Kaip veikia generatorius?

Ką nors sugeneruoti reiškia sukurti iš kitų ingredientų. Galite sugalvoti apysaką naudodami idėjų apie jus supantį pasaulį fragmentus; žmonės sukuria savo gyvenimo planus, remdamiesi surinkta informacija iš įvairių šaltinių.

Generatorius, kasdienine kalba, yra subjektas, galintis gaminti energiją, paprastai elektrą, žmogaus pastangoms. Kadangi galia ir energija, deja, negali būti sukurta iš nieko, patys generatoriai turi būti maitinami iš tam tikro tipo išorinio šaltinio - energijos, kuri vėliau nukreipiama į naudingą elektrą. Jei kada nors praleidote laiką stovyklavietėje gerai paruoštų žmonių priklausomoje kajutėje, jums gali būti žinoma dujomis varomo generatoriaus sąvoka. Šiandien egzistuoja įvairių tipų generatoriai, tačiau visi jie remiasi tais pačiais pagrindiniais fizinio generatoriaus darbo principais.

1831 m. Fizikas Michaelas Faraday atrado, kad kai magnetas yra pajudintas vielos ritės viduje, vielos viduje „teka“ elektronai, o šis judėjimas vadinamas elektros srove. Generatorius yra bet kuri mašina, paverčianti energiją elektros srove, tačiau nepaisant šios energijos šaltinio - ar tai būtų anglis, hidro ar vėjo energija - pagrindinė priežastis, dėl kurios susidaro elektros srovė, yra judėjimas magnete srityje.

Tikėtina, kad jūs kažkokiu būdu matėte veikiančius magnetus - galbūt mažus, stačiakampius magnetus, naudojamus namų ir biuro patalpose šaldytuvams įdomiems daiktams pritvirtinti. Ypatinga cilindro formos magneto rūšis, vadinama elektromagnetu, dedama aplink izoliuotų laidžių laidų (pvz., Varinės vielos) ritinių seriją, apvyniotą aplink centrinį veleną. Taigi kiekviena iš šių ritinių yra tarsi žiedas, supantis veleną ir nukreiptas stačiu kampu į ašies ašį, panašiai kaip padangų ir jas laikančios ašies santykis. Kai prie laidų prijungtas velenas sukasi, susidaro srovė, nes cilindrinis elektromagnetas yra už laidų ribų nesisuka kartu su jais, taip nustatydamas santykinį judėjimą tarp magnetinio lauko ir krūvių laidininko viduje viela.

Tas pats nutiktų, jei magnetinio lauko šaltinis judėtų šalia nejudančio laido ar laidų. Nesvarbu, kuris juda, magnetas ar viela (ar abu), jei tarp jų vyksta santykinis, nuolatinis judėjimas.

Kodėl nuolatinė elektros energijos gamyba visada kelia susirūpinimą? Kodėl jūs žinote, kad jūsų gyvenimas bus nutrauktas ir tikriausiai sutriks, jei „maitinimas dings“ daugiau nei vienai dienai? Paprastas atsakymas yra tas, kad nors žmonės gali sukaupti didžiulį kiekį iškastinio kuro, pvz., Gamtinių dujų ir naftos, skirti naudoti kritiniais atvejais, nėra tinkamo būdo kaupti didelius elektros energijos kiekius. Greičiausiai turite žmonijos bandymo saugoti elektrą, kuri yra pasiekiama, versiją, tai yra baterija. Tačiau nors baterijos, kaip ir visa kita technologijų pasaulyje, laikui bėgant stiprėjo ir ilgaamžiškesnės, jos yra jų pajėgumas išlaikyti didžiulius įtampos išteklius, reikalingus ištisiems miestams maitinti, ir modernus ekonomikos.

Dėl to, kad nėra patikimo būdo elektrai kaupti, šiuolaikiniame pasaulyje visada turi būti būdų ją gaminti iš žaliavų. Štai kodėl dauguma įmonių, atsižvelgiant į jų pobūdį, turi atsarginius generatorius, jei nutrūktų miesto aplinkos tiekimas. Nors beisbolo kortelių parduotuvė, prarandanti galią valandai, gali būti katastrofiška, apsvarstykite poveikį intensyvios ligoninės ligoninėje vienetas, kuriame elektra varomos mašinos tiesiogine prasme palaiko žmones gyvus kvėpuodami dėl jų ir kitų gyvybiškai svarbių dalykų funkcijos.

Paveikslėlyje pavaizduokite du didelius kubo formos magnetus, išdėstytus metro atstumu, vienas pietų ašigalis nukreiptas į kito šiaurės ašigalį ir taip sukuria stiprų, adityvų magnetinį lauką. Šis laukas nukreiptas į šiaurės ašigalį ir, jei magnetų galai yra visiškai vertikalūs atsižvelgiant į grindis, magnetinio lauko kryptis yra lygiagreti grindims, tarsi nematomo šūsnis kilimai. Jei laidus laidas, stovintis tiesiai į viršų, perkeliamas per tarpą tarp magnetų ir lieka lygiai 0,5 metrų atstumu nuo kiekvieno laido judėjimas yra statmenas magnetiniam laukui, o srovė generuojama palei viela. Taigi magnetinis laukas, vielos judėjimas ir srovės kryptis (ir vielos) yra abipusiai statmenos.

Svarbus išsiskyrimas iš to yra tai, kad šis magneto-vielos išdėstymas yra puikiai sukurtas, kad būtų užtikrintas pastovus elektros energijos tiekimas tol, kol centrinis velenas ir toliau sukti, judindami cilindrinio magneto viduje suvyniotus laidus taip, kad būtų užtikrintas tolygus srovės srautas per laidus ir į išorinę mašiną, namus ar visą maitinimo šaltinį tinklelis. Apgaulė čia, žinoma, suteikia jėgą velenui suktis. Inžinieriai pagamino įvairių rūšių generatorių, kurie naudoja skirtingus energijos šaltinius.

Elektros generatorius galima suskirstyti į šilumos generatorius, kurie naudoja šilumą elektrai gaminti, ir kinetinius generatorius, kurie naudoja judesio energiją elektrai gaminti. (Atkreipkite dėmesį, kad šiluma, darbas ir energija turi vienodus vienetus - paprastai tai yra džauliai arba jų daugiklis, tačiau kartais kalorijos, ergai ar britų terminiai vienetai [BTU]. Galia yra energija per laiko vienetą ir paprastai išreikšta vatais arba arklio jėgomis.)

Terminiai generatoriai: Iškastinio kuro generatoriai yra pramonės standartas ir varomi deginant anglį, naftą (naftą) ar gamtines dujas. Šių degalų yra daug, tačiau jų nėra daug, ir jie sukelia daugybę aplinkos ir sveikatos problemų, kurios paskatino žmoniją pasiūlyti alternatyvų. Termofikacija apima tokio tipo gamyklų garų išleidimą klientams, kurie garus naudoja savo mažesniems generatoriams. Atominė energija yra branduolio dalijimosi metu išsiskyrusios energijos panaudojimas - „švarus“, bet prieštaringai vertinamas procesas. Gamtinių dujų generatoriai gamina elektrą negamindami garo ir gali būti derinami su garo gamyba. Biomasė augalai, kuriuose netradiciniai daiktai naudojami kaip kuras (pavyzdžiui, mediena ar augalinės medžiagos), XXI amžiaus pradžioje įgavo pagreitį.

Kinetinisgeneratoriai: Dvi pagrindinės kinetinės elektros generatorių rūšys yra hidroelektrinės ir vėjo energija (arba vėjo turbinos). Hidroelektrinės pasukite į vandens srautą, kad suktųsi velenai generatorių viduje. Kadangi nedaug upių ištisus metus teka panašiu į pastovų greitį, dauguma šių įrenginių apima dirbtinius užtvankų sukurtus ežerus (pvz., Midas Nevados pietuose ir Arizonos šiaurėje, suformuotas Hooverio užtvankos), kad srautas per turbinas galėtų būti dirbtinai valdomas atsižvelgiant į plotą poreikiai. Vėjo energija turi pranašumą netrikdyti vietinės žemės ir laukinės gamtos taip, kaip daro dirbtiniai ežerai, tačiau oro yra daug kuriant energiją, yra mažiau efektyvus nei vanduo, be to, ji kelia skirtingo lygio ir greičio problemą vėjas. Nors "vėjo malūnų parkuose" gali būti sukurta keletas turbinų, sujungtų tam tikro lygio turbinoms sukurti galia, vėjo energija, pakankama tiekti elektrą didelėms bendruomenėms, dar nebuvo įmanoma 2018.