איך עובד גנרטור?

ליצור משהו זה ליצור אותו ממרכיבים אחרים. אתה יכול ליצור סיפור קצר באמצעות קטעי רעיונות על העולם סביבך; אנשים מייצרים תוכניות לחייהם על סמך מידע שהם אוספים ממגוון מקורות.

גנרטור, בשפת היומיום, הוא ישות המסוגלת לייצר כוח, בדרך כלל חשמל, למאמצים אנושיים. מכיוון שלא ניתן, למרבה הצער, ליצור כוח ואנרגיה יש מאין, על הגנרטורים עצמם להיות מופעלים על ידי מקור חיצוני כלשהו, ​​אנרגיה המועברת לאחר מכן לחשמל שמיש. אם אי פעם ביליתם בקמפינג בבקתה בבעלות אנשים מוכנים היטב, יתכן שתכירו את הרעיון של גנרטור המופעל בגז. כיום קיימים מגוון סוגים של גנרטורים, אך כולם מסתמכים על אותם עקרונות עבודה בסיסיים של גנרטור פיזי.

בשנת 1831, הפיזיקאי מיכאל פאראדיי גילה שכאשר מגנט נע בתוך סליל חוט, אלקטרונים "זורמים" בתוך החוט, כאשר התנועה הזו נקראת זרם חשמלי. גנרטור הוא כל מכונה הממירה אנרגיה לזרם חשמלי, אך ללא קשר למקור האנרגיה הזו - יהיה זה פחם, הידרו או אנרגיית רוח - הסיבה האולטימטיבית שנוצר זרם חשמלי היא באמצעות תנועה בתוך מגנט שדה.

סביר להניח שראיתם מגנטים בפעולה כלשהי - אולי המגנטים הקטנים והלבניים המשמשים בהגדרות הבית והמשרד להדבקת חפצים מעניינים על מקררים. סוג מיוחד של מגנט בצורת גליל, הנקרא אלקטרומגנט, ממוקם סביב סדרת סלילי בידוד של חוט מוליך (כגון חוט נחושת) העטופים סביב פיר מרכזי. כל אחד מהסלילים הרבים הללו, אם כן, הוא כמו טבעת המקיפה את הפיר ומכוונת בזווית ישרה לציר הפיר, בדומה ליחס הצמיגים לסרן המחזיק אותם. כאשר הפיר המחובר לחוטים מסתובב נוצר זרם מכיוון שהאלקטרומגנט הגלילי מחוץ לחוטים אינו מסתובב יחד איתם, ובכך קובע תנועה יחסית בין שדה מגנטי ונטען בתוך המוליך חוּט.

אותו דבר היה קורה אם מקור השדה המגנטי נע בסביבת חוט נייח או חוטים נייחים. לא משנה איזה נע, המגנט או החוט (או שניהם), כל עוד יש תנועה יחסית ומתמשכת ביניהם.

מדוע ייצור החשמל המתמשך הוא תמיד דאגה? מדוע אתה יודע שחייך יופרעו וכנראה יופרעו אם "הכוח ייכבה" במשך יותר מיום לערך? התשובה הפשוטה היא שבעוד שבני אדם יכולים לאגור כמויות אדירות של דלקים מאובנים כמו גז טבעי ונפט לשימוש במקרי חירום, אין דרך טובה לאגור כמויות גדולות של חשמל. סביר להניח שיש לך גרסה לניסיון הטוב ביותר של האנושות לאגור חשמל בהישג יד, שהוא סוללה. אך בעוד שהסוללות, כמו כל דבר אחר בעולם הטכנולוגיה, גדלו יותר ויותר לאורך זמן, הן כן מוגבלת ביותר מבחינת יכולתם לקיים את סוג תפוקות המתח המסיביות הנדרשות להפעלת ערים שלמות ומודרניות כלכלות.

כתוצאה מכך שאין דרך אמינה לאחסון חשמל, בעולם המודרני, חייבות להיות תמיד דרכים לייצר אותו מחומרי גלם. זו הסיבה שלרוב העסקים, בהתאם לאופי שלהם, יש מחוללי גיבויים למקרה שההיצע הסביבתי בעיר יופרע. אמנם חנות כרטיסי בייסבול שמאבדת כוח למשך שעה עשויה לא להיות הרת אסון, אך שקול את ההשפעות בטיפול נמרץ בבית חולים. יחידה בה מכונות המופעלות באמצעות חשמל מחזיקות אנשים בחיים באמצעות נשימה עבורם וחיוניים אחרים פונקציות.

תאר לעצמך שני מגנטים גדולים בצורת קובייה המונחים זה מזה מטר, האחד כאשר הקוטב הדרומי שלו פונה לקוטב הצפוני של השני ובכך יוצר שדה מגנטי חזק ותוסף ביניהם. שדה זה מצביע לעבר הקוטב הצפוני, ואם קצות המגנטים אנכיים לחלוטין ביחס לרצפה, כיוון השדה המגנטי מקביל לרצפה, כמו ערימה של בלתי נראה שטיחים. אם חוט מוליך העומד ישר מועבר דרך הרווח שבין המגנטים ונשאר בדיוק 0.5 מטרים מכל אחד, תנועת החוט מאונכת לשדה המגנטי והזרם נוצר לאורך חוּט. השדה המגנטי, תנועת החוטים וכיוון הזרם (וזה של החוט) הם בניצב זה לזה.

ההסרה החשובה מכך היא שסידור חוט המגנטים הזה מוגדר באופן מושלם לייצור אספקה ​​קבועה של חשמל כל עוד הפיר המרכזי ממשיך לסובב, להזיז את החוטים המסולסלים בתוך המגנט הגלילי באופן שיבטיח זרימה קבועה של זרם דרך החוטים ולמכונה חיצונית, כוח ביתי או שלם רֶשֶׁת. הטריק כאן, כמובן, הוא מתן הכוח לסיבוב הפיר. מהנדסים ייצרו מגוון סוגים שונים של גנרטורים המשתמשים במקורות כוח שונים.

ניתן לחלק גנרטורים חשמליים לגנרטורים תרמיים, המשתמשים בחום לייצור חשמל, ולגנרטורים קינטיים, המשתמשים באנרגיית התנועה לייצור חשמל. (שימו לב שלכל החום, העבודה והאנרגיה יש אותן יחידות - בדרך כלל ג'אול או מכפל שלהן, אך לפעמים קלוריות, ארגזים או יחידות תרמיות בריטיות [BTU]. כוח הוא אנרגיה ליחידת זמן והוא בדרך כלל בוואט או בכוח סוס.)

גנרטורים תרמיים: מחוללי דלקים מאובנים הם הסטנדרט בתעשייה ומופעלים על ידי שריפת פחם, נפט (נפט) או גז טבעי. דלקים אלה הם בשפע אך סופי, והם יוצרים שורה של בעיות סביבתיות ובריאותיות שדרבן את האנושות להמציא אלטרנטיבות. קוגנרציה כרוך בצנרת של אדים מפסולת מסוג זה ללקוחות המשתמשים בקיטור לגנרטורים קטנים יותר משלהם. כוח גרעיני הוא רתימת האנרגיה המשתחררת במהלך ביקוע גרעיני, תהליך "נקי" אך שנוי במחלוקת. גז טבעי גנרטורים מייצרים חשמל מבלי לייצר קיטור וניתן לשלבם עם ייצור קיטור. ביומסה צמחים, בהם משמשים פריטים לא מסורתיים כדלק (כגון עץ או חומר צמחי), תפסו תאוצה בתחילת המאה ה -21.

קִינֵטִיגנרטורים: שני הסוגים העיקריים של מחוללי חשמל קינטיים הם תחנות הידרואלקטריות וכוח רוח (או טורבינות רוח). מפעלים הידרואלקטריים להסתמך על זרם המים כדי לסובב את הפירים בתוך הגנרטורים. מכיוון שמעט נהרות זורמים לאורך השנה בכל דבר הדומה לקצב יציב, מרבית המתקנים הללו כוללים אגמים מלאכותיים שנוצרו על ידי סכרים (כגון אגם. מיד בדרום נבאדה ובצפון אריזונה, שנוצר על ידי סכר הובר) כך שניתן יהיה לתפעל באופן מלאכותי את הזרימה על פני הטורבינות. צרכי. אנרגיית רוח יש יתרון בכך שלא משבשים את האדמה ואת חיות הבר המקומיות באותו אופן כמו אגמים מלאכותיים, אבל האוויר הוא הרבה יעיל פחות ממים בהפקת חשמל, והוא גם נושא את הבעיה של רמות ומהירויות משתנות רוּחַ. בעוד "חוות טחנות רוח" יכולות לכלול מספר טורבינות המקושרות זו לזו כדי ליצור רמה מסוימת של כוח, כוח רוח המספק לספק חשמל ליישובים נכבדים עדיין לא היה אפשרי נכון להיום 2018.