Вступ
1.1 Альтернативні джерела видобування електроенергії (вітрові, сонячні, геотермальні)
Вітрові електростанції
Загальна характеристика
Цей вид джерела енергії є непрямою формою сонячної енергії, і тому належить до відновлюваних джерел енергії. Використання енергії вітру є одним із найдавніших відомих способів використання енергії із навколишнього середовища,і було відоме ще в давні часи.
Німеччина є світовим лідером з використання енергії вітру. Тільки за перші 6 місяців 2001 року в ФРН було збудовано 673 нові вітрові електричні установки. Загальна кількість «вітряків» у Німеччині становить понад 10 тисяч, а їх загальна сукупна потужність досягла 6900 МВт. У Нижній Саксонії працює близько 2000 таких установок, які виробляють близько 8% електроенергії. Розроблено проект, згідно з яким у 2004-2005 роках почалося будівництво чотирьох промислових вітрових парків у Балтійському морі і десятьох – у Північному. Перші експериментальні станції з’явилися у морі на насипних островах у 2003 році. До 2010 року частка екологічно чистої енергії в енергетичному балансі Німеччини може зрости до 10 відсотків. В Данії близько чверті електроенергії отримують на ВЕС.
Станом на кінець 2007 р., загальна потужність встановлених вітрових турбін у світі становила 94.1 гігават. Не зважаючи на те, що отримана електрична енергія становить 1% від обсягу споживання електричної енергії у світі, приблизно 19% виробленої в Данії електричної енергії отримано від енергії вітру, 9% в Іспанії та Португалії, 6% в Німеччині та Ірландії (дані за 2007 рік). В глобальному вимірі, виробництво електричної енергії на основі енергії вітру зросло в п'ять разів від 2000 до 2007 року.
Вітроенергетика в Україні
Енергія вітру використовується людством віддавна
Одним з найперших винаходів використання вітру було вітрило десь у п’ятому тисячолітті до н.е. У першому сторіччі до нашої ери давньогрецький вчений Герон Александрійський винайшов вітряк, що керував органом.
Вітряні млини для переробки зерна винайдені ще у середньовіччі. Вважається,
що перші вітряки були збудовані в Сістані, десь між сучасним Іраном та Афганістаном, між дев’ятим та сьомим сторіччами до н.е. Вони мали вертикальну вісь, від шести до дванадцяти крил з полотна або очерету та використовувались як млини та помпи для води.
В останні роки енергія вітру все ширше використовується для одержання електроенергії. Створюються вітряки великої потужності і встановлюються на місцевості, де дмуть часті й сильні вітри. Кількість і якість таких двигунів зростає щорічно, налагоджене серійне виробництво.
У будівництві феномен вітру у давнину також застосовували для природньої вентиляції та охолодження повітря у сухих та жарких країнах Середньої Азії.
Принцип дії вітряної електростанції
Принцип дії вітряних електростанцій простий: вітер крутить лопаті вітряка, приводячи в рух вал електрогенератора. Генератор в свою чергу виробляє електричну енергію.
Рис.1.1 Принцип дії вітряної електростанції
Геотермальна енергетика
Загальна характеристика
Геотермальна енергія (природне тепло Землі), акумульована в перших десятьох кілометрах Земної кори, за оцінкою МРЕК-ХІ досягає 137 трлн. т у.п., що в 10 разів перевищує геологічні ресурси усіх видів палива разом узятих.
З усіх видів геотермальної енергії мають найкращі економічні показники гідрогеотермальні ресурси – термальні води, пароводяні суміші і природна пара.
Гідрогеотермальні ресурси, які використовуються на сьогодні практично, складають лише 1% від загального теплового запасу надр. Досвід показав, що перспективними в цьому відношенні варто вважати райони, в яких зростання температури з глибиною відбувається досить інтенсивно, колекторські властивості гірських порід дозволяють одержувати з тріщин значні кількості нагрітої води чи пари, а склад мінеральної частини термальних вод не створює додаткових труднощів по боротьбі із солевідкладеннями і кородуванням устаткування.
Аналіз економічної доцільності широкого використання термальних вод показує, що їх варто застосовувати для опалення і гарячого водопостачання комунально-побутових, сільськогосподарських і промислових підприємств, для технологічних цілей, добування цінних хімічних компонентів і ін. Гідрогеотермальні ресурси, придатні для одержання електроенергії, становлять 4% від загальних прогнозних запасів, тому їхнє використання в майбутньому варто пов’язувати з теплопостачанням і теплофікацією місцевих об’єктів.
Геотермальна енергія з успіхом використовується в Росії, Грузії, Ісландії, США.
Перше місце по виробленню електроенергії з гарячих гідротермальних джерел займає США. У долині Великих Гейзерів (штат Каліфорнія) на площі 52 км діє 15 установок, потужністю понад 900 МВт.
«Країна льодовиків», так називають Ісландію, ефективно використовує гідротермальну енергію своїх надр. Тут відомо понад 700 термальних джерел, які виходять на земну поверхню. Близько 60% населення користується геотермальними водами для обігріву житлових приміщень, а в найближчому майбутньому планується довести це число до 80%. При середній температурі води 87°С річне споживання енергії гарячої води становить 15 млн. ГДж, що рівноцінно економії 500 тис. т кам’яного вугілля на рік. Крім того, ісландські теплиці, в яких вирощують овочі, фрукти, квіти і навіть банани, споживають щорічно до 150 тис. м3 гарячої води, тобто понад 1,5 млн. Гдж теплової енергії.
Середній потік геотермальної енергії через земну поверхність становить приблизно 0,06 Вт/м² при температурному градієнті меншому ніж 30 градусів С/км. Однак є райони зі збільшеними градієнтами температури, де потоки складають приблизно 10-20 Вт/м², що дозволяє реалізовувати геотермальні станції (ГеоТЕС) тепловою потужністю 100 МВт/км² та тривалістю експлуатації до 20 років.
Якість геотермальної енергії невелика і краще її використовувати для опалення будівель та попереднього підігріву робочих тіл звичайних високотемпературних установок. Також використовують це тепло для ферм по розведенню риби та для теплиць. Якщо тепло з надр виходить при температурі більше 150 °C, то можна говорити про виробництво електроенергії. Побудовано ГеоТЕС на Філіппінах потужністю більше 900 тис. кВт.
Масштаб використання геотермальної енергії визначають декілька факторів: капітальні витрати на спорудження свердловин, ціна яких зростає зі збільшенням глибини. Оптимальна глибина свердловин 5 км. Геотермальні води використовують двома способами: фонтанним (теплоносій викидається в навколишнє середовище) та циркуляційним (теплоносій закачується назад в продуктивну товщу). Перший спосіб дешевше, але екологічно небезпечний, другий дорожчий, але забезпечує збереження навколишнього середовища.
Можна здійснювати разом з добуванням тепла і добування хімічних елементів та сполук з розсолів, як на дослідному заводі в Дагестані, де добувають сполуки магнію, літію та брому.
До категорії гідротермальних конвективних систем відносяться підземні басейни пари чи гарячої води, які виходять на поверхню з землі, утворюючи гейзери, фумароли, озера багнюки тощо. Їх використовують для виробництва електроенергії за допомогою методу, що ґрунтується на використанні пари, яка утворюється при випаровуванні гарячої води на поверхні.
Іншим методом виробництва електроенергії на базі високо- та середньотемпературних геотермальних вод є використання процесу із застосуванням двоконтурного (бінарного) циклу. В цьому процесі вода, отримана з басейну, використовується для нагрівання теплоносія другого контуру (фреону чи ізобутану), котрий має меншу температуру кипіння. Установки, що використовують фреон як теплоносій другого контуру, зараз підготовлені для діапазону температур 75—150°С і при одиничній потужності 10—100 кВт.
Також є розробки по отриманню теплової енергії зі штучно утворених тріщинах в гарячих сухих породах.
Геотермальні системи, де в зонах зі збільшеним значенням теплового потоку розташовуються глибокозалягаючий осадовий басейн (Угорський басейн), температура води — 100 °C.
Переваги і недоліки геотермальної енергії
Переваги:
1.Геотермальну енергію отримують від джерел тепла з великими температурами.
2.Вона має декілька особливостей:
- температура теплоносія значно менша за температуру при спалюванні палива;
- найкращий спосіб використання геотермальної енергії — комбінований (видобуток електроенергії та обігрів).
Недоліки:
1.низька термодинамічна якість;
2.необхідність використання тепла біля місця видобування;
3.вартість спорудження свердловин виростає зі збільшенням глибини.
Це джерело характеризується різноплановим впливом на природне середовище. Так в атмосферу надходить додаткова кількість розчинених підземних водах сполуки сірки, бору, мишяка, аміаку, ртуті; викидається водяна пара, збільшуючи вологість; супроводжується акустичним ефектом; опускання земної поверхні; засолення земель.
Принцип дії геотермальної станції
У переважній більшості випадків електроенергія з геотермальних джерел енергії виробляється трьома способами.
Це так звана пряма схема, в якій використовується сухий пар, непряма (на основі водяної пари) і змішана (на основі бінарного циклу).
Раніше всього вдалося створити електростанції на сухому пару. Щоб отримати требующуюся енергію пар пропускається через турбіну або генератор.
Останнім часом все більшого поширення набуває непряма схема отримання. Це найбільш популярний тип геотермальних станційв світі. Як вже говорилося, їх роботу забезпечують гарячі підземні води. Їх температура досягає 182 градусів.
Ці води закачуються під високим тиском у генераторні установки. Відбувається нагнітання гідротермального розчину у випарник для зниження тиску, Результатом цієї дії стає випаровування частини розчину.
Утворюється пар, який і змушує працювати турбіну. Залишилася рідина також може приносити користь. Зазвичай її пропускають ще через один випарник і отримати додаткову потужність.
А геотермальні станції третього типу - змішані - характеризуються відсутністю взаємодії генератора або турбіни з парою або води. Принцип їх дії заснований на раціональному застосуванні підземної води помірної температури (щодо помірного).
Зазвичай температура повинна бути нижче двохсот градусів. Бінарний цикл полягає у використанні двох типів вод - гарячої та помірною. Обидва потоки пропускаються через теплообмінник. Більш гаряча рідина випаровує більш холодну, і утворені внаслідок цього процесу пари приводять в дію турбіни.
Система є замкнутою, і це дозволяє уникнути викидів в атмосферу. Температура багатьох геотермальних джерел дійсно невелика, і тому саме цей вид геотермальних станцій представляється найбільш перспективними даний принцип, скоріше всього, отримає широке поширення в подальшому.
Рис.1.2 Принцип дії геотермальної електростанції
Сонячна енергія
Всілякі геліоустановки використовують сонячне випромінювання як альтернативне джерело енергії. Випромінювання Сонця можна використовувати як для потреб теплопостачання, так і для отримання електрики (використовуючи фотоелектричні елементи).
До переваг сонячної енергії можна віднести відновлюваність даного джерела енергії, безшумність, відсутність шкідливих викидів в атмосферу при переробці сонячного випромінювання в інші види енергії.
Недоліками сонячної енергії є залежність інтенсивності сонячного випромінювання від добового і сезонного ритму, а також, необхідність великих площ для будівництва сонячних електростанцій. Також серйозною екологічною проблемою є використання при виготовленні фотоелектричних елементів для геліосистем отруйних і токсичних речовин, що створює проблему їх утилізації.
Принцип дії сонячної батареї
Панель перетворювача складається з двох тонких пластин з чистого кремнію, складених разом. На одну пластину наносять бор, а на другому фосфор. У шарах, покритих фосфором, виникають вільні електрони, а в покритих бором - відсутні електрони. Під впливом сонячного світла електрони починають рух частинок, і між ними виникає електричний струм. Щоб зняти струм з пластин їх пропаюють тонкими смужками спеціально обробленої міді. Однією кремнієвої пластини вистачить для зарядки маленького ліхтарика. Відповідно, чим більше площа панелі, тим більше енергії вона виробляє.
Спаяні між собою пластини, пропускають УФ промені, ламінують плівкою і кріплять на скло. Скріплені шари укладають в алюмінієву раму. 
Рис.1.3 Принцип дії сонячної електростанції
Основна частина
Призначення та коротка характеристика електроустаткування верстату
Фрезерний верстат моделі 6Р81 - призначений для обробки за допомогою фрези плоских і фасонних поверхонь, тіл обертання, зубчастих коліс і т. п. металевих та інших заготовок. При цьому фреза, закріплена в шпинделі фрезерного верстата робить обертовий (головне) рух, а заготовка, закріплена на столі, робить рух подачі прямолінійний або криволінійний (іноді здійснюється одночасно обертовим інструментом). Управління може бути ручним, автоматизованим або здійснюватися за допомогою системи ЧПУ (CNC).
Мал. 2,1
Загальний вигляд верстату з зображенням складових частин;
Таблиця 1.Перелік складових частин верстату.
| Номер позиції на Мал. 2,1 | Найменування |
| Станина | |
| Огорожа | |
| Привід шпинделя | |
| Коробка швидкостей | |
| Перемикання коробки швидкостей | |
| Коробка подач | |
| Редуктор | |
| Коробка реверсу | |
| Переключення подач | |
| Консоль | |
| Стіл | |
| Електрошафа | |
| Електрообладнання | |
| Приналежності | |
| Поворотна головка | |
| Повзун |
На верстаті використовуються наступні величини напруги та сили струму:
Силове коло: 380 В
Коло керування: 127 В; 5A
Коло освітлення: 56 В; 2A
Коло живлення електромагнітних муфт: 36 В.; 0,6A
Електоршкаф розміщений на лівій стороні станини верстатів,його корпус з основою верстату заземлюючою шиною. Верстат має три електродвигуна М1, М2 та М3.
