Светодиоды есть не только в телевизорах

Совершенно невероятно, что электролюминесцентному диоду, или светодиоду, недавно исполнилось 40 лет с момента его изобретения. Ведь не так давно он стал очень популярным электронным компонентом. Его растущая популярность в основном связана с изменением технологии производства, что делает производство светодиодов намного дешевле по сравнению с прошлым.

Кроме того, светимость нынешних светодиодных ламп превосходит световой поток традиционных лампочек. И на этом их преимущества не заканчиваются. Однако именно по этой причине с 2020 года в ЕС вместо классических ламп накаливания используются светодиодные светильники.

Что такое светодиод?

Электролюминесцентный диод или «вывод» представляет собой электронный полупроводниковый компонент, который характеризуется одним PN-переходом. Именно он следит за тем, чтобы светодиод загорался при подаче напряжения.

По сравнению с другими источниками света светодиод работает при значительно более низком напряжении, поэтому является экономически и экологически выгодным источником освещения.

Светодиод может работать только с постоянным током, в случае с переменным током необходимо оснастить его выпрямителем. Светодиоды используют напряжение около 1,8 В, поэтому часто возникает ситуация, когда необходимо регулировать напряжение.

Идеальное напряжение для светодиодов зависит от их типа. То же самое происходит и со значением тока, от которого зависит световой поток светодиода.

Какова конструкция светодиода?

Как уже было сказано, в основе светодиода лежит PN-переход, поэтому очевидно, что его составными частями являются и анод, и катод. Однако в основе лежит полупроводниковая микросхема, которая подключается к источнику электрического напряжения.

Вокруг этого чипа находится материал, придающий излучаемому свету необходимые оптические свойства, часто это смола. Эта инкапсуляция усиливает желаемый оптический эффект светодиодного света.

Что, безусловно, интересно, так это то, что, помимо света, он может также излучать ультрафиолетовое или инфракрасное излучение. Цвет излучаемого света напрямую зависит от цвета корпуса светодиода.

В области светодиодов еще есть возможности для совершенствования.

Подробно про устройство, основные виды и особенности использования светодиодных ламп смотрите на сайте "Школа для электрика":

Устройство и принцип работы светодиода

Популярные виды светодиодов для источников света и различия между ними

Почему светодиод нужно подключать через резистор

Технические характеристики и параметры светодиодов

Научно-популярные статьи на английском языке: Top articles in electronics and electrical engineering

Что такое молния и как возникает

 Наиболее эффектным свидетельством атмосферного электричества являются молнии. Некоторые удары молнии происходят внутри облаков (молния между облаками), в то время как другие ударяют по Земле (молнии между облаками). Каждую секунду где-то на поверхности Земли происходит около 100 ударов облаков о землю.

Все молнии потенциально опасны — могут быть повреждены деревья и здания, могут начаться лесные пожары, могут быть потеряны человеческие жизни.

Механизм возникновения ударов молнии сложен и до конца не изучен, но общие черты можно описать следующим образом.

В активном грозовом облаке восходящие потоки уносят капли воды вверх, где при достижении уровня замерзания они превращаются в частицы льда (градины). Когда эти частицы льда в конце концов падают, они сталкиваются с каплями воды, движущимися вверх.

Эти столкновения приводят к разделению положительного и отрицательного заряда непонятным образом. В результате поднимающиеся капли несут положительные заряды вверх, а падающие частицы осадков несут отрицательные заряды вниз. Наибольшая концентрация отрицательного заряда наблюдается в области сильных восходящих потоков, а положительный заряд локализован в области выше 10 км.

В обычном облаке влага поднимается лишь настолько высоко, что конденсируется в более холодном воздухе и выпадает в виде дождя. Однако в грозовом облаке восходящие потоки настолько сильны, что капли воды поднимаются выше уровня замерзания, где они затвердевают, образуя град.

Когда в облаке выделяется достаточный заряд (обычно около 20 Кл), воздух не может сохранять свои нормальные изолирующие свойства, и происходит электрический пробой, при котором от основания облака к земле течет относительно небольшой электронный ток.

Быстрая последовательность скачков электронов в этих ударах лидера открывает ионизированный путь, который простирается примерно на 20 метров от Земли.

В этот момент стример положительного заряда продвигается от Земли навстречу лидеру. При этом существует токопроводящая дорожка, связывающая облако с землей, и по этой дорожке протекает огромный ток (до 200 000 А), составляющий основной удар молнии.

Большая часть заряда в грозовом облаке рассеивается при каждом ударе молнии, но конвекционные токи настолько сильны, а процесс разделения зарядов настолько эффективен, что требуется всего 15-20 секунд, чтобы перезарядить облако и подготовить его к следующему удару молнии.

Подробно про молнию смотрите здесь:

Что такое молния и как она возникает

35 часто задаваемых вопросов о грозе и молнии

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: https://t.me/electricalschool

Smart Grid — это намного больше, чем просто «технология»

 Создание гибкой, эффективной, цифровой, надежной и устойчивой энергосистемы вполне может стать лучшим путем к повышению энергоэффективности и безопасности, а также к увеличению потенциала возобновляемых и распределенных источников энергии.

Одна четкая и общая тема оживляет видение двадцать первого века: информация. Следовательно, интеллектуальная сеть часто используется как термин для сети двадцать первого века.

За последние два десятилетия мы стали свидетелями радикальных изменений почти в каждой отрасли. От доставки посылок до потребительского банковского обслуживания, розничных продаж и авиаперелетов — все они столкнулись с существенными изменениями в своей инфраструктуре — в том, как они предоставляют услуги, как они взаимодействуют и привлекают потребителей, а также как они ведут бизнес.

Изменения в этих отраслях зависят не только от большего количества информации, но и от более качественной информации — более точной, более своевременной и двусторонней связи, которая позволяет «системному оператору» на уровне предприятия планировать, проектировать и работать быстрее и эффективнее.

Конечным результатом являются более качественные услуги, большее удобство, более низкие затраты и более довольные клиенты. Взаимодействие клиентов с поставщиком услуг — будь то банк, авиакомпания, судоходная компания, интернет-магазин — часто приводит к улучшению взаимовыгодных отношений. Результатом является более сильная, более продуктивная и более устойчивая экономика.

Несмотря на случайное неправильное использование информации, преднамеренное или непреднамеренное, основные основополагающие изменения стали движущей силой экономического роста и процветания. Те же принципы применимы и к электроэнергетическому сектору.

Более качественная информация дает возможность быстрого внедрения инноваций в коммунальные услуги.

Коммунальные службы могут гораздо точнее планировать будущие потребности, могут проектировать систему более эффективно и с более жесткими допусками, а также могут эксплуатировать ее совершенно новыми и более эффективными способами. Это также дает возможность расширить возможности потребителей, предоставляя информацию о том, когда и как они используют энергию, и дает им возможность согласовать свое использование с оптимальной производительностью системы и разнообразными личными предпочтениями.

Конечно, с увеличением объема информации возникает потребность в новой массивной информационной инфраструктуре для сбора, транспортировки, управления, хранения, анализа и отображения этой информации. Такое нетривиальное начинание и инвестиции требуют нового мышления и новых процессов, поднимая вопросы, которые энергетика только начала понимать и ценить.

К счастью, другие отрасли уже рассмотрели и решили многие из этих проблем для своих целей, и энергетика может опираться на этот опыт. 

Одной из самых перспективных технологий будущего в сфере энергетики является технология Smart Grid.

Smart Grid (Интеллектуальная сеть) — это современная электрическая сеть, интегрированная с информационными и коммуникационными технологиями. Обычная сеть может только передавать или распределять электроэнергию от генерации к конечным потребителям. Но интеллектуальная сеть может передавать энергию и информацию обоими способами. Таким образом, интеллектуальная сеть модернизирует существующую сеть, чтобы она функционировала более безопасно, и эффективно.

Подробный обзор технологии Smart Grid:

Интеллектуальная энергетическая сеть, Smart grid, умная сеть электроснабжения

Smart Grid и IoT:

Перспективы интеграции Интернета вещей (IoT) и умных электрических сетей (Smart Grid)

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: https://t.me/electricalschool

Что такое статическое электричество?

Статическое электричество — термин, обозначающий явления, вызванные накоплением электрического заряда на поверхности различных тел и предметов и их обменом при взаимном контакте.

Все материалы состоят из атомов — частиц, которые дополнительно характеризуют свойства материала. Каждый атом содержит как положительные, так и отрицательные частицы — в состоянии покоя их сумма равна нулю. Когда одна из частиц теряется, атом становится ионом — он имеет положительный или отрицательный заряд. Ионы с противоположными зарядами притягиваются друг к другу, а с одинаковым зарядом отталкиваются.

Материалы можно разделить на две основные группы – проводники и изоляторы. Электроны могут свободно перемещаться в проводнике — проводник может быть статически заряжен в изолированной среде и легко разряжаться при контакте с землей. Изоляционные материалы (диэлектрики) может очень долго сохранять свой статический заряд и даже иметь заряд разной полярности в разных местах. Электроны не могут свободно двигаться, и поэтому изоляторы не могут быть легко разряжены путем заземления.

Практический смысл

Статический заряд вызывает множество проблем в повседневной жизни и рабочих процессах. Пропуск заряда при выходе из автомобиля, покрытие поверхностей притянутыми частицами пыли, проблемы с размещением фольги и наклеек на поверхностях, повреждение чувствительных электронных компонентов или оборудования, взрывы во взрывоопасных средах и пожары.

Проводники освобождаются от статического заряда путем заземления.

Нейтрализация статического заряда на изоляторах осуществляется ионизаторами (ионизаторами) - принцип действия воздушного потока, который разделяется на положительные и отрицательные ионы. Они притягиваются к ионам с противоположным зарядом на разряженном объекте, и таким образом статический заряд нейтрализуется.

Статический заряд также может быть полезен, например, для временного скрепления материалов и, таким образом, упрощения производственных процессов.

Другой возможностью использования статического электричества являются электростатические сепараторы мелких частиц из газового потока. Газ с пылью пропускается через электроды с напряжением в несколько десятков киловольт, на которых частицы приобретают электрический заряд и затем притягиваются к собирающему электроду с противоположным зарядом.

Лазерные принтеры и копировальные аппараты — еще одна важная область использования электрического заряда. Частицы тонера переносятся на бумагу с помощью электрического поля, где впоследствии фиксируются теплом.

Как избавиться от статического электричества?

Вы можете избавиться от нежелательного статического электричества дома или в офисе, используя увлажнитель воздуха. Если при ношении одежды появляется статическое электричество, при стирке желательно использовать кондиционер для белья.

Если при контакте с кожей появляется статическое электричество, желательно использовать увлажняющие кремы или масла для тела.

Когда статическое электричество вызывает проблемы с волосами, удобно использовать косметику с силиконом для волос.

Полезные советы по борьбе со статическим электричеством:

Защита от статического электричества в быту

Защита от статического электричества в производственных процессах

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: https://t.me/electricalschool

Ветроэнергетика - энергия ветра на службе у людей

Ветер является одним из возобновляемых источников энергии, и его использование возможно практически в любом месте. Ветряные электростанции и парки производят чистую энергию без выбросов и отходов и позволяют производить ее как в крупных централизованных, так и в небольших децентрализованных системах.

Происхождение энергии ветра следует искать в неравномерном нагреве земной поверхности падающими солнечными лучами. Слои воздуха, нагретые более теплой поверхностью, поднимаются на основании меньшего удельного веса, а на их место перемещаются массы более холодного воздуха из мест с более прохладной поверхностью. Создаются повышенное и пониженное давление, и, уравнивая перепады давления, воздушные массы обтекают земную поверхность.

Важной характеристикой ветра является его скорость. Для его обнаружения используются устройства, называемые анемометрами.

Использование энергии ветра восходит к древним временам. 3700 лет назад в Месопотамии для питания ирригационного оборудования использовали энергию ветра. Еще одно классическое использование энергии ветра — мельницы для помола зерна.

Ветряные мельницы с вертикальной осью строились в Китае и Персии, позже в Европе преобладали конструкции с горизонтальной осью и вращением мельницы против ветра. 

Американский изобретатель и пионер электрического освещения Чарльз Фрэнсис Браш (1849–1929) внес свой вклад в разработку ветряных турбин.

В 1888 году он построил первую в мире автоматически работающую ветряную турбину, работающую от динамо-машины мощностью 12 кВт. Турбина с динамо-машиной была высотой 18,3 м при диаметре 17 метров и использовалась для зарядки 12 аккумуляторов в его большом жилом доме.

Подробно про устройство современных ветроэлектростанций смотрите здесь: Ветроэнергетические установки и станции - история, классификация, виды, особенности

Выбор места для строительства ветроэлектростанции

Наиболее важным фактором, влияющим на выбор подходящего места для строительства ветряной электростанции или ветропарка, является оценка местных погодных условий. 

Помимо преобладающего направления ветра, необходимо точно определить его скорость. Он может быть основан на общих метеорологических данных или на подробных статистических измерениях в данном месте. 

Поскольку мощность турбины пропорциональна третьей степени скорости ветра, к точности измерения предъявляются более высокие требования.

Для более крупных проектов измерение регистрационными анемометрами должно длиться не менее полугода. Затем на основе созданной карты ветров специалисты определят количество и мощность отдельных ветряков в парке. 

При выборе места для строительства ветропарка необходимо учитывать и ряд других параметров.

Прочность грунта определяет тип надежного крепления мачты. Транспортная доступность важна не только для собственно строительства ветропарков с использованием тяжелых кранов, но и для их обслуживания до окончания срока эксплуатации. 

Необходимо также учитывать доступность и пропускную способность системы передачи энергии, чтобы затраты на подключение электростанций были как можно ниже.

Определенные ограничения также могут быть вызваны рельефом местности на строительной площадке, наличием жилых помещений или местными ограничениями, например, расстоянием или высотой зданий.

Воздействие ветряной электростанции на окружающую среду

Ветряная электростанция производит чистую электроэнергию без твердых или газообразных выбросов, отходов и отработанного тепла. С другой стороны, он также имеет свои недостатки и негативные последствия.

Среди основных недостатков — нестабильность ветрового потока и относительно небольшая концентрация энергии — для получения большей производительности необходимо строить обширные ветропарки.

Воздействие ветропарков на население проявляется в основном в повышенном уровне шума и стробоскопическом явлении. Шум в основном вызван машинным отделением силовой установки и обтеканием лопастей воздушного винта.

Современные звукоизоляционные конструкции совместно с программами управления силовыми установками снижают уровень шума до безопасного уровня, не превышающего разрешенные нормы.

Стробоскопическое явление возникает из-за вращения пропеллера в солнечную погоду, когда солнце находится низко над горизонтом. При этом в близлежащих населенных пунктах создается неприятный эффект движущихся теней. В этом случае необходимо отключить электростанцию ​​на необходимое время.

Воздействие ветряных электростанций на птиц разнообразно. Одни виды их избегают, другие принимают как часть среды, в которой живут. Основное условие – электростанции не должны строиться в местах большей концентрации птиц или в коридорах их перелета.

Исследования экологов на ветряных электростанциях также показали, что электростанции не влияют на нарушение дикой природы.

Зеленая энергетика (самые свежие новости по теме): Новости возобновляемой и альтернативной энергетики