Электрическая станция

Электри'ческая ста'нция,см. .

Электрическая схема

Электри'ческая схе'ма,графическое изображение ,в котором реальные элементы представлены в виде условных обозначений. Различают Э. с.: принципиальные, отражающие функциональные элементы электрической цепи и связи между ними; монтажные (подключения и соединения), на которых указывается расположение элементов цепи и соединительных проводов; развёрнутые, в которых условные обозначения элементов располагают в соответствии с принципом действия устройства и удобством чтения схемы; расчётные, в которых все элементы или некоторые из них представлены т. н. схемами замещения. В расчётных схемах источники эдс, источники тока, сопротивления, индуктивности, ёмкости и т. п. считаются элементами с сосредоточенными параметрами. Э. с. используют при изучении работы электрических цепей, расчёте их режимов.

Электрическая цепь

Электри'ческая цепь, совокупность источников, приёмников электрической энергии и соединяющих их проводов. Кроме этих элементов, в Э. ц. могут входить выключатели, переключатели, предохранители и другие электрические аппараты защиты и коммутации, а также измерит, и контрольные приборы. В Э. ц. осуществляются передача, распределение и преобразование электрической (электромагнитной) или других видов энергии, связанные с наличием в цепи , , (эдс) и т. п. В источниках осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в электрическую, приёмники преобразуют электрическую энергию в тепловую, механическую и др. Режим Э. ц. характеризуется значениями токов и напряжений на всех участках. Связь между токами, эдс и напряжениями в Э. ц. описывается законами Кирхгофа (см. ) .Основные элементы Э. ц. ,в которых электрическая энергия преобразуется в тепловую, ,запасающие энергию в магнитных полях токов, проходящих в их обмотках, и ,накапливающие энергию в электрических полях зарядов на обкладках.

  Э. ц. называется цепью с сосредоточенными параметрами, если каждый из её элементов может быть отнесён к одной точке цепи. Процессы в таких цепях описываются обыкновенными дифференциальными уравнениями. Э. ц. называется цепью с распределёнными параметрами, если необходимо учитывать геометрические размеры её элементов. Такие цепи описываются дифференциальными уравнениями в частных производных.

  Э. ц. называется линейной, если она состоит из элементов, у которых зависимость между током и напряжением, током и потокосцеплением, зарядом и напряжением линейная. В противном случае Э .ц. называется нелинейной. Для линейных Э. ц. законы Кирхгофа записываются в виде системы линейных уравнений, в результате решения которой определяется режим работы Э. ц. В линейных Э. ц. справедлив .Расчёт нелинейных Э. ц. производится графическими или численными методами с использованием приближения и интерполирования функций.

  Различают Э. ц. постоянного тока и Э. ц. переменного тока, среди последних наиболее распространены цепи гармонического тока. В них эдс и токи представляют собой синусоидальные функции времени одной частоты. При расчёте режимов Э. ц. гармонического тока пользуются символическим методом. Большое распространение получили .Э. ц. можно представить в виде соединения (источники, приёмники электрической энергии), (линии связи, усилители, трансформаторы и др.) или (сумматоры ЭВМ, запоминающие устройства и др.). Понятие Э. ц. применяют в электротехнике, радиотехнике, автоматике, бионике и др.

  Лит.:Основы теории цепей. 4 изд., М., 1975.

  П. В. Ермуратский.

Электрические измерения

Электри'ческие измере'ния,измерения электрических величин: электрического напряжения, электрического сопротивления, силы тока, частоты и фазы переменного тока, мощности тока, электрической энергии, электрического заряда, индуктивности, электрической ёмкости и др. Э. и. - один из распространённых видов измерений. Благодаря созданию электротехнических устройств, преобразующих различные неэлектрические величины в электрические, методы и средства Э. и. используются при измерениях практически всех физических величин. Область применения Э. и.: научные исследования в физике, химии, биологии и др.; технологические процессы в энергетике, металлургии, химической промышленности и др.; транспорт; разведка и добыча полезных ископаемых; метеорологические и океанологические работы; медицинская диагностика; изготовление и эксплуатация радио и телевизионных устройств, самолётов и космических аппаратов.

  Большое разнообразие электрических величин, широкие диапазоны их значений, требования высокой точности измерений, разнообразие условий и областей применения Э. и. обусловили многообразие методов и средств Э. и. Измерение «активных» электрических величин (силы тока, электрического напряжения и др.), характеризующих энергетическое состояние объекта измерений, основывается на непосредственном воздействии этих величин на средство Э. и. и, как правило, сопровождается потреблением некоторого количества электрической энергии от объекта измерений (см. Амперметр, , , , , , ) .Измерение «пассивных» электрических величин (электрического сопротивления, его комплексных составляющих, индуктивности, тангенса угла диэлектрических потерь и др.), характеризующих электрические свойства объекта измерений, требует возбуждения объекта измерений посторонним источником электрической энергии и измерения ответной реакции (см. , , , , ) .

 Методы и средства Э. и. в цепях постоянного и переменного тока существенно различаются. В цепях переменного тока они зависят от частоты и характера изменения величин, а также от того, какие характеристики переменных электрических величин (мгновенные, действующие, максимальные, средние) измеряются. Для Э. и. в цепях постоянного тока наиболее широко применяют измерительные и .Для Э. и. в цепях переменного тока - , , , , , ,цифровые измерительные приборы. Некоторые из перечисленных приборов применяют для Э. и. как в цепях переменного, так и постоянного тока (см. ) .

 Значения измеряемых электрических величин заключаются примерно в пределах: силы тока - от 10 ^-16до 10 ⁵ а,напряжения - от 10 ^-9до 10 ⁷ в,сопротивления - от 10 ^-8до 10 ¹⁶ ом,мощности - от 10 ^-16 втдо десятков Гвт,частоты переменного тока - от 10 ^-3до 10 ¹² гц.Диапазоны измеряемых значений электрических величин имеют непрерывную тенденцию к расширению. Измерения на высоких и сверхвысоких частотах, измерение малых токов и больших сопротивлений, высоких напряжений и характеристик электрических величин в мощных энергетических установках выделились в разделы, развивающие специфические методы и средства Э. и. (см. , , , , высоких напряжений). Расширение диапазонов измерений электрических величин связано с развитием техники электрических измерительных преобразователей, в частности с развитием техники усиления и ослабления электрических токов и напряжений (см. , , , ) .К специфическим проблемам Э. и. сверхмалых и сверхбольших значений электрических величин относятся борьба с искажениями, сопровождающими процессы усиления и ослабления электрических сигналов, и разработка методов выделения полезного сигнала на фоне помех.

  Пределы допускаемых погрешностей Э. и. колеблются приблизительно от единиц до 10 ^-4% .Для сравнительно грубых измерений пользуются прямого действия. Для более точных измерений используются методы, реализуемые с помощью мостовых и компенсационных электрических цепей (см. , , ) .

 Применение методов Э. и. для измерения неэлектрических величин основывается либо на известной связи между неэлектрическими и электрическими величинами, либо на применении ( ) .Для обеспечения совместной работы датчиков с вторичными измерительными приборами, передачи электрических выходных сигналов датчиков на расстояние, повышения помехоустойчивости передаваемых сигналов применяют разнообразные электрические промежуточные измерительные преобразователи, выполняющие одновременно, как правило, функции усиления (реже, ослабления) электрических сигналов, а также нелинейные преобразования с целью компенсации нелинейности датчиков. На вход промежуточных измерительных преобразователей могут быть поданы любые электрические сигналы (величины), в качестве же выходных сигналов наиболее часто используют электрические унифицированные сигналы постоянного, синусоидального или импульсного тока (напряжения). Для выходных сигналов переменного тока используется амплитудная, частотная или фазовая модуляция. Всё более широкое распространение в качестве промежуточных измерительных преобразователей получают цифровые преобразователи.

  Комплексная автоматизация научных экспериментов и технологических процессов привела к созданию комплексных средств Э. и. измерительных установок, ,а также к развитию техники , .

  Современное развитие Э. и. характеризуется использованием новых физических эффектов: (например, , ) для создания более чувствительных и высокоточных средств Э. и., внедрением в технику Э. и. достижении электроники, микроминиатюризацией средств Э. и., сопряжением их с вычислительной техникой, автоматизацией процессов Э. и., а также унификацией метрологических и других требований к ним. В СССР разработана агрегатированная система средств электроизмерительной техники - АСЭТ. С 1 июля 1978 введён в действие ГОСТ 22261-76 «Средства измерений электрических величин. Общие технические условия», регламентирующий единые технические, в частности метрологические, требования к средствам Э. и. (см. ) .

  Лит:Электрические измерения. Средства и методы измерений, (Общий курс), под ред. Е. Г. Шрамкова, М., 1972; Основы электроизмерительной техники, под ред. М. И. Левина М., 1972; Илюкович А. М., Техника электрометрии, М., 1976; Шваб А., Измерения на высоком напряжении, пер. с нем., М., 1973; Электрические измерительные преобразователи, под ред. Р. Р. Харченко, М. - Л., 1967; Цапенко М. П., Измерительные информационные системы, 1974.

  В. П. Кузнецов.

Электрические колебания

Электри'ческие колеба'ния, в системе проводников в случае, когда можно не учитывать электромагнитные поля в окружающем пространстве, а рассматривать только движения электрических зарядов в проводниках. Обычно это возможно в так называемых квазистационарных системах с размерами, малыми по сравнению с длиной электромагнитной волны.

Электрические органы

Электри'ческие о'рганы,парные образования у ряда рыб, способные генерировать электрические разряды; служат для защиты, нападения, внутривидовой сигнализации и ориентации в пространстве. Э. о. развились в процессе эволюции независимо у нескольких неродственных групп пресноводных и морских рыб. Были широко представлены у ископаемых рыб и бесчелюстных; известны у более 300 современных видов. Расположение, форма и строение Э, о. у различных видов разнообразны. Они могут находиться симметрично по бокам тела в виде почкоподобных образований (электрические скаты и электрические угри) или подкожного тонкого слоя (электрический сом), нитевидных цилиндрических образований (мормириды и гимнотиды), в подглазничном пространстве (американский звездочёт), могут составлять, например, до ¹/ ₆(электрические скаты) и ¹/ ₄(электрические угри и сом) массы (рыбы. Каждый Э. о. состоит из многочисленных собранных в столбики электрических пластинок (ЭП) - видоизменённых (уплощённых) мышечных, нервных или железистых клеток, мембраны которых являются электрическими генераторами. Кол-во ЭП и столбиков в Э. о. разных видов рыб различно: у электрического ската около 600 расположенных в виде пчелиных сотов столбиков по 400 ЭП в каждом, у электрического угря - 70 горизонтально размещенных столбиков по 6000 ЭП в каждом, у электрического сома ЭП (около 2 млн.) распределены беспорядочно. ЭП в каждом столбике соединены последовательно, а электрические столбики - параллельно. Э. о. иннервируются ветвями блуждающего, лицевого и языкоглоточного нервов, подходящими к электроотрицательной стороне ЭП. Разность потенциалов, развиваемая на концах Э. о., может достигать 1200 в(электрический угорь), а мощность разряда в импульсе от 1 до 6 квт(Torpedo occidentalis). Разряды излучаются сериями залпов, форма, продолжительность и последовательность которых зависят от степени возбуждения и вида рыбы. Частота следования импульсов связана с их назначением (например, электрический скат излучает 10-12 «оборонных» и от 14 до 562 «охотничьих» импульсов в секв зависимости от размера жертвы). Величина напряжения в разряде колеблется от 20 (электрические скаты) до 600 в(электрические угри), сила тока - от 0,1 (электрический сом) до 50 а(электрические скаты). Рыбы, обладающие Э. о., переносят без вреда напряжения, которые убивают рыб, не имеющих Э. о. (электрический угорь - до 220 в) .Электрические разряды крупных рыб опасны для человека.

  Лит.:Проссер Л., Браун Ф., Сравнительная физиология животных, пер. с англ., М., 1967; Протасов В. Р., Биоэлектрические поля в жизни рыб, М., 1972; Лаздин А. В., Протасов В. Р., Электричество в жизни рыб, М., 1977.

  В. Р. Протасов.

Электрический скат: а - электрические органы.

Электрические системы

Электри'ческие систе'мы, совокупность объединённых для параллельной работы , , и потребителей электроэнергии. Э. с. имеет общий резерв и централизованное оперативно-диспетчерское управление для координации работы станций, подстанций и сетей. Часто Э. с. отождествляют с электроэнергетическими системами (ЭЭС), охватывающими теплоэлектроцентрали и тепловые сети. Электроэнергетическая система наряду с централизованным электроснабжением осуществляет централизованное городов и промышленных центров. В научно-техническом плане переход к более широкому понятию - «ЭЭС» означает рассмотрение и не только электрической части системы и происходящих в ней электрических и электромеханических процессов, но и учёт связанных и с ними механических и тепломеханических процессов, протекающих в турбинах, котлах, трубопроводах.

  ЭЭС различают по ,наличию связей с другими системами, структуре, генерирующим мощностям, территориальному охвату, плотности нагрузки, конфигурации. По установленной мощности системы разделяются (в первом приближении) на 3 группы: системы мощностью свыше 5 Гвт,от 1 до 5 Гвт,до 1 Гвт(к последней группе относятся также автономные системы электроснабжения, в том числе системы подвижных объектов - кораблей, самолётов и др.). Структура ЭЭС и установленная мощность зависят от типа и мощности входящих в систему электростанций (тепловых, гидроэлектрических, атомных и др.). Конфигурация ЭЭС и её коммутация могут быть различными (под конфигурацией системы понимается взаимное расположение входящих в ЭЭС электростанций, основных или, в случае объединённой системы, отдельных подсистем; под коммутацией ЭЭС понимаются связи между электростанциями и центрами потребления электроэнергии). Отдельные ЭЭС соединены между собой (в электрической части) магистральными связями, служащими для однонаправленной передачи мощности из одной системы в другую, и ,предназначенными для взаимного обмена мощностью.

  Работа Э. с. (или ЭЭС) характеризуется режимом - совокупностью процессов, определяющих в любой момент времени значения мощностей, напряжений, токов, частоты и других величин, меняющихся в процессе работы системы. Различают установившийся и переходный режимы работы ЭЭС. При установившемся режиме ЭЭС мощность, напряжения, токи и т. д. практически неизменны; при переходном режиме они меняются либо в результате управления, т. н. целенаправленного воздействия персонала или автоматических устройств, - нормальные переходные процессы, либо под действием появившихся случайных возмущений, нарушающих режим системы, аварийные переходные процессы. Соответственно различают нормальный режим, т. е. работу ЭЭС в заданных условиях, при нормальных показателях ,и аварийный режим, т. е. работу ЭЭС при возникновении в ней аварий, или при показателях качества электроэнергии, отличных от нормальных. Послеаварийный режим определяется как состояние системы после устранения аварийных условий. Качество работы Э. с. в первую очередь зависит от надёжности электроснабжения и показателей качества электроэнергии. Надёжность ЭЭС в целом определяется главным образом устойчивостью э. с. и их способностью противостоять развитию аварий, т. е. живучестью системы. Надёжная работа ЭЭС при авариях в значит. мере обеспечивается противоаварийной автоматикой, содержащей , ,а также профилактическую защиту, сообщающую о состоянии элементов системы и возникающей опасности их отказа. Противоаварийная автоматика содержит автоматическую разгрузку по частоте (АРЧ), а в ряде случаев и по напряжению (отключение части потребителей при опасном изменении этих параметров режима), (АРВ), (АПВ) элементов системы, автоматическую ликвидацию асинхронного хода у части системы, а также ряд других мероприятий.

  Основная задача ЭЭС - обеспечить централизованное энергоснабжение при едином оперативно-диспетчерском регулировании процессов производства, передачи и распределения электроэнергии. В СССР управление работой ЭЭС возложено на диспетчерские службы районных энергоуправлений, подчинённых объединённым диспетчерским управлениям (ОДУ) ЭЭС. Оперативно-диспетчерское управление работой объединённых ЭЭС (ОЭЭС) осуществляется Центральным диспетчерским управлением Единой энергетической системы СССР ( см. ) .

 Достижение оптимального уровня электрификации страны при наиболее экономичном и бесперебойном электроснабжении требует решения многих научных задач, в том числе по оптимизации развития и оперативному управлению работой ЭЭС. При решении этих задач широко используют , и средства .

 Создание ЭЭС обеспечивает экономически целесообразное увеличение мощности электрических станций и энергоагрегатов; повышает надёжность энергоснабжения за счёт более гибкого маневрирования резервами Э. с.; снижает общий (совмещенный) максимум нагрузки вследствие несовпадения суточных пиков нагрузки по отд. районам, что приводит к снижению потребной мощности в объединённой энергосистеме; позволяет устанавливать наиболее выгодные режимы работы для различных типов электростанций и агрегатов; способствует сокращению перевозок топлива и широкому использованию гидроэнергетических ресурсов, часто удалённых от основных потребителей электроэнергии на значительные расстояния.

  Создание связей между Э. с. усиленно ведётся также в странах Западной Европы и в США. Однако образование Единой Э. с. в национальном масштабе не увязывается с капиталистическим способом производства. Электроснабжение, осуществляемое отд. Э. с., связанными только взаимной продажей электроэнергии, часто не обеспечивает требуемого качества электроэнергии, что находит отражение в несоответствии развитой техники технико-экономическим и социальным условиям. Для преодоления этого несоответствия в США, например, пошли по пути создания т. н. пулов и сверхпулов - объединений частных компаний, задача которых заключается в совместной разработке и эксплуатации Э. с.

  В СССР развитие Э. с. неразрывно связано с концентрацией производства электроэнергии и централизацией её распределения. К 1970 было практически завершено создание Единой электроэнергетической системы Европейской части СССР (ЕЭЭС). В её состав вошли 61 районная ЭЭС и 7 ОЭЭС. Созданы ОЭЭС Сибири и Средней Азии. Большое развитие получила международная ЭЭС ,объединяющая ЭЭС стран - членов СЭВ ( см. ) .

  Лит.:Электрические системы. - 1-7, М., 1970-77; Веников В. Л., Мелентьев Л. А., Задачи оптимального оперативного управления в электроэнергетических системах, «Вести. АН СССР», 1975, №7; Чернухин А. А., Флакеерман Ю. Н., Экономика энергетики СССР, 2 изд., М., 1975; Виленский М. А., Экономические проблемы электрификации СССР, М., 1975; Мелентьев Л. А., Оптимизация развития и управления больших систем энергетики, М., 1976.

  В. А. Веников.

Электрические скаты

Электри'ческие ска'ты(Тогреdiniformes), отряд рыб, называемый иногда отрядом гнюсообразных. Тело уплощённое, почти круглое, толстое и мясистое. Длина до 1,8 м,весят до 90 кг.Имеют ,расположенные по бокам туловища. Обитают в тропических и субтропических морях, в основном на мелководье, некоторые виды - на глубине до 1000 м.Питаются преимущественно донными беспозвоночными. В отряде 3 семейства: Э. с., или гнюсы (Torpedinidae), Narkidae и Temeridae. Особенно широко распространено семейство Torpedinidae, включающее 7 родов с 30 видами. Наиболее богат видами род Torpedo, из которого более других известен обыкновенный Э. с. (Т. marmorata), знакомый ещё древним обитателям Средиземноморья: они использовали его для лечения подагры. У Новой Зеландии обитает слепой Э. с. (Typhlonarke aysoni). Промысловое значение Э. с. невелико.

  Лит.:Жизнь животных, т. 4, ч. 1, М., 1971.

  В. М. Макушок.

«Электрические станции»

«Электри'ческие ста'нции»,ежемесячный производственно-технический журнал министерства энергетики и электрификации СССР и Центрального правления научно-технического общества энергетики и электротехнической промышленности. Издаётся в Москве с 1930. Освещает вопросы проектирования и эксплуатации электростанций, электросетей и энергосистем, опыт работы передовых производственных коллективов Минэнерго СССР. Тираж (1978) 10 тыс. экз.

Электрические токи

Электри'ческие то'кив атмосфере, направленные движения заряженных частиц. В тропосфере и стратосфере Э. т. сводятся к токам конвекции i _k, создаваемым переносом объёмных электрических зарядов потоками воздуха или силой тяжести, токам проводимости i _п, вызванным электрическим полем атмосферы, и токам турбулентной диффузии i _т, возникающим за счёт градиента плотности объёмных зарядов и турбулентного перемешивания в атмосфере. В ионосфере Э. т. создаются также вторжением солнечных корпускул и движением ионосферной плазмы в магнитном поле. Токи конвекции определяют разделение зарядов; их плотность, равная произведению плотности объёмных зарядов на скорость перемещения последних, может существенно меняться во времени и отличаться в разных районах, испытывая периодические суточные и сезонные вариации.