Valamit előállítani annyit jelent, mint más összetevőkből létrehozni. Készíthet egy novellát a körülötted lévő világról készített ötletrészletek felhasználásával; az emberek különféle forrásokból összegyűjtött információk alapján generálnak terveket életükre.
A generátor a mindennapi nyelvben olyan entitás, amely képes energiát, általában villamos energiát termelni az emberi törekvésekhez. Mivel az energiát és az energiát sajnos nem lehet a semmiből létrehozni, magukat a generátorokat valamilyen külső forrásból, az energiából kell táplálni, amelyet aztán felhasználható villamos energiába vezetnek. Ha valamikor jól felkészült emberek tulajdonában lévő kabinban töltött időt, akkor ismerheti a gázüzemű generátor fogalmát. Manapság sokféle generátor létezik, de mindegyik ugyanazokra az alapvető fizikai generátor működési elvekre támaszkodik.
Villamos energia előállítása
1831-ben Michael Faraday fizikus felfedezte, hogy amikor egy mágnest egy huzaltekercs belsejében mozgatnak, az elektronok "áramlanak" a vezeték belsejében, ezt a mozgást elektromos áramnak hívják. Generátor minden olyan gép, amely az energiát elektromos árammá alakítja, de függetlenül ennek az energiaforrástól - legyen az szén-, víz- vagy szélenergia - az elektromos áram keletkezésének legfőbb oka a mágnesen belüli mozgás terület.
Valószínűleg láttál valamilyen módon mágneseket működés közben - talán azokat a kicsi, téglalap alakú mágneseket, amelyeket otthoni és irodai környezetben használnak a hűtőszekrényeket érdeklő tárgyak felhelyezéséhez. Egy speciális típusú henger alakú mágnest, elektromágnesnek neveznek, a vezető huzalok (például rézdrót) szigetelt tekercsei körül helyezik el, amelyek egy központi tengely köré vannak tekerve. Ez a sok tekercs tehát olyan, mint egy gyűrű, amely körülveszi a tengelyt, és derékszögben áll a tengely tengelyéhez, hasonlóan a gumiabroncsok és az őket tartó tengelyhez. Amikor a huzalokhoz kapcsolt tengely forog, áram keletkezik, mivel a henger alakú elektromágnes a vezetékeken kívül helyezkedik el nem forog együtt velük, így relatív mozgást hoz létre a mágneses tér és a vezető belsejében levő töltések között huzal.
Ugyanez történne, ha a mágneses tér forrása egy álló vezeték vagy vezetékek közelében mozogna. Nem számít, melyik mozog, a mágnes vagy a vezeték (vagy mindkettő), mindaddig, amíg viszonylagos, folyamatos mozgás van közöttük.
Az elektromos generátor: miért?
Miért mindig aggódik a folyamatos villamosenergia-termelés? Miért van az, hogy tudod, hogy az életed megszakad és valószínűleg megszakad, ha "az áram kialszik" több mint egy napig? Az egyszerű válasz az, hogy bár az emberek óriási mennyiségű fosszilis tüzelőanyagot, például földgázt és olajat tárolhatnak vészhelyzetben történő felhasználásra, nincs jó módszer nagy mennyiségű villamos energia tárolására. Valószínűleg van egy változata az emberiség legjobb kísérletéről, hogy elérhető távolságban tárolja az áramot, amely egy akkumulátor. De bár az akkumulátorok, mint minden más a technológia világában, idővel erősebbé és hosszabb élettartamúvá váltak, mégis rendkívül korlátozott azon képességük szempontjából, hogy fenntartsák az egész városok áramellátásához szükséges hatalmas feszültségkimeneteket, és modernek gazdaságok.
Ennek eredményeként, mivel a modern világban nincs megbízható módszer az áram tárolására, mindig meg kell találni a nyersanyagokból történő előállítás módját. Éppen ezért a legtöbb vállalkozásnak jellegétől függően rendelkezik tartalék generátorokkal arra az esetre, ha a környező városellátás megszakadna. Míg egy baseballkártya-üzlet, amely egy órára elveszíti az áramellátását, nem lehet katasztrofális, vegye figyelembe a kórházi intenzív ellátás hatásait egység, amelyben az elektromos meghajtású gépek szó szerint életben tartják az embereket azáltal, hogy nekik és más létfontosságúaknak lélegzik funkciókat.
A villamos energia fizikája
Képezzen két nagy, kocka alakú mágnest, amelyek egymástól egy méterre helyezkednek el, az egyik déli pólusa a másik északi pólusa felé néz, és ezáltal erős, additív mágneses teret hoz létre közöttük. Ez a mező az északi pólus felé mutat, és ha a mágnesek végei tökéletesen függőlegesek a padlóhoz viszonyítva a mágneses tér iránya párhuzamos a padlóval, mint egy láthatatlan halom szőnyegek. Ha egyenesen felfelé álló vezetéket mozgatnak a mágnesek közötti térben, és pontosan 0,5 marad méterenként mindegyikre a vezeték mozgása merőleges a mágneses mezőre, és az áram a huzal. A mágneses mező, a vezeték mozgása és az áram iránya (és a vezetéké) tehát egymásra merőlegesek.
Ennek fontos elvonása, hogy ez a mágnes-vezeték elrendezés tökéletesen ki van alakítva, hogy egyenletes áramellátást generáljon, amíg a központi tengely továbbra is forgatni, a henger alakú mágnes belsejébe tekercselt huzalokat úgy mozgatni, hogy biztosítsa az egyenletes áramlást a vezetékeken keresztül, és egy külső gépig, otthoni vagy teljes áramig rács. A trükk itt természetesen a tengely forogásának energiáját biztosítja. A mérnökök különféle típusú generátorokat gyártottak, amelyek különböző áramforrásokat használnak.
Generátorok típusai
Az elektromos generátorokat fel lehet osztani hőgenerátorokra, amelyek hőt használnak az áramtermelésre, és kinetikus generátorokra, amelyek a mozgás energiáját használják fel villamos energia előállítására. (Vegye figyelembe, hogy a hőnek, a munkának és az energiának ugyanazok az egységei vannak - általában joule vagy annak többszöröse, de néha kalória, erg vagy brit hőegység [BTU]. Az energia időegységenkénti energia, és általában wattban vagy lóerőben adódik.)
Hőgenerátorok: A fosszilis üzemanyag-generátorok az ipari szabványok, amelyeket szén, kőolaj (kőolaj) vagy földgáz elégetésével működtetnek. Ezek az üzemanyagok bőségesek, de végesek, és számos környezeti és egészségügyi problémát okoznak, amelyek arra ösztönözték az emberiséget, hogy alternatívákat találjon ki. Kapcsolt energiatermelés magában foglalja az ilyen típusú üzemek hulladékgőzének vezetését azoknak az ügyfeleknek, akik a gőzt saját kisebb generátoraikhoz használják. Atomenergia a maghasadás során felszabaduló energia hasznosítása "tiszta", de ellentmondásos folyamat. Földgáz a generátorok villamos energiát termelnek gőztermelés nélkül, és kombinálhatók gőztermeléssel. Biomassza azok a növények, amelyekben nem hagyományos termékeket (például fát vagy növényi anyagokat) használnak üzemanyagként, a 21. század elején nyertek lendületet.
Kinetikusgenerátorok: A kinetikus villamosenergia-termelők két fő típusa a vízierőművek és a szélenergia (vagy a szélturbinák). Vízierőművek támaszkodjon a víz áramlására a tengelyek forgatásához a generátorokban. Mivel kevés folyó folyik egész évben, bármi is hasonlít egy állandó sebességre, ezeknek a létesítményeknek a nagy része a gátak által létrehozott mesterséges tavak (például a tó Mead Nevada déli részén és Arizona északi részén, amelyet a Hoover-gát képez), hogy a turbinákon átáramlás mesterségesen manipulálható legyen a területnek megfelelően igények. Szélenergia előnye, hogy a helyi tavakat és élővilágot nem zavarja ugyanúgy, mint a mesterséges tavak, de a levegő sok kevésbé hatékony, mint a víz az áramtermelésben, és a változó sebességű és sebességű problémát is magában hordozza szél. Míg a "szélmalomfarmok" számos, egymással összekapcsolt turbinát vonhatnak magukba, hogy létrehozzanak egy bizonyos szintet A szélerőművek elegendőek ahhoz, hogy áramot biztosítsanak a jelentős közösségek számára, még nem volt megvalósítható 2018.