prospech.
Druhy energia:
- a) mechanická energia
- b) elektrická energia
- c) jadrová energia
- d) energia poľa
- e) chemická energia
Energiu nám v surovej forme poskytuje príroda a nazývame ju prvotná (primárna) energia.
Prvotné energetické zdroje tvoria:
- fosílne palivá - tuhé, kvapalné, plynné
- jadrová energia
- slnečná energia
- rastlinstvo
- voda
- vzduch
- geofyzikálne teplo
- morský príliv a odliv
- atmosférická energia
- kozmické žiarenie
Prvotné zdroje rozdeľujeme:
- vyčerpateľné
- nevyčerpateľné
Vysvetlite princíp výroby elektrickej energie v tepelnej elektrárni
V tepelnej elektrárni sa utajená energia paliva (uhlie, plyn…) premieňa spaľovaním na tepelnú energiu (para), ktorá sa v parnej turbíne premení na mechanickú energiu. V generátore spojenom s turbínou sa premnieňa mechanická energia na elektrickú energiu.
Druhy tepelných elektrárni:
- parné - kondenzačné, teplárne
- plynové
- jadrové
- dieselové
Produktom kondenzačnej elektrárne je len elektrická energia. Teplárne vyrábajú elektrickú energiu a tepelnú energiu vo forme horúcej vody a pary.
Para vyrobená v kotli (1) sa prehreje na vyššiu teplotu v prehrievači (2) a vstupuje do turbíny (3). Prehriata ostrá para vstupuje do turbíny, ktorá je spojená s rotorom generátora (4). V kondenzátore (5) odpadová para kondenzuje na vodu. Podtlak v kondenzátore udržuje výveva. Čerpadlo (8) dopravuje vodu späť do kotla. V chladiacej veži sa chladí voda z kondenzátora. Čerpadlo (7) čerpá vodu z rieky alebo z chladiacich veží.
Hlavné časti tepelnej elektrárne:
- zauhľovanie
- kotolňa
- medzistrojovňa
- strojovňa
- elektrická rozvodňa
Závod Elektrárne Vojany sa nachádza na východnom Slovensku v okrese Michalovce. Celkový inštalovaný výkon v súčasnosti prevádzkovaných blokov elektrárne Vojany I (EVO I) je 2×110 MW. Výhodná poloha v blízkosti ukrajinských hraníc, maximálne skrátenie širokorozchodnej trate poloantracitového uhlia z Donbasko-Kuzbeckej ťažobnej oblasti a možnosť odberu chladiacej vody z Laborca boli najdôležitejšími hľadiskami pre rozhodnutie o výstavbe tejto tepelnej elektrárne. Elektráreň Vojany zabezpečuje dodávkou bázovej elektrickej energie spoľahlivosť prenosovej sústavy východného Slovenska. Tiež poskytuje pre elektrizačnú sústavu podporné služby potrebné na udržanie kvalitatívnych ukazovateľov sústavy. Umožňujú to bloky č. 5 a 6 svojím regulačným rozsahom 40 resp. 50 – 110 MW.
Tepláreň
V januári 2010 začala elektráreň na biomasu v Bardejove produkovať ekologickú elektrickú energiu. Okrem toho zásobuje viac ako 7 000 bardejovských domácností teplom, vyrobeným z obnoviteľných zdrojov a lacnejším ako zo zemného plynu. Elektráreň na biomasu v Bardejove je jediným zariadením svojho druhu na Slovensku. Použité rakúske technológie umožňujú kombinovanú, vysoko účinnú výrobu elektrickej a tepelnej energie na báze obnoviteľného zdroja a predstavujú technickú špičku v Európe.
Elektráreň na biomasu Bardejov
Plynová elektráreň Je ekologickejšie ako kondenzačná.
Zemný plyn sa najprv spáli v plynovej turbíne, ktorá vyrobí prvú časť energie a vzniknuté horúce spaliny ešte vyrobia paru v kotli, podobne ako v uhoľnej elektrárni. Táto dvojitá výroba podstatne zvyšuje energickú účinnosť.
Paroplynová elektráreň Malženice
Paroplynová elektráreň pri obci Malženice na západnom Slovensku začala vyrábať elektrinu v roku 2010 s inštalovaným výkonom 436 megawattov (MW).
Jadrová elektráreň
Skladá sa obvykle z jadrového reaktoru, parnej turbíny s alternátorom a z mnohých ďalších pomocných prevádzok. V princípe ide o parnú elektráreň, v ktorej sa energia získaná jadrovým reaktorom používa na výrobu pary v parogenerátore. Táto para poháňa turbíny, ktoré poháňajú alternátory na výrobu elektrickej energie. Súčasné jadrové elektrárne využívajú ako palivo prevažne obohatený urán, čo je prírodný urán, v ktorom bol zvýšený obsah izotopu 235U z pôvodných zhruba 0,5 % na 2 – 5 %. Podľa odhadov geológov a OECD vydržia známe a predpokladané zásoby uránu najmenej 270 rokov.
Palivo v podobe palivových kaziet je umiestnené v tlakovej nádobe reaktora, do ktorého prúdi chemicky upravená voda. Voda preteká kanálikmi v palivových kazetách a odvádza teplo, ktoré vzniká pri štiepnej reakcii. Voda z reaktora vystupuje s teplotou asi 297°C a prechádza horúcou vetvou primárneho potrubia do tepelného výmenníka - parogenerátora.
V parogenerátore preteká zväzkom trubiek a odovzdáva teplo vode, ktorá je privádzaná zo sekundárneho okruhu s teplotou 222°C.
Ochladená voda primárneho okruhu sa vracia späť do aktívnej zóny reaktora.
Voda sekundárneho okruhu sa v parogenerátore odparuje a cez parný kolektor sa para odvádza na lopatky turbín. Hriadeľ turbíny je mechanicky spojený s rotorom generátora, ktorý je budený budičom jednosmerného napätia. Vďaka tomu tam vzniká magnetické pole a na troch statorových cievkach generátora sa tam následne indukuje striedavé napätie 15,6 kV.
Transformátor, elektrický netočitý stroj, premieňa - transformuje vyrobené napätie 15,6 kV na napätie vysoké alebo veľmi vysoké (110 kV alebo 400 kV).
Para sa kondenzuje v kondenzátore, tepelnom výmenníku, a vracia sa späť do parogenerátora vo vodnom skupenstve.
Zdroj: https://sk.m.wikipedia.org/wiki/Jadrov%C3%A1_elektr%C3%A1re%C5%88
Zdroj: https://www.seas.sk/elektraren/elektrarne-vojany/
Zdroj: http://www.elektraren-malzenice.sk/popis-elektrarne.php
Zdroj: https://www.svetenergie.cz/cz/energetika-zblizka/jaderne-elektrarny/jaderna-elektrarna-podrobne/elektricky-generator/vyklad