Электротехника

Трансформа́тор (от лат. transformo — преобразовывать) — статическое (не имеющее подвижных частей) электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции системы переменного тока одного напряжения в систему переменного тока другого напряжения при неизменной частоте и без существенных потерь мощности.

Трансформатор состоит из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных обмоток, охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала. Схематическое устройство простейшего трансформатора показано на рис. 1.

История

Для создания трансформаторов необходимо было изучение свойст материалов: неметаллических, металлических и магнитных, создания их теории.[1]

Первыми в этом направлении были работы профессора МОсковского Университета Александра Григорьевича Столетова: обнаружил петлю гистерезиса и доменную структуру ферромагнетика (80-е).[1]

Братья Гопкинсоны разработали теорию электромагнитных цепей.[1]

В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического трансформатора, при проведении им основополагающих исследований в области электричества.

Схематичное изображение будущего трансформатора впервые появилось в 1831 году в работах Фарадея и Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своем приборе такого свойства трансформатора, как изменение напряжений и токов, то есть трансформирование переменного тока[2].

В 1848 году французкий механик Г. Румкорф изобрёл индукционную катушку. Она явилась прообразом трансформатора.[1]

30 ноября 1876 года, дата получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого трансформатора. Это был трансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки.

Первые трансформаторы с замкнутыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон[2].

С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току. Русский электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский в 1889 г. предложил трехфазную систему переменного тока, построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтную электропередачу трехфазного тока протяженностью 175 км трехфазный генератор имел мощность 230 КВт при напряжении 95 В.

1928 год можно считать началом производства силовых трансформаторов в России, когда начал работать Московский трансформаторный завод (впоследствии - Московский электрозавод).[3]

В начале 1900-х годов английский исследователь-металлург Роберт Хедфилд провел серию экспериментов для установления влияния добавок на свойства железа. Лишь через несколько лет ему удалось поставить заказчикам первую тонну трансформаторной стали с добавками кремния.[4]

Следующий крупный скачок в технологии производства сердечников был сделан в начале 30-х годов XX в, когда американский металлург Норман П. Гросс установил, что при комбинированном воздействии проката и нагревания у кремнистой стали появляются незаурядные магнитные свойства в направлении прокатки: магнитное насыщение увеличивалось на 50%, потери на гистерезис сокращались в 4 раза, а магнитная проницаемость возрастала в 5 раз.[4]

[править]
Виды трансформаторов

[править]
Силовой трансформатор
Основная статья: Силовой трансформатор

Силовой трансформатор - трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии.

[править]
Автотрансформатор
Основная статья: Автотрансформатор

Автотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью.

[править]
Трансформатор тока
Основная статья: Трансформатор тока

Трансформа́тор то́ка — трансформатор, предназначенный для измерения больших токов. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

Трансформаторы тока широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.

[править]
Трансформатор напряжения
Основная статья: Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения - трансформатор, предназначеный для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях РЗиА. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

[править]
Импульсный трансформатор
Основная статья: Импульсный трансформатор

Импульсный трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса[5]. Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда). Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью. В большинстве случаев основное требование, предъявляемое к ИТ заключается в неискажённой передаче формы трансформируемых импульсов напряжения; при воздействии на вход ИТ напряжения той или иной формы на выходе желательно получить импульс напряжения той же самой формы, но, быть может, иной амплитуды или другой полярности.

[править]
Разделительный трансформатор
Основная статья: Разделительный трансформатор

Разделительный трансформатор – трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками с целью исключения опасности, обусловленной возможностью случайного одновременного прикасания к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.[6]

[править]
Пик-трансформатор
Основная статья: Пик-трансформатор

Пик-трансформатор - трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью.

[править]
Основные части конструкции трансформатора

Основными частями конструкции трансформатора являются:
магнитная система (магнитопровод)
обмотки
система охлаждения

[править]
Магнитная система (магнитопровод)

Магнитная система (магнитопровод) трансформатора — комплект элементов (чаще всего пластин) электротехнической стали или другого ферромагнитного материала, собранных в определённой геометрической форме, предназначенный для локализации в нем основного магнитного поля трансформатора. Магнитная система в полностью собранном виде совместно со всеми узлами и деталями, служащими для скрепления отдельных частей в единую конструкцию, называется остовом трансформатора.

Часть магнитной системы, на которой располагаются основные обмотки трансформатора, называется - стержень[7]

Часть магнитной системы трансформатора, не несущая основных обмоток и служащая для замыкания магнитной цепи, называется - ярмо[7]

В зависимости от пространственного расположения стержней, выделяют:
Плоская магнитная система - магнитная система, в которой продольные оси всех стержней и ярм расположены в одной плоскости
Пространственная магнитная система - магнитная система, в которой продольные оси стержней или ярм, или стержней и ярм расположены в разных плоскостях
Симметричная магнитная система - магнитная система, в которой все стержни имеют одинаковую форму, конструкцию и размеры, а взаимное расположение любого стержня по отношению ко всем ярмам одинаково для всех стержней
Несимметричная магнитная система - магнитная система, в которой отдельные стержни могут отличаться от других стержней по форме, конструкции или размерам или взаимное расположение какого-либо стержня по отношению к другим стержням или ярмам может отличаться от расположения любого другого стержня

[править]
Обмотки

Основным элементом обмотки является виток — электрический проводник, или ряд параллельно соединенных таких проводников (многопроволочная жила), однократно обхватывающий часть магнитной системы трансформатора, электрический ток которого совместно с токами других таких проводников и других частей трансформатора создаёт магнитное поле трансформатора и в котором под действием этого магнитного поля наводится электродвижущая сила.

Обмотка — совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведённые в витках. В трёхфазном трансформаторе под обмоткой обычно подразумевают совокупность обмоток одного напряжения трёх фаз, соединяемых между собой.

Проводник обмотки в силовых трансформаторах обычно имеет квадратную форму для наиболее эффективного использования имеющегося пространства (для увеличения коэффициента заполнения в окне сердечника). При увеличении площади проводника проводник может быть разделен на два и более параллельных проводящих элементов с целью снижения потерь на вихревые токи в обмотке и облегчения функционирования обмотки. Проводящий элемент квадратной формы называется жилой.

Транспонированный кабель применяемый в обмотке трансформатора

Каждая жила изолируется при помощи либо бумажной обмотки, либо эмалевого лака. Две отдельно изолированных и параллельно соединенных жилы иногда могут иметь общую бумажную изоляцию. Две таких изолированных жилы в общей бумажной изоляции называются кабелем.

Особым видом проводника обмотки является непрерывно транспонированный кабель. Этот кабель состоит из жил, изолированных при помощи двух слоев эмалевого лака, расположенных в осевом положении друг к другу, как показано на рисунке. Непрерывно транспонированный кабель получается путём перемещения внешней жилы одного слоя к следующему слою с постоянным шагом и применения общей внешней изоляции[8].

Бумажная обмотка кабеля выполнена из тонких (несколько десятков микрометров) бумажных полос шириной несколько сантиметров, намотанных вокруг жилы. Бумага заворачивается в несколько слоев для получения требуемой общей толщины.

Дисковая обмотка

Обмотки разделяют по:
Назначению
Основные — обмотки трансформатора, к которым подводится энергия преобразуемого или от которых отводится энергия преобразованного переменного тока.
Регулирующие - при невысоком токе обмотки и не слишком широком диапазоне регулирования, в обмотке могут быть предусмотрены отводы для регулирования коэффициента трансформации напряжения.
Вспомогательные — обмотки, предназначенные, например, для питания сети собственных нужд с мощностью существенно меньшей, чем номинальная мощность трансформатора, для компенсации третей гармонической магнитного поля, подмагничивания магнитной системы постоянным током, и т. п.
Исполнению
Рядовая обмотка - витки обмотки располагаются в осевом направлении во всей длине обмотки. Последующие витки наматываются плотно друг к другу, не оставляя промежуточного пространства.
Винтовая обмотка - винтовая обмотка может представлять собой вариант многослойной обмотки с расстояниями между каждым витком или заходом обмотки.
Дисковая обмотка - дисковая обмотка состоит из ряда дисков, соединенных последовательно. В каждом диске витки наматываются в радиальном направлении в виде спирали по направлению внутрь и наружу на соседних дисках.
Фольговая обмотка - фольговые обмотки выполняются из широкого медного или алюминиевого листа толщиной от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров.

[править]
Схемы и группы соединения обмоток трехфазных двухобмоточных трансформаторов

Сдвиг фаз между ЭДС первичной и вторичной обмоток принято выражать группой соединений. Но так как этот сдвиг фаз может изменяться от 0° до 360°,а кратность сдвига составляет 30°, то для обознкачения группы соединений выбирается ряд чисел от 1 до 12, в котором каждая еденица соответствует углу сдвига в 30°.
Схемы и группы соединения обмоток трехфазных двухобмоточных трансформаторов[9][10] (не закончена, в работе)Схема соединения обмоток Диаграмма векторов напряжения
холостого хода* Условное
обозначение
ВН НН
У/Д-11

Примечание: на диаграмме зелёным цветом обозначены вектора обмотки ВН, синим - НН, красным смещение вектора AB.

[править]
Бак

Бак в первую очередь представляет собой резервуар для масла, а также обеспечивает физическую защиту для активного компонента. Он также служит в качестве опорной конструкции для вспомогательных устройств и аппаратуры управления.

Перед заполнением маслом бака с активным компонентом внутри из него выкачивается весь воздух, который может подвергнуть опасности диэлектрическую прочность изоляции трансформатора (поэтому бак предназначен для выдерживания давления атмосферы с минимальной деформацией).

Еще одним явлением, учитываемом при проектировании баков, является совпадение звуковых частот, вырабатываемых сердечником трансформатора, и частот резонанса деталей бака, что может усилить шум, излучаемый в окружающую среду.

Конструкция бака допускает температурно-зависимое расширение масла. Чаще всего устанавливается отдельный расширительный бачок, который также называется расширителем.

При увеличении номинальной мощности трансформатора воздействие больших токов внутри и снаружи трансформатора оказывает влияние на конструкцию. То же самое происходит с магнитным потоком рассеяния внутри бака. Вставки из немагнитного материала вокруг сильноточных проходных изоляторов снижают риск перегрева. Внутренняя облицовка бака из высокопроводящих щитков не допускает попадания потока через стенки бака. С другой стороны, материал с низким магнитным сопротивлением поглощает поток перед его прохождением через стенки бака.

[править]
Базовые принципы действия трансформатора

Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:
Изменяющийся во времени электрический ток создаёт магнитное поле (электромагнетизм)
Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция)

Протекающий в первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе, изменения которого в свою очередь, проходя через вторичную обмотку, создают в ней переменную ЭДС.

Рис. 1 Схематическое устройство трансформатора. 1 — первичная обмотка, 2 — вторичная

[править]
Закон Фарадея

ЭДС, создаваемая во вторичной обмотке, может быть вычислена по закону Фарадея, который гласит, что:

Где
U2 — мгновенное значение напряжения на концах вторичной обмотки,
N2 — число витков во вторичной обмотке,
Φ — суммарный магнитный поток, через один виток обмотки. Если витки обмотки расположены перпендикулярно линиям магнитного поля, то поток будет пропорционален магнитному полю B и площади S через которую он проходит.

ЭДС, создаваемая в первичной обмотке, соответственно:

Где
U1 — мгновенное значение напряжения на концах первичной обмотки,
N1 — число витков в первичной обмотке.

Поделив уравнение U2 на U1, получим отношение:

[править]
Уравнения идеального трансформатора

Если вторичную обмотку подключить к нагрузке, то электрическая энергия будет передаваться из первичной цепи во вторичную. В идеале трансформатор всю поступающую энергию из первичной цепи трансформирует в магнитное поле и, затем, в энергию вторичной цепи. В этом случае поступающая энергия, равна преобразованной энергии.

Где
P1 — мгновенное значение поступающей на трансформатор мощности, поступающей из первичной цепи,
P2 — мгновенное значение преобразованной трансформатором мощности, поступающей во вторичную цепь.

Соединив это уравнение с отношение напряжений на концах обмоток, получим уравнение идеального трансформатора:

Таким образом получаем, что при увеличении напряжения наконцах вторичной обмотки U2, уменьшается ток вторичной цепи I2.

Для преобразования сопротивления одной цепи к сопротивлению другой, нужно умножить величину на квадрат отношения. Например, сопротивление Z2 подключено к концам вторичной обмотки, его приведённое значение к первичной цепи будет . Данное правило справедливо также и для вторичной цепи: .

Этот раздел статьи ещё не написан.
Согласно замыслу одного из участников Википедии, на этом месте должен располагаться специальный раздел.
Вы можете помочь проекту, написав этот раздел.

Работа трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции. На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе, сдвинутый по фазе, при синусоидальном токе, на 90° по отношению к напряжению в первичной обмотке. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку. Когда вторичные обмотки ни к чему не подключены (режим холостого хода), ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток через первичную обмотку невелик, и определяется в основном её индуктивным сопротивлением. Напряжение индукции на вторичных обмотках в режиме холостого хода определяется отношением числа витков соответствующей обмотки w2 к числу витков первичной обмотки w1:
U2=U1w2/w1.

При подключении вторичной обмотки к нагрузке, по ней начинает течь ток. Этот ток также создаёт магнитный поток в магнитопроводе, причём он направлен противоположно магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. В результате, в первичной обмотке нарушается компенсация ЭДС индукции и ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке, до тех пор, пока магнитный поток не достигнет практически прежнего значения. В этом режиме отношение токов первичной и вторичной обмотки равно обратному отношению числа витков обмоток
I1=I2w2/w1,

отношение напряжений в первом приближении также остаётся прежним. В результате, мощность, потребляемая от источника в цепи первичной обмотки практически полностью передаётся во вторичную.

Схематично, выше сказанное можно изобразить следующим образом:

U1 → I1 → I1w1 → Ф → ε2 → I2

Мгновенный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора определяется интегралом по времени от мгновенного значения ЭДС в первичной обмотке, и в случае синусоидального напряжения сдвинут по фазе на 90° по отношению к ЭДС. Наведенная во вторичных обмотках ЭДС пропорциональна первой производной от магнитного потока, и для любой формы тока совпадает по фазе и форме с ЭДС в первичной обмотке.

[править]
Обозначение на схемах

На схемах трансформатор обозначается следующим образом:

Центральная толстая линия соответствует сердечнику, 1 — первичная обмотка (обычно слева), 2,3 — вторичные обмотки. Число полуокружностей в каком-то грубом приближении символизирует число витков обмотки (больше витков — больше полуокружностей, но без строгой пропорциональности).

[править]
Применение трансформаторов

Наиболее часто трансформаторы применяются в электросетях и в источниках питания различных приборов.

[править]
Применение в электросетях

Поскольку потери на нагревание провода пропорциональны квадрату тока через провод, при передаче электроэнергии на большое расстояние выгодно использовать очень большие напряжения и небольшие токи. Из соображений безопасности и для уменьшения массы изоляции в быту желательно использовать не столь большие напряжения. Поэтому для наиболее выгодной транспортировки электроэнергии в электросети многократно применяют трансформаторы: сначала для повышения напряжения генераторов на электростанциях перед транспортировкой электроэнергии, а затем для понижения напряжения линии электропередач до приемлемого для потребителей уровня.

Поскольку в электрической сети три фазы, для преобразования напряжения применяют трёхфазные трансформаторы, или группу из трёх однофазных трансформаторов, соединённых в схему звезды или треугольника. У трёхфазного трансформатора сердечник для всех трёх фаз общий.

Несмотря на высокий КПД трансформатора (свыше 99 %), в очень мощных трансформаторах электросетей выделяется большая мощность в виде тепла (например, для типичной мощности блока электростанции 1 ГВт на трансформаторе может выделяться мощность до нескольких мегаватт). Поэтому трансформаторы электросетей используют специальную систему охлаждения: трансформатор помещается в баке, заполненном трансформаторным маслом или специальной негорючей жидкостью. Масло циркулирует под действием конвекции или принудительно между баком и мощным радиатором. Иногда масло охлаждают водой. «Сухие» трансформаторы используют при относительно малой мощности (до 4000 кВт).

[править]
Применение в источниках питания

Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Например, в телевизоре используются напряжения от 5 вольт, для питания микросхем и транзисторов, до 20 киловольт, для питания анода кинескопа. Все эти напряжения получаются с помощью трансформаторов (напряжение 5 вольт с помощью сетевого трансформатора, напряжение 20 кВ с помощью строчного трансформатора). В компьютере также необходимы напряжения 5 и 12 вольт для питания разных блоков. Все эти напряжения преобразуются из напряжения электрической сети с помощью трансформатора со многими вторичными обмотками.

Здесь стоит отметить, что сетевой трансформатор был одной из самых тяжёлых деталей многих приборов. Дело в том, что размеры трансформатора определяются передаваемой им мощностью, причём оказывается, что размер трансформатора примерно пропорционален мощности в степени 1/4 (см. обсуждение в следующих разделах). Однако, также оказывается, что размер трансформатора можно уменьшить, если увеличить частоту переменного напряжения (желательно также придание ему импульсной формы). Поэтому в современных блоках питания переменное напряжение сети сперва выпрямляют, а затем преобразуют в высокочастотные импульсы, которые подаются на импульсный трансформатор, который преобразует их во все нужные напряжения. Такая конструкция заметно уменьшает массу блока питания.

[править]
Другие применения трансформатора
Разделительные трансформаторы (трансформаторная гальваническая развязка). Нейтральный провод электросети может иметь контакт с «землёй», поэтому при одновременном касании человеком фазового провода (а также корпуса прибора с плохой изоляцией) и заземлённого предмета тело человека замыкает электрическую цепь, что создаёт угрозу поражения электрическим током. Если же прибор включён в сеть через трансформатор, касание прибора одной рукой вполне безопасно, поскольку вторичная цепь трансформатора никакого контакта с землёй не имеет.
Импульсные трансформаторы (ИТ). Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда). Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью. В большинстве случаев основное требование, предъявляемое к ИТ заключается в неискажённой передаче формы трансформируемых импульсов напряжения; при воздействии на вход ИТ напряжения той или иной формы на выходе желательно получить импульс напряжения той же самой формы, но, быть может, иной амплитуды или другой полярности.
Измерительные трансформаторы. Применяют для измерения очень больших или очень маленьких переменных напряжений и токов в цепях РЗиА.
Измерительно-силовые трансформаторы. Имеют широкое применение в схемах генераторов переменного тока малой и средней мощности (до мегаватта), например, в дизель-генераторах. Такой трансформатор представляет собой измерительный трансформатор тока с первичной обмоткой, включённой последовательно с нагрузкой генератора. Со вторичной обмотки снимается переменное напряжение, которое после выпрямителя подаётся на обмотку подмагничивания ротора. (Если генератор — трёхфазный, обязательно применяется и трёхфазный трансформатор). Таким образом, достигается стабилизация выходного напряжения генератора — чем больше нагрузка, тем сильнее ток подмагничивания, и наоборот.
Согласующие трансформаторы. Из законов преобразования напряжения и тока для первичной и вторичной обмотки (I1=I2w2/w1,U1=U2w1/w2) видно, что со стороны цепи первичной обмотки всякое сопротивление во вторичной обмотке выглядит в (w1/w2)² раз больше. Поэтому согласующие трансформаторы применяются для подключения низкоомной нагрузки к каскадам электронных устройств, имеющим высокое входное или выходное сопротивление. Например, высоким выходным сопротивлением может обладать выходной каскад усилителя звуковой частоты, особенно, если он собран на лампах, в то время как динамики имеют очень низкое сопротивление. Согласующие трансформаторы также исключительно полезны в высокочастотных линиях, где различие сопротивления линии и нагрузки привело бы к отражению сигнала от концов линии, и, следовательно, к большим потерям.

Фазоинвертирующие и согласующие трансформаторы в выходном каскаде усилителя звуковой частоты с транзисторами одного типа проводимости. Транзистор в такой схеме усиливает только половину периода выходного сигнала. Чтобы усилить оба полупериода, нужно подать сигнал на два транзистора в противофазе. Это и обеспечивает трансформатор T1. Трансформатор T2 суммирует выходные импульсы VT1 и VT2 в противофазе и согласует выходной каскад с низкоомным динамиком
Фазоинвертирующие трансформаторы. Трансформатор передаёт только переменную компоненту сигнала, поэтому даже если все постоянные напряжения в цепи имеют один знак относительно общего провода, сигнал на выходе вторичной обмотки трансформатора будет содержать как положительную, так и отрицательную полуволны, причём, если центр вторичной обмотки трансформатора подключить к общему проводу, то напряжение на двух крайних выводах этой обмотки будет иметь противоположную фазу. До появления широко доступных транзисторов с npn типом проводимости фазоинвертирующие трансформаторы применялись в двухтактных выходных каскадах усилителей, для подачи противоположных по полярности сигналов на базы двух транзисторов каскада. К тому же, из-за отсутствия «ламп с противоположным зарядом электрона», фазоинвертирующий трансформатор необходим в ламповых усилителях с двухтактным выходным каскадом.

[править]
Теория трансформаторов

[править]
Уравнения линейного трансформатора.

Пусть i1, i2 — мгновенные значения тока в первичной и вторичной обмотке соответственно, u1 — мгновенное напряжение на первичной обмотке, RH — сопротивление нагрузки. Тогда

Здесь L1, R1— индуктивность и активное сопротивление первичной обмотки, L2, R2— то же самое для вторичной обмотки, L12— взаимная индуктивность обмоток. Если магнитный поток первичной обмотки полностью пронизывает вторичную, то есть если отсутствует поле рассеяния, то . Индуктивности обмоток в первом приближении пропорциональны квадрату количества витков в них.

Мы получили систему линейных дифференциальных уравнений для токов в обмотках. Можно преобразовать эти дифференциальные уравнения в обычные алгебраические, если воспользоваться методом комплексных амплитуд.

Для этого рассмотрим отклик системы на синусоидальный сигнал u1=U1 e-jω t (ω=2π f, где f — частота сигнала, j — мнимая единица). Тогда i1=I1 e-jω t и т. д., сокращая экспоненциальные множители получим

U1=-jωL1 I1 -jωL12 I2+I1 R1

-jωL2 I2 -jω L12 I1+I2 R2 =I2 Zн

Метод комплексных амплитуд позволяет исследовать не только чисто активную, но и произвольную нагрузку, при этом достаточно заменить сопротивление нагрузки Rн её импедансом Zн. Из полученных линейных уравнений можно легко выразить ток через нагрузку, воспользовавшись законом Ома— напряжение на нагрузке, и т. п.

[править]
Т-образная схема замещения трансформатора.

На рисунке показана эквивалентная схема трансформатора с подключенной нагрузкой, как он видится со стороны первичной обмотки.

Здесь T — коэффициент трансформации, L12 — «полезная» индуктивность первичной обмотки, L1п, L2п — паразитные индуктивности первичной и вторичной обмотки (связанные с рассеянием),R1п, R2п — паразитные сопротивления первичной и вторичной обмотки соответственно, Zн — импеданс нагрузки.

[править]
Потери в трансформаторах

Степень потерь (и снижения КПД) в трансформаторе зависит, главным образом, от качества, конструкции и материала «трансформаторного железа» (электротехническая сталь). Потери в стали состоят в основном из потерь на нагрев сердечника, на гистерезис и вихревые токи. Потери в трансформаторе, где «железо» монолитное значительно больше, чем в трансформаторе, где оно составлено из многих секций (так как в этом случае уменьшается количество вихревых токов). На практике монолитные сердечники не применяются. Для снижения потерь в магнитопроводе трансформатора, также, магнитопровод изготаливается из специальных сортов трансформаторной стали с добавлением кремния, который повышает удельное сопротивление железа электрическому току, а сами пластины лакируются для изоляции друг от друга. Кроме того потери в трансформаторе добавляются за счёт нагрева проводов. Это учитывается в схеме замещения реального трансформатора при помощи активного сопротивления.

[править]
Режимы работы трансформатора

1. Режим холостого хода. Данный режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. С помощью опыта холостого хода можно определить КПД трансформатора, коэффициент трансформации, а также потери в стали.

2. Нагрузочный режим. Этот режим характеризуется замкнутой на нагрузке вторичной цепи трансформатора. Данный режим является основным рабочим для трансформатора.

3. Режим короткого замыкания. Этот режим получается в результате замыкания вторичной цепи накоротко. С его помощью можно определить потери полезной мощности на нагрев проводов в цепи трансформатора.

[править]
Габаритная мощность

Габаритная мощность трансформатора описывается следующей формулой:

Pгаб=(P1 + P2)/2=(U1I1 + U2I2)/2
1 — первичной обмотки
2 — вторичной обмотки

Однако, это конечный результат. Или академическое определение. Изначально габаритная мощность, как следует из названия, определяется габаритами сердечника и материалом, его магнитными и частотными свойствами.

[править]
Эксплуатация

[править]
Срок службы

Срок службы трансформатора может быть разделен на две категории:
Экономический срок службы — экономический срок службы заканчивается, когда капитализированная стоимость непрерывной работы существующего трансформатора превысит капитализированную стоимость нового капиталовложения. На практике это обычно означает что стоимость общих потерь старого трансформатора становится слишком высокой. Увеличивается доля косвенных рисков и убытков, связанных со временем простоя электрооборудования.
Технический срок службы

[править]
Работа в параллельном режиме

При параллельном подключении двух и более трансформаторов требуется следующее[11]:
параллельно могут работать только трансформаторы, имеющие одинаковую угловую погрешность между первичным и вторичным напряжениями;
полюса с одинаковой полярностью на сторонах высокого и низкого напряжения должны быть соединены параллельно;
трансформаторы должны иметь примерно тот же самый коэффициент передачи по напряжению;
напряжение полного сопротивления короткого замыкания должно быть одинаковым, в пределах ±10%;
отношение мощностей трансформаторов не должно отклоняться более чем 1:3;
переключатели числа витков должны стоять в положениях, дающих коэффициент передачи по напряжению как можно ближе. Отклонение от вышеприведенных требований возможны при условии, что имеются в наличии соответствующие знания.

[править]
Частота

Трансформатор, разработанный для частоты 50 Гц, может использоваться для частоты 60 Гц, но не наоборот. При этом необходимо принять во внимание, что возможно потребуется заменить навесное электрооборудование.

Электротехника теоретические основы ТОЭ
Учебное пособие по курсу электротехники лабораторные работы
Теоретические основы электротехники Лекции, курсовые, задачи
Явление электромагнитной индукции и магнитные цепи Электрические цепи постоянного и переменного тока Переходные процессы в цепях с сосредоточенными параметрами
ОБЩАЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА курс лекций Матуско В.Н.
Основные определения Эквивалентные преобразования схем Анализ электрических цепей Электрические цепи однофазногои трехфазного переменного тока детское автокресло ; купить бланки векселей ; гостиница КАМАЗ Набережные Челны

Лекции по физике Владимира Иннокентьевича Бабецкого
III семестр физики на факультете Прикладная математика и физика МАИ
Лекции по физике Владимира Иннокентьевича Бабецкого часть 2
Электромагнитное взаимодействие Электростатика Электромагнитные волны
Электротехнические материалы - курс лекций

Диэлектрические материалы Электропроводность диэлектриков Поляризация диэлектриков Магнитные материалы Полупроводниковые материалы Лабораторные работы Курсовая математика, электротехника Начертательная геометрия, инженерная графика ; Математика в задачах

Основы высшей математики в примерах, задачах и лекциях. Материалы ведущих технических университетов
Высшая математика на matclub.ru

Краткий справочник по физике (шпоргалка)

Компьютерная графика Текстуры, тени, 3D обьекты, обработка изображения

Это содержание сайта:
Всемирный форум электрическая, электрические код электрических, электро-, электро-форум, электроэнергетика, электротехника, контроля инженерных форум, форум электрик, электрические форум, электротехники форума, электрических форумов, форум электриков, электро-шутки, распределение электроэнергии, электротехническая продукция, электротехническое оборудование , Выработка электроэнергии, реле, электрических рабочих мест электрического двигателя электротехника электрические провода электрических подрядчика, электрическая руководства, электроснабжения электротехника, электрика, электротехника работу, электрические подготовки, электротехнической безопасности, энергетики, электрические схемы сосуда, каталог энергопредприятий, электрических книги, электрические программного обеспечения, применение принципа и электротехники, жилой электропроводка, электропроводка подрядчика, currys электрической, световой Switch электротехники в сети, электрические форумах, электрические картину, электрическая руководства университетов электротехники школах электрические школ Electric Руководство elektrische форума, электрических схемы электрических открывашка электрические машины Электротехника электроэнергии проекта, советы Электрооборудование Электрические тестовое оборудование электрических Всемирного форума технической поддержки, электро-, электро-, электро-форум, электроэнергии, электрических сайт, Института электротехники, электро-сайт, Электростанции: Атомные электростанции, Ископаемое топливо питание растений, геотермальных электростанций, возобновляемым источникам энергии растения, электрические руководства легкими Switch, электротехники, технической поддержки Электротехника, электро-инженер, электро-портал, электрическая wortal, электро-форум, электрики, электростанции, Сосуд электрику, netelectric, электрическая промышленность, электро - , Кабели, провода, кабельные стяжки, кабельные лотки, кабельных каналов, электродвигатели, выключатели, соединители, электрические магазин, электрический цех, электротехники, электрических форум, электроснабжение борту, электрика форума, электрика форумах, электрических выключателей, высоковольтных , Морских автоматических выключателей, тока / постоянного тока, AC / DC, электроэнергетической промышленности, последние ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ PRODUCT витрины, электротехническая продукция Интернет, Электрические Книги для электриков, работа сша, работа для электриков, Индия, электрики, Электрические схемы, Реактивная мощность, расчет кабель, Асинхронный двигателя, управление машиностроения, электрические схемы, электрооборудование, коэффициент мощности, Power измерений электрических испытаний, Power преобразования, электрик форум

Применение возобновимых источников энергии в России при наличии колоссальных возможностей практически отсутствует, в отличии от большинства промышленно развитых государств. Обусловлено это не столь развитой инфраструктурой и низкой плотностью заселения, а также относительно низкими ценами на природный газ.

[править]
Биоэнергетика

Дрова и сейчас являются основным источником энергии для российского села, особенно лесной зоны

Древесина
Из возобновимых ресурсов наиболее широкое применение имеет энергетическое использование древесины в виде дров. Это прежде всего отопление домов, приготовление пищи и подогрев воды в слаборазвитых сельскохозяйственных районах где нет доступа к магистральному природному газу, относительно дорога доставка угля, и имеются значительные лесные запасы. Однако отдача от такого применения чаще всего относительно не велика. Объём таких заготовок оценивается специалистами до 50 млн м³/год, при полном объёме рубок в 350 млн м³ (1996 год) и максимально возобновимом объёме в 800 млн м³/год. Однако освоение данного потенциала в возобновимом виде из-за труднодоступности возможно только при высоких инфраструктурных затратах. Применение естественных лесов в энергетике менее рентабельно, нежели в целлюлозно-бумужной или деревообрабатывающей отраслях.

Наиболее высокая продуктивность, где возможно эффективное выращивание энергетических лесов, отмечается на Северном Кавказе, в Алтайском крае и центре европейской части.

Одным из перспективных направлений развития использования древесины можно считать технологии гидролиза.

Шатурская ГРЭС — крупная изначально чисто торфяная электростанция до сих пор использует в качестве топлива запасы местных торфяных месторождений

Торф
До 90-х годов ощутимую роль в топливной энергетике занимала торфяная промышленность, годовая добыча которой в середине 70-х достигала 90 млн тонн. преимущественно топливного сырья, на середину 2000-х добыча торфа не превышает 5 млн тонн в год. Разведанные запасы торфа свыше 150 млрд т. (40% влажности), ежегодно образуется до 1 млрд м³ торфа, основные запасы сконцентрированы в западной Сибири и на северо-западе европейской части. Ресурсы торфяных месторождений несколько более концентрированы, однако при этом зачастую ещё более труднодоступны, чем лесные.

Некоторое количество торфа сжигается на электростанциях: Шатурская ГРЭС в 2005 году использовала 0,67 млн т., ТГК-5 в 2006 году применила 0,57 млн т.

[править]
Геотермальная энергетика

Одно из крупнейших геотермальных месторождений в мире у вулкана Мутновский, малая долина гейзеров

На 2006 в России разведано 56 месторождений термальных вод с дебитом, превышающим 300 тыс. м³/сутки. На 20 месторождениях ведется промышленная эксплуатация, среди них: Паратунское (Камчатка), Казьминское и Черкесское (Карачаево-Черкессия и Ставропольский край), Кизлярское и Махачкалинское (Дагестан), Мостовское и Вознесенское (Краснодарский край). По имеющимся данным, в Западной Сибири имеется подземное море площадью 3 млн м² с температурой воды 70—90 °С. На конец 2005 года установленная мощность по прямому использованию тепла составляет свыше 307 МВт.

Все три Российские геотермальные электростанции расположены на территории Камчатки, суммарный электропотенциал пароводных терм которой оценивается в 1 ГВт рабочей электрической мощности, однако реализован только в размере 76,5 МВт установленной мощности (2004) и около 420 млн кВт·ч годовой выработки (2004):
Мутновское месторождение:
Верхне-Мутновская ГеоЭС мощностью 12 МВт·э (2007) и выработкой 52,9 млн кВт·ч/год (2007) (81,4 в 2004),
Мутновская ГеоЭС мощностью 50 МВт·э (2007) и выработкой 360,7 млн кВт·ч/год (2007) (276,8 в 2004) (на 2006 ведётся строительство увеличивающее мощность до 80 МВт·э и выработку до 577 млн кВт·ч)
Паужетское месторождение возле вулканов Кошелева и Камбального
Паужетская ГеоТЭС мощностью 14,5 МВт·э (2004) и выработкой 59,5 млн кВт·ч (на 2006 проводится реконструкция с увеличением мощности до 18 МВт·э).

Существует проект Океанской ГеоТЭС (остров Итуруп, Курилы) мощностью 34,5 МВт годовой выработкой 107 млн кВт·ч.

[править]
Ветроэнергетика

Технический потенциал ветровой энергии России оценивается в размере свыше 50 трлн кВт·ч/год. Экономический потенциал составляет примерно 260 млрд кВт·ч/год, то есть около 30 процентов производства электроэнергии всеми электростанциями России.

Особой концентрацией ветропотенциала отличаются побережья Тихого и Арктического океанов, предгорные и горные районы Кавказа, Урала, Алтая, Саян. В приближённых к потребителям и имеющим подходящую инфраструктуру возможно строительство крупных ветропарков, среди них можно выделить побережья Кольского полуострова, Приморья, юга Камчатки, Каспийское и Азовское побережья.

Развитию масштабной ветроэнергетики в стране располагают запасы природного газа, лучше других видов топлива подходящего для высокоманевренной генерации, а в отдельных районах, как например Карелия, Мурманская область, Кавказ — действует маневренная гидроэнергетика. Весьма эффектно применение малых ветроустановок, например для поднятия грунтовой воды и непосредственной выработки тепла, в степной сельской местности.

Установленная мощность ветряных электростанций в стране на 2007 год составляет около 16,5 МВт, суммарная выработка не превышает 25 млн кВт·ч/год.

Топливная энергетика включает комплекс отраслей, занимающихся добычей, переработкой и реализацией топливно-энергетического сырья и готовой продукции. Включает угольную, газовую, нефтяную, торфяную, сланцевую и уранодобывающую промышленность. В связи с развитием электрификации и теплофикации производств, обусловливающих интенсивный рост потребления энергии роль топливной промышленность возрастает.

Топливно-энергетическая промышленность прошла в своем развитии несколько этапов: угольный (до середины XX в.), нефтяной и газовый (до 80-х гг. XX в.). В то время как мировая энергетика вступила в переходный этап — постепенного перехода от использования минерального топлива к возобновляемым и неисчерпаемым энергоресурсам, вес топливной энергетики в России остаётся значительным и роль её не уменьшается.

[править]
Нефтегазовый сектор

Газовые и нефтяные бассейны и магистральные трубопроводы бывшего СССР

В 90-е годы 20 века основу топливной энергетики России — нефтегазовый сектор активно приватизировался. В частные руки на различном основании были переведены наиболее выгодные активы сектора. К концу 1997 года государство сохранило за собой почти столько же компаний сколько и было в частной собственности, но эти компании были не самыми крупными и качественными. С повышением цен на нефть государство попыталось переломить ситуацию. В 2003 году руководство страны предприняло действия по банкротству одной из крупнейших нефтяных компаний «ЮКОС» и распродажи её активов, которые в основном достались государственной компании «Роснефть». Далее государственной компанией (с лета 2005) «Газпром» был куплен менее крупный частный актив «Сибнефть». В итоге за 3 года с середины 2004 года по середину 2007 года государство увеличило своё присутствие в секторе с 16,41 % до 40,72 %.[1]

Основой топливной и в целом внутренней энергетики на 2000-е остаётся эксплуатация значительных газовых месторождений Западной Сибири (Уренгойское, Ямбургское, перспективные Бованенковское и Заполярное). В 2005 году добыча газа составила около 590 млрд м³, внутреннее потребление составило 386 млрд м³ — более половины всего энергопотребления в стране. Запасы природного газа на 2005 год оцениваются в размере 47,82 трлн м³, экспорт достигает значений 187 млрд м³/год. Кроме важнейших внутренних газопроводов «Средняя Азия — Центр», «Северное Сияние» и «Кавказ — Центр» для обеспечения надёжности поставок используются хранилища газа из которых крупнейшее в Европе Касимовское ПХГ имеет рабочий объём 8,5 млрд м³. Действует сеть из более чем 218 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций.

Крупнейшая газодобывающая и газотранспортная компания — государственная акционерная компания «Газпром».

Второй по значению для внутренней энергетики подотраслью является нефтяная промышленность, обеспечившая на 2005 год внутреннее потребление в размере около 110 млн т. нефти и газового конденсата, что составило около 20 % полного потребления энергоресурсов.

Автомобильный транспорт один из крупнейших и наиболее эффективных конечных потребителей энергии

Крупнейшие нефтяные месторождения — Самотлорское, Приобское, Русское, Ромашкинское. Запасы жидких углеводородов на 2007 год оцениваются в размере не менее 9,5 млрд т, экспорт достигает значений 330 млн т/год.

В стране действует 41 нефтеперерабатывающий завод, общая их мощность составляет около 300 млн т., рабочая мощность на 2006 год около 255 млн т. На внутренний рынок в 2006 году было поставлено около 40 млн т. дизельного топлива, 40 млн. т. бензина, 17 млн. т. мазута и 5 млн. т. керосина. Крупнейшие нефтеперерабатывающие заводы: Омский НПЗ (рабочей мощностью 19,5 млн т.), Ангарский НПЗ (19 млн т.) и Киришский НПЗ (18,3 млн т.). Большинство предприятий работает на изношенном и устаревшем оборудовании.

Крупнейшие нефтяные компании России: государственные — «Роснефть» и «Газпром нефть», частные — «Лукойл», «ТНК-BP», «Сургутнефтегаз», «Татнефть». Основную долю (93 %) транспорта жидких углеводородов контролирует государственная компания «Транснефть» оперирующая магистральными нефтепроводами. Крупную сеть нефтепродуктопроводов контроллирует также государственная компания «Транснефтепродукт» ранее отдельная, а с 16 апреля 2007 года входящая в состав Транснефти.

[править]
Добыча угля и других горючих ископаемых

Карьерная добыча бурого угля на Назаровском разрезе Канско-Ачинского угольного бассейна

Несколько меньшую роль играет угольная промышленность, в 2005 году обеспечившая около 18% потребности в топливе, поставив около 148 млн т. топливного угля. Доказанные и разрабатываемые запасы угля в стране на 2006 год составляют около 157 млрд т., экспорт достигает значения 80 млн т/год. Крупнейшие разрабатываемые месторождения энергетического угля — месторождения Кузбасса и месторождения Канско-Ачинского угольного бассейна (Березовское, Бородинское, Назаровское).

Крупнейшие угледобывающие компании «СУЭК», «Кузбассразрезуголь», «Южкузбассуголь, «Южный Кузбасс».

Страна обладает значительными запасами горючих сланцев. Разведано около 35,47 млрд т. из них доказанных в Ленинградской области — 3,6 млрд т. в Поволжье — 4,5 и республике Коми в Вычегодском бассейне — 2,8 млрд т. На Ленинградском и Кашпирском месторождениях имеются мощности, однако на 2007 год добыча практически не ведётся. Имеются крупные запасы природных битумов.

Перспективы топливной энергетики в России заключаются в использовании научных достижений для уменьшения потери топлива и сырья и вовлечение в эксплуатацию новых месторождений. Топливно-энергетическая промышленность оказывает значительное негативное влияние на окружающую среду: при добыче полезных ископаемых нарушается почвенный покров, целые природные ландшафты. При добыче и транспортировке нефти и газа происходит загрязнение атмосферы, почв и мирового океана.

Страна обладает теоретическим потенциалом, оцениваемым до 2295 млрд кВт·ч/год, при этом из них 852 млрд кВт·ч/год экономически оправданы. Однако основная часть потенциала сконцентрирована в центральной и восточной Сибири и на Дальнем Востоке — в значительном удалении от основных потребителей электроэнергии, а его реализация увязывается с промышленным развитием указанных регионов. Кроме удалённых от потребителей территорий менее значительным, и не до конца освоенным гидропотенциалом обладают высокогорные реки Кавказа, многоводные реки Урала, Кольского полуострова, Камчатки.

В 2007 году российскими гидроэлектростанциями выработано 177,7 млрд кВт·ч электроэнергии, что составило 17,8 % всей выработки.

Крупнейшая российская ГАЭС — Загорская, сглаживает скачки потребления и повышает качество электроэнергии в самом густонаселённом регионе страны

Крупнейшая компания оператор гидроэлектростанций — ГидроОГК владеет половиной гидрогенерирующих мощностей, постепенно увеличивая свою долю присоединением основных мощностей.

Перспективное развитие гидроэнергетики связывают с освоением потенциала Северного Кавказа — в строительстве Ирганайская, Зарамагские, Кашхатау, Гоцатлинская ГЭС, Зеленчукская ГЭС-ГАЭС, в планах Агвалинская ГЭС, развитие Кубанского каскада и Сочинских ГЭС, развитие малой гидроэнергетики в Северной Осетии, и Дагестане. Перспективное освоение сибирского потенциала — достройка Богучанской, Вилюйской-III и Усть-Среднеканской ГЭС, проектирование Южно-Якутского ГЭК и Эвенкийской ГЭС. В центре и на севере Европейской части, в Приволжье рассматриваются достройка Белопорожской ГЭС, поднятие рабочих мощностей Нижнекамской, Чебоксарской, Камской, Рыбинской и Угличской ГЭС, развитие выравнивающих мощностей в основных потребляющих регионах — строительство Ленинградской и Загорской ГАЭС-2.

Огромным потенциалом обладают множественные российские морские и океанические заливы с высокими, достигающими высоты в 10 метров приливами. С 1968 года действует экспериментальная ПЭС в Кислой губе на побережье Баренцева моря мощностью 0,4 МВт. Проект мощной (11,4 ГВт) Мезенской ПЭС включён в инвестиционный проект РАО «ЕЭС». Однако реализация проектов ПЭС связана со значительными вложениями в сетевую структуру, а потенциальная эффективность остаётся под вопросом

Энергетика России — энергетический комплекс Российской Федерации являющийся сложной структурой, объединяющей различные виды подотраслей.

Традиционной, исторически самой значимой отраслью является топливная энергетика. В 20-30-х годах XX века новый толчок энергетическому развитию СССР дало масштабное строительство районных тепловых и гидроэлектростанций в рамках ГОЭЛРО. В пятидесятые годы прогресс в энергетической области был связан с научными разработками в области атома и строительством атомных электростанций. В последующие годы происходило освоение гидропотенциала Сибири и ископаемых ресурсов Западной Сибири.

Страна обладает существенными запасами энергетических ископаемых и потенциалом возобновимых источников, входит в десятку наиболее обеспеченных энергоресурсами государств. Однако доля возобновимых источников в энергетике в процентном отношении невелика, в отличие от энергетического комплекса Европы, где политика Евросоюза направлена на постепенный рост использования возобновляемых источников энергии и замещение ими традиционных
Электроэнергетика

Крупнейшая в Евразии тепловая электростанция — Сургутская ГРЭС-2 обеспечивает электроэнергией важнейший для России нефтегазовый промысел в Западной Сибири, сжигает ценное нефтехимическое сырьё и автомобильное топливо — Нефтяной газ

Значение электроэнергетики в экономике России, так же как и её общественной жизни трудно переоценить — это основа всей современной жизни.

По важному показателю — выработке на одного жителя в 2005 году страна находилась приблизительно на одном уровне с такими энергоимпортирующими государствами как Германия и Дания имеющими меньшие транспортные потери и затраты на отопление. Однако после спада в 90-х с 98 года потребление постоянно растёт, в частности в 2007 году выработка всеми станциями единой энергосистемы составила 997,3 млрд кВт·ч (1 082 млрд кВт·ч в 1990 году).

В структуре потребления выделяется промышленность — 36%, ТЭК — 18%, жилой сектор — 15% (несколько заместивший в 90-х провал потребления в промышленности), значительны потери в сетях достигающие 11,5%. По регионам структура резко отличается — от высокой доли ТЭК в западной Сибири и энергоёмкой промышленности в Сибирской системе, до высокой доли жилого сектора в густонаселённых регионах европейской части.

Магистральная ЛЭП 500 кВ Волжская ГЭС — Москва

Основным игроком рынка электроэнергии в России является компания ОАО «РАО „ЕЭС России“», электростанции которой производят более 70 % электроэнергии в России.

Процесс реформирования «ЕЭС России» начался в 2003 году. Основными вехами реформирования электроэнергетики стали завершение формирования новых субъектов рынка, переход к новым правилам функционирования оптового и розничных рынков электроэнергии, принятие решения об ускорении темпов либерализации, размещение на фондовом рынке акций генерирующих компаний. Осуществлена государственная регистрация семи оптовых генерирующих компаний (ОГК) и 14 территориальных генерирующих компаний (ТГК). В отдельную Федеральную сетевую компанию (ФСК ЕЭС), контролируемую государством, выделена основная часть магистральных и распределительных сетей.

Железнодорожный транспорт — крупный и особенно важный для хозяйства страны потребитель энергии

Кроме того действуют и более независимые или изолированные энергокомпании «Янтарьэнерго», «Якутскэнерго», «Дальневосточная энергетическая компания», «Татэнерго», «Башкирэнерго», «Иркутскэнерго» и «Новосибирскэнерго».

Крупными игроками российской электроэнергетики с конца 2007 года стали германская компания E.ON, теперь контролирующая один из крупнейших энергоактивов — ОГК-4, итальянская ENEL теперь ключевой акционер ОГК-5.

Техническое развитие классической электроэнергетики на ближайшую перспективу, обычно связываемое с проводимой реформой, предполагается введением в энергосистему более эффективных и маневренных парогазовых установок, и замещением выработки базовой составляющей с газа на уголь.

Энерге́тика — отрасль промышленности, охватывающая получение, переработку, передачу, различных видов энергии, а также источников энергии. Обычно все отрасли энергетики объединяют в топливно-энергетический комплекс.

Отрасли энергетики

Энергетика включает в себя ряд отраслей:
электроэнергетика;
тепловая электроэнергетика;
атомная энергетика;
гидроэлектроэнергетика;
теплоэнергетика;
добыча, переработка энергоресурсов;
газовая промышленность;
угольная промышленность;
нефтяная промышленность.

В число смежных отраслей входит транспортировка энергоресурсов.

Электроте́хника — техническая наука, изучающая практическое применение электричества.

Электротехника выделилась в самостоятельную науку из физики в конце XIX века, после коммерциализации телеграфа и средств передачи электрической энергии [источник?].

В настоящее время электротехника включает в себя несколько наук: энергетику, электронику, системы управления, обработку сигналов и телекоммуникации.
Подразделения

Электротехника имеет множество разделов, самые важные из которых описаны ниже. Хотя инженеры работают каждый в своей области, но многие из них имеют дело с комбинацией из нескольких наук.

[править]
Энергетика
Основная статья: Энергетика

Энергетика наука о выработке, передаче и потреблении электрической энергии, а также о разработке устройств для этих целей. К таким устройствам относят: трансформаторы, электрические генераторы, электродвигатели, и электронику для управления силовыми приводами. Многие государства мира имеют электрическую сеть, называемую электроэнергетической системой, которая соединяет множество генераторов с потребителями энергии. Потребители получают энергию из сети, не тратя ресурсы на выработку своей собственной энергии. Энергетики работают как над проектированием и обслуживанием сети, так и над энергетическими системами, присоединёнными к сети. Такие системы называются внутрисетевыми и могут как поставлять энергию в сеть, так и потреблять её. Энергетики работают также и над системами не присоединёнными к сети, называемиыми внесетевыми, которые в некоторых случаях являются более предпочтительными, чем внутрисетевые системы. Имеется перспектива создания энергетических систем, контролируемых со спутника, имеющих обратную связь в реальном времени, что позволит избежать скачков напряжения и предотвратить нарушения энергоснабжения.

[править]
Системы автоматического управления
Основная статья: Системы управления

Задачами автоматических систем управления является моделирование различных динамических систем и разработка контроллеров, которые заставляют эти системы работать нужным образом. Для создания таких устройств могут использоваться электрические схемы, процессоры цифровой обработки сигналов, микроконтроллеры и программируемые логические контроллеры. Системы управления имеют широкую область применения от бортовых систем и энергетических установок на коммерческих авиалайнерах до автоматов постоянной скорости, имеющихся во множестве современных автомобилей. Также автоматика играет важную роль в автоматизации промышленного производства.

Инженеры часто используют обратную связь при проектировании систем управления. Например в автомобиле с автоматом постоянной скорости скорость транспортного средства постоянно отслеживается и данные передаются системе, которая соответственно регулирует выходную мощность двигателя. Если имеется стандартная система обратной связи, можно использовать теорию управления для определения того, как система должна реагировать на поступающую информацию.

[править]
Электроника

Электроника затрагивает вопросы разработки и тестирования электронных цепей, в которых в качестве компонентов используются резисторы, конденсаторы, индукторы, диоды и транзисторы с целью получения заданной функциональности. Резонансный контур, который позволяет отфильтровывать все радио сигналы кроме заданной станции является одним из примеров таких цепей.