Как работает генератор?

Создать что-то - значит создать это из других ингредиентов. Вы можете создать небольшой рассказ, используя отрывки из представлений об окружающем мире; люди создают планы своей жизни на основе информации, которую они собирают из различных источников.

Генератор, говоря обыденным языком, - это объект, способный производить энергию, обычно электричество, для нужд человека. Поскольку энергия и энергия, к сожалению, не могут быть созданы из ничего, сами генераторы должны питаться от какого-либо внешнего источника, энергия, которая затем преобразуется в полезную электроэнергию. Если вы когда-либо проводили время в кемпинге в хижине, принадлежащей хорошо подготовленным людям, возможно, вы знакомы с концепцией газового генератора. Сегодня существует множество типов генераторов, но все они основаны на одних и тех же фундаментальных принципах работы физических генераторов.

В 1831 году физик Майкл Фарадей обнаружил, что когда магнит перемещается внутри катушки с проволокой, электроны «текут» внутри проволоки, и это движение называется электрическим током. Генератор - это любая машина, преобразующая энергию в электрический ток, но независимо от источника этой энергии - будь то уголь, гидроэнергетика или ветер - основная причина генерации электрического тока связана с движением внутри магнитного поля. поле.

Скорее всего, вы видели магниты в действии каким-то образом - возможно, маленькие прямоугольные магниты, используемые в домашних и офисных помещениях, чтобы прикрепить предметы, представляющие интерес, к холодильникам. Особый вид цилиндрического магнита, называемый электромагнитом, размещается вокруг ряда изолированных катушек проводящего провода (например, медной проволоки), намотанных вокруг центрального вала. Таким образом, каждая из этих многочисленных катушек подобна кольцу, окружающему вал и ориентированному под прямым углом к ​​оси вала, во многом как отношение шин к оси, которая их удерживает. Когда вал, соединенный с проводами, вращается, возникает ток, потому что цилиндрический электромагнит вне проводов не вращается вместе с ними, тем самым устанавливая относительное движение между магнитным полем и зарядами внутри проводника. провод.

То же самое произошло бы, если бы источник магнитного поля двигался поблизости от неподвижного провода или проводов. Неважно, что движется, магнит или проволока (или и то, и другое), если между ними существует относительное постоянное движение.

Почему постоянное производство электроэнергии всегда вызывает беспокойство? Почему вы знаете, что ваша жизнь будет прервана и, вероятно, нарушена, если «электричество отключится» более чем на день или около того? Простой ответ заключается в том, что, хотя люди могут хранить огромное количество ископаемого топлива, такого как природный газ и нефть, для использования в чрезвычайных ситуациях, нет хорошего способа хранить большое количество электроэнергии. У вас, скорее всего, есть лучшая попытка человечества хранить электричество в пределах досягаемости, а именно аккумулятор. Но хотя батареи, как и все остальное в мире технологий, со временем стали более мощными и долговечными, они чрезвычайно ограничены с точки зрения их способности выдерживать такие огромные выходы напряжения, которые необходимы для питания целых городов и современных экономики.

В связи с отсутствием надежного способа хранения электроэнергии в современном мире всегда должны быть способы производства ее из сырья. Вот почему большинство предприятий, в зависимости от их характера, имеют резервные генераторы на случай прерывания электроснабжения в окружающем городе. Хотя потеря электричества в магазине бейсбольных карточек на час не может быть катастрофой, подумайте о последствиях в больнице интенсивной терапии. блок, в котором электрические машины буквально поддерживают жизнь людей, дыша для них и других жизненно важных функции.

Представьте два больших кубических магнита, расположенных на расстоянии метра друг от друга, один из которых южным полюсом обращен к северному полюсу другого и, таким образом, создает между ними сильное аддитивное магнитное поле. Это поле указывает на северный полюс, и, если концы магнитов идеально вертикальны в по отношению к полу направление магнитного поля параллельно полу, как стопка невидимых ковры. Если проводящий провод, стоящий прямо вверх, перемещается через пространство между магнитами и остается ровно 0,5 метров от каждого, движение провода перпендикулярно магнитному полю и ток генерируется вдоль провод. Таким образом, магнитное поле, движение провода и направление тока (и провода) взаимно перпендикулярны.

Важным выводом из этого является то, что это расположение магнитных проводов идеально настроено для выработки стабильной подачи электричества, пока центральный вал продолжает двигаться. вращать, перемещая провода, намотанные внутри цилиндрического магнита, таким образом, чтобы обеспечить постоянный поток тока через провода и к внешней машине, дому или всей мощности сетка. Уловка здесь, конечно же, заключается в том, чтобы дать валу мощность для вращения. Инженеры создали множество различных типов генераторов, использующих разные источники энергии.

Электрические генераторы можно разделить на тепловые генераторы, которые используют тепло для выработки электричества, и кинетические генераторы, которые используют энергию движения для производства электричества. (Обратите внимание, что тепло, работа и энергия имеют одни и те же единицы - обычно джоули или кратные им единицы, но иногда калории, эрг или британские тепловые единицы [БТЕ]. Мощность - это энергия в единицу времени и обычно выражается в ваттах или лошадиных силах.)

Тепловые генераторы: Генераторы на ископаемом топливе являются отраслевым стандартом и работают на угле, нефти (нефти) или природном газе. Этих видов топлива много, но они ограничены, и они создают множество проблем для окружающей среды и здоровья, которые побудили человечество придумать альтернативы. Когенерация включает в себя отвод отработанного пара от таких установок клиентам, которые используют пар для своих собственных небольших генераторов. Атомная энергия это использование энергии, высвобождающейся во время ядерного деления, «чистый», но неоднозначный процесс. Натуральный газ генераторы производят электричество без производства пара и могут сочетаться с производством пара. Биомасса растения, в которых нетрадиционные предметы используются в качестве топлива (например, древесина или растительный материал), получили распространение в начале 21 века.

Кинетическийгенераторы: Двумя основными типами кинетических генераторов электроэнергии являются гидроэлектростанции и ветряная энергия (или ветряные турбины). Гидроэлектростанции полагайтесь на поток воды, чтобы вращать валы внутри генераторов. Поскольку немногие реки текут в течение года с хоть сколько-нибудь стабильной скоростью, большинство из этих сооружений включает искусственные озера, созданные плотинами (например, Lake Мид в южной Неваде и северной Аризоне, образованный плотиной Гувера), чтобы поток через турбины можно было искусственно регулировать в соответствии с площадью потребности. Ветровая энергия имеет то преимущество, что не наносит ущерба местным землям и животным, как искусственные озера, но воздух намного менее эффективен, чем вода при выработке энергии, а также несет в себе проблему различных уровней и скоростей ветер. В то время как "ветряные фермы" могут включать в себя несколько турбин, соединенных вместе, чтобы создать определенный уровень мощность, ветровая энергия, достаточная для обеспечения электричеством крупных населенных пунктов, еще не была возможна на 2018.