Kā darbojas ģenerators?

Lai kaut ko ģenerētu, tas ir jāizveido no citām sastāvdaļām. Jūs varētu ģenerēt īsu stāstu, izmantojot ideju fragmentus par apkārtējo pasauli; cilvēki ģenerē savas dzīves plānus, pamatojoties uz informāciju, ko viņi apkopo no dažādiem avotiem.

Ģenerators ikdienas valodā ir vienība, kas spēj radīt enerģiju, parasti elektrību cilvēku centieniem. Tā kā jaudu un enerģiju diemžēl nevar radīt no nekā, pašiem ģeneratoriem jābūt darbināmiem ar kaut kādu ārēju avotu, enerģiju, kas pēc tam tiek novadīta izmantojamā elektrībā. Ja esat kādreiz pavadījis laiku, kempingojot labi sagatavotu cilvēku kajītē, jūs, iespējams, esat iepazinies ar ģeneratoru, kas darbināms ar gāzi. Mūsdienās pastāv dažādi ģeneratoru veidi, taču visi tie paļaujas uz vieniem un tiem pašiem fizisko ģeneratoru pamatprincipiem.

1831. gadā fiziķis Maikls Faradejs atklāja, ka, pārvietojot magnētu stieples spoles iekšpusē, stieples iekšpusē "plūst" elektroni, ar šo kustību sauc elektrisko strāvu. Ģenerators ir jebkura mašīna, kas pārveido enerģiju elektriskā strāvā, bet neatkarīgi no šīs enerģijas avota - vai tas būtu ogles, hidroelektroenerģija vai vēja enerģija - galvenais iemesls, kāpēc tiek radīta elektriskā strāva, ir kustība magnētā laukā.

Visticamāk, jūs kaut kādā veidā esat redzējuši magnētus darbībā - iespējams, mazos, taisnstūrveida magnētus, kas tiek izmantoti mājas un biroja apstākļos, lai piestiprinātu ledusskapjiem interesējošus priekšmetus. Īpaša veida cilindra formas magnēts, ko sauc par elektromagnētu, tiek novietots ap virkni izolētu vadu (piemēram, vara stieples) ruļļu, kas ir aptīti ap centrālo vārpstu. Katra no šīm daudzajām spolēm ir kā gredzens, kas apņem vārpstu un ir vērsts taisnā leņķī pret vārpstas asi, līdzīgi kā riepu attiecība pret asi, kas tās notur. Kad vadiem pievienotā vārpsta griežas, rodas strāva, jo cilindriskais elektromagnēts atrodas ārpus vadiem negriežas kopā ar tiem, tādējādi izveidojot relatīvu kustību starp magnētisko lauku un lādiņiem vadīšanas iekšpusē vads.

Tas pats notiktu, ja magnētiskā lauka avots pārvietotos stacionāra stieples vai vadu tuvumā. Nav svarīgi, kurš kustas, magnēts vai vads (vai abi), ja vien starp tiem notiek relatīva, nepārtraukta kustība.

Kāpēc notiekošā elektroenerģijas ražošana vienmēr uztrauc? Kāpēc jūs zināt, ka jūsu dzīve tiks pārtraukta un, iespējams, traucēta, ja "strāvas padeve izdziest" ilgāk par dienu vai ilgāk? Vienkāršā atbilde ir tāda, ka, lai gan cilvēki var uzglabāt milzīgu daudzumu fosilā kurināmā, piemēram, dabasgāzi un eļļu, ko izmantot ārkārtas situācijās, nav laba veida, kā uzglabāt lielu daudzumu elektrības. Jums, visticamāk, ir versija par cilvēces labāko mēģinājumu uzglabāt elektrību sasniedzamā attālumā, kas ir akumulators. Bet, lai gan baterijas, tāpat kā viss pārējais tehnoloģiju pasaulē, laika gaitā ir kļuvušas spēcīgākas un ilgstošākas, tās ir ārkārtīgi ierobežota attiecībā uz to spēju uzturēt tādu masveida sprieguma izvadi, kas vajadzīgs veselu pilsētu un modernu enerģiju nodrošināšanai ekonomikas.

Tā kā mūsdienu pasaulē nav droša veida elektrības uzkrāšanai, vienmēr ir jābūt veidiem, kā to ražot no izejvielām. Tāpēc lielākajai daļai uzņēmumu atkarībā no to veida ir rezerves ģeneratori, ja tiek pārtraukta apkārtējās pilsētas piegāde. Kaut arī beisbola karšu veikals, kas zaudē strāvu uz stundu, var nebūt katastrofāls, apsveriet sekas slimnīcas intensīvajā terapijā vienība, kurā ar elektrību darbināmas mašīnas burtiski uztur cilvēkus dzīvus, elpojot viņus un citus svarīgus funkcijas.

Attēlojiet divus lielus, kuba formas magnētus, kas izvietoti metru attālumā viens no otra, ar tā dienvidu polu vērstu pret otra ziemeļu polu un tādējādi izveidojot spēcīgu, piedevu magnētisko lauku starp tiem. Šis lauks norāda uz ziemeļu polu un, un, ja magnētu gali ir pilnīgi vertikāli attiecībā pret grīdu magnētiskā lauka virziens ir paralēls grīdai kā neredzama kaudze paklāji. Ja vadu vads, kas stāv taisni uz augšu, tiek pārvietots pa atstarpi starp magnētiem un paliek tieši 0,5 metru attālumā no katra, stieples kustība ir perpendikulāra magnētiskajam laukam, un gar vads. Magnētiskais lauks, stieples kustība un strāvas virziens (un stieples virziens) tādējādi ir savstarpēji perpendikulāri.

Svarīgākais no tā ir tas, ka šis magnēta-stieples izvietojums ir lieliski izveidots, lai radītu vienmērīgu elektroenerģijas piegādi, kamēr centrālā vārpsta turpina griezties, pārvietojot cilindriskā magnēta iekšpusē saritinātos vadus tā, lai nodrošinātu vienmērīgu strāvas plūsmu caur vadiem un uz ārēju mašīnu, māju vai visu strāvu režģis. Triks šeit, protams, nodrošina spēku vārpstas griešanai. Inženieri ir ražojuši dažādus dažādu veidu ģeneratorus, kas izmanto dažādus enerģijas avotus.

Elektriskos ģeneratorus var iedalīt siltuma ģeneratoros, kas elektroenerģijas ražošanai izmanto siltumu, un kinētiskajos ģeneratoros, kas izmanto kustības enerģiju elektroenerģijas ražošanai. (Ņemiet vērā, ka siltumam, darbam un enerģijai ir vienādas vienības - parasti džouli vai to daudzkārtne, bet dažreiz kalorijas, ergi vai Lielbritānijas termiskās vienības [BTU]. Jauda ir enerģija laika vienībā, un tā parasti ir vatos vai zirgspēkos.)

Siltuma ģeneratori: Fosilā kurināmā ģeneratori ir nozares standarts, un tos darbina ar ogļu, naftas (naftas) vai dabasgāzes sadedzināšanu. Šīs degvielas ir daudz, bet ierobežotas, un tās rada virkni vides un veselības problēmu, kas ir pamudinājušas cilvēci nākt klajā ar alternatīvām. Koģenerācija Tvaika novadīšana no šāda veida iekārtām ir saistīta ar klientiem, kuri izmanto tvaiku saviem mazākajiem ģeneratoriem. Kodolenerģija ir kodola dalīšanās laikā izdalītās enerģijas izmantošana, "tīrs", bet strīdīgs process. Dabasgāze ģeneratori ražo elektrību, neradot tvaiku, un tos var apvienot ar tvaika ražošanu. Biomasa augi, kuros par kurināmo tiek izmantoti netradicionāli priekšmeti (piemēram, koks vai augu vielas), 21. gadsimta sākumā ir ieguvuši apgriezienus.

Kinētisksģeneratori: Divi galvenie kinētiskās elektrības ģeneratoru veidi ir hidroelektrostacijas un vēja enerģija (vai vēja turbīnas). Hidroelektrostacijas paļaujieties uz ūdens plūsmu, lai pagrieztu vārpstas ģeneratoru iekšpusē. Tā kā visa gada garumā ir maz upju, kas līdzinās vienmērīgam ātrumam, lielākā daļa šo objektu ietver mākslīgos ezerus, ko rada aizsprosti (piemēram, ezers). Pļava Nevadas dienvidos un Arizonas ziemeļos, ko veido Hūvera aizsprosts), lai plūsmu pāri turbīnām varētu mākslīgi manipulēt atbilstoši apgabalam vajadzībām. Vēja enerģija ir tā priekšrocība, ka netraucē vietējo zemi un savvaļas dzīvniekus tāpat kā mākslīgie ezeri, bet gaiss ir daudz mazāk efektīvs nekā ūdens enerģijas ražošanā, un tas rada arī dažāda līmeņa un ātruma problēmu vējš. Lai gan "vējdzirnavu saimniecībās" var būt iesaistītas vairākas turbīnas, kas savienotas, lai izveidotu noteiktu līmeni jauda, ​​vēja enerģija, kas ir pietiekama, lai nodrošinātu elektrību lielām kopienām, vēl nebija iespējama 2018.