เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทำงานอย่างไร?

การสร้างบางสิ่งคือการสร้างจากส่วนผสมอื่น คุณอาจสร้างเรื่องสั้นโดยใช้ตัวอย่างแนวคิดเกี่ยวกับโลกรอบตัวคุณ ผู้คนสร้างแผนสำหรับชีวิตของตนโดยอาศัยข้อมูลที่รวบรวมจากแหล่งต่างๆ

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าในภาษาที่ใช้ในชีวิตประจำวันเป็นหน่วยงานที่สามารถผลิตพลังงาน ซึ่งมักจะเป็นไฟฟ้า สำหรับความพยายามของมนุษย์ เนื่องจากพลังงานและพลังงานไม่สามารถสร้างขึ้นจากความว่างเปล่าได้ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเองจึงต้องได้รับพลังงานจากแหล่งภายนอกบางชนิด พลังงานที่จะถูกส่งต่อไปยังกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้ หากคุณเคยใช้เวลาตั้งแคมป์ในห้องโดยสารที่มีเจ้าของพร้อมเป็นอย่างดี คุณอาจคุ้นเคยกับแนวคิดเรื่องเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ใช้แก๊ส ปัจจุบันมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายประเภท แต่ทั้งหมดขึ้นอยู่กับหลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าทางกายภาพพื้นฐานที่เหมือนกัน

ในปี ค.ศ. 1831 นักฟิสิกส์ Michael Faraday ค้นพบว่าเมื่อแม่เหล็กเคลื่อนที่อยู่ภายในขดลวด อิเล็กตรอนจะ "ไหล" ภายในเส้นลวด โดยการเคลื่อนที่นี้เรียกว่ากระแสไฟฟ้า เครื่องกำเนิดไฟฟ้าคือเครื่องใดๆ ที่แปลงพลังงานเป็นกระแสไฟฟ้า แต่ไม่ว่าแหล่งที่มาของพลังงานนี้จะเป็นอย่างไรก็ตาม ถ่านหิน พลังน้ำ หรือพลังงานลม – สาเหตุสูงสุดที่กระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นคือการเคลื่อนที่ภายในสนามแม่เหล็ก สนาม

ในทุกโอกาส คุณเคยเห็นแม่เหล็กทำงานอยู่บ้าง – บางทีแม่เหล็กรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดเล็กที่ใช้ในการตั้งค่าที่บ้านและที่ทำงานเพื่อติดรายการที่น่าสนใจกับตู้เย็น แม่เหล็กรูปทรงกระบอกชนิดพิเศษที่เรียกว่าแม่เหล็กไฟฟ้า ถูกวางไว้รอบขดลวดฉนวนของลวดนำไฟฟ้า (เช่น ลวดทองแดง) ที่พันรอบแกนกลาง ขดลวดจำนวนมากเหล่านี้แต่ละอันก็เหมือนกับวงแหวนที่ล้อมรอบเพลาและจัดวางในมุมฉากกับแกนของเพลา เหมือนกับความสัมพันธ์ของยางกับเพลาที่ยึด เมื่อเพลาที่เชื่อมต่อกับสายไฟหมุน กระแสจะถูกสร้างขึ้น เนื่องจากแม่เหล็กไฟฟ้าทรงกระบอกด้านนอกสายไฟ ไม่หมุนไปพร้อมกับพวกมัน ทำให้เกิดการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างสนามแม่เหล็กกับประจุภายในตัวนำไฟฟ้า ลวด

สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นหากแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กเคลื่อนตัวไปในบริเวณใกล้เคียงกับลวดหรือสายไฟที่อยู่กับที่ ไม่สำคัญว่าสิ่งใดกำลังเคลื่อนที่ แม่เหล็กหรือลวด (หรือทั้งสองอย่าง) ตราบใดที่มีการเคลื่อนไหวสัมพัทธ์และต่อเนื่องระหว่างกัน

เหตุใดการผลิตไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องจึงเป็นปัญหาเสมอ ทำไมคุณถึงรู้ว่าชีวิตของคุณจะถูกขัดจังหวะและอาจหยุดชะงักหาก "ไฟดับ" นานกว่าหนึ่งวัน? คำตอบง่ายๆ คือ ในขณะที่มนุษย์สามารถเก็บเชื้อเพลิงฟอสซิลจำนวนมหาศาล เช่น ก๊าซธรรมชาติและน้ำมันไว้ใช้ในกรณีฉุกเฉิน แต่ไม่มีวิธีที่ดีในการจัดเก็บไฟฟ้าปริมาณมาก คุณน่าจะมีความพยายามอย่างดีที่สุดของมนุษย์รุ่นหนึ่งในการเก็บไฟฟ้าไว้ใกล้มือ ซึ่งเป็นแบตเตอรี่ แต่ในขณะที่แบตเตอรี่ก็เหมือนกับทุกสิ่งทุกอย่างในโลกของเทคโนโลยี ที่เติบโตขึ้นอย่างมีศักยภาพและใช้งานได้ยาวนานขึ้นเมื่อเวลาผ่านไป มีข้อ จำกัด อย่างมากในแง่ของความสามารถในการรักษาชนิดของเอาต์พุตแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่จำเป็นสำหรับเมืองทั้งเมืองและความทันสมัย เศรษฐกิจ

เนื่องจากไม่มีวิธีการจัดเก็บไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ ในโลกสมัยใหม่จึงต้องมีวิธีการผลิตไฟฟ้าจากวัตถุดิบอยู่เสมอ นี่คือเหตุผลที่ธุรกิจส่วนใหญ่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสำรองในกรณีที่อุปทานของเมืองโดยรอบถูกขัดจังหวะโดยขึ้นอยู่กับลักษณะของพวกเขา แม้ว่าร้านขายการ์ดเบสบอลจะสูญเสียอำนาจไปเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงอาจไม่เป็นหายนะ แต่ให้พิจารณาผลกระทบในการดูแลผู้ป่วยหนักในโรงพยาบาล หน่วยที่เครื่องจักรที่ใช้พลังงานไฟฟ้าทำให้ผู้คนมีชีวิตอยู่โดยการหายใจเพื่อพวกเขาและส่วนสำคัญอื่น ๆ ฟังก์ชั่น.

ลองนึกภาพแม่เหล็กรูปลูกบาศก์ขนาดใหญ่สองอันวางห่างกันหนึ่งเมตร โดยอันหนึ่งมีขั้วใต้หันไปทางขั้วเหนือของอีกอันหนึ่ง ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กที่เสริมแรงระหว่างแม่เหล็กทั้งสอง สนามนี้ชี้ไปทางขั้วโลกเหนือและถ้าปลายแม่เหล็กอยู่ในแนวตั้งอย่างสมบูรณ์ใน สัมพันธ์กับพื้นทิศทางสนามแม่เหล็กขนานกับพื้นเหมือนกองที่มองไม่เห็น พรม. หากลวดนำไฟฟ้าตั้งตรงขึ้นถูกเคลื่อนผ่านช่องว่างระหว่างแม่เหล็กและยังคงเป็น 0.5 exactly จากแต่ละเมตร การเคลื่อนที่ของเส้นลวดจะตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กและกระแสจะถูกสร้างขึ้นตาม along ลวด สนามแม่เหล็ก การเคลื่อนที่ของเส้นลวด และทิศทางกระแส (และของเส้นลวด) จึงตั้งฉากกัน

สิ่งสำคัญจากสิ่งนี้คือการจัดวางลวดแม่เหล็กนี้ได้รับการตั้งค่าอย่างสมบูรณ์แบบเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้าที่สม่ำเสมอตราบเท่าที่แกนกลางยังคงดำเนินต่อไป หมุน, เคลื่อนสายไฟที่ขดอยู่ในแม่เหล็กทรงกระบอกเพื่อให้แน่ใจว่ากระแสไหลผ่านสายไฟและไปยังเครื่องภายนอก, บ้านหรือพลังงานทั้งหมดอย่างต่อเนื่อง ตาราง แน่นอนว่าเคล็ดลับในที่นี้คือการให้กำลังแก่เพลาในการหมุน วิศวกรได้ผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหลายประเภทโดยใช้แหล่งพลังงานที่แตกต่างกัน

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามารถแบ่งออกเป็นเครื่องกำเนิดความร้อนซึ่งใช้ความร้อนในการผลิตไฟฟ้าและเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจลนศาสตร์ซึ่งใช้พลังงานจากการเคลื่อนที่เพื่อผลิตไฟฟ้า (โปรดทราบว่าความร้อน งาน และพลังงานทั้งหมดมีหน่วยเดียวกัน – โดยปกติจูลหรือหลายหน่วย แต่บางครั้งแคลอรี่ ergs หรือหน่วยความร้อนอังกฤษ [BTU] กำลังคือพลังงานต่อหน่วยเวลาและโดยทั่วไปจะมีหน่วยเป็นวัตต์หรือแรงม้า)

เครื่องกำเนิดความร้อน: เครื่องกำเนิดเชื้อเพลิงฟอสซิลเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมและใช้พลังงานจากการเผาไหม้ถ่านหิน ปิโตรเลียม (น้ำมัน) หรือก๊าซธรรมชาติ เชื้อเพลิงเหล่านี้มีอยู่มากมายแต่มีจำกัด และก่อให้เกิดปัญหาสิ่งแวดล้อมและสุขภาพมากมายที่กระตุ้นให้มนุษยชาติมีทางเลือกอื่น โคเจนเนอเรชั่น เกี่ยวข้องกับการส่งไอน้ำเสียจากโรงงานประเภทนี้ไปยังลูกค้าที่ใช้ไอน้ำสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็กของตนเอง พลังงานนิวเคลียร์ คือการควบคุมพลังงานที่ปล่อยออกมาในระหว่างการแตกตัวของนิวเคลียร์ ซึ่งเป็นกระบวนการที่ "สะอาด" แต่มีข้อโต้แย้ง ก๊าซธรรมชาติ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าผลิตไฟฟ้าโดยไม่ผลิตไอน้ำและสามารถใช้ร่วมกับการผลิตไอน้ำได้ ชีวมวล พืชซึ่งใช้สิ่งของที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมเป็นเชื้อเพลิง (เช่น ไม้หรือวัสดุจากพืช) ได้รับแรงผลักดันในตอนต้นของศตวรรษที่ 21

Kineticเครื่องกำเนิดไฟฟ้า: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจลน์สองประเภทหลักคือโรงไฟฟ้าพลังน้ำและพลังงานลม (หรือกังหันลม) โรงไฟฟ้าพลังน้ำ อาศัยการไหลของน้ำเพื่อหมุนเพลาภายในเครื่องกำเนิดไฟฟ้า เนื่องจากมีแม่น้ำไหลผ่านไม่กี่แห่งตลอดทั้งปีในอัตราที่สม่ำเสมอ สิ่งอำนวยความสะดวกเหล่านี้ส่วนใหญ่จึงเกี่ยวข้องกับทะเลสาบเทียมที่สร้างขึ้นโดยเขื่อน (เช่น ทะเลสาบ ทุ่งหญ้าทางตอนใต้ของเนวาดาและแอริโซนาตอนเหนือ ก่อตัวขึ้นจากเขื่อนฮูเวอร์) เพื่อให้กระแสน้ำที่ไหลผ่านกังหันสามารถถูกควบคุมโดยเทียมตามพื้นที่ ความต้องการ พลังงานลม มีข้อได้เปรียบที่จะไม่รบกวนที่ดินและสัตว์ป่าในท้องถิ่นเช่นเดียวกับทะเลสาบเทียม แต่อากาศมีมาก มีประสิทธิภาพน้อยกว่าน้ำในการผลิตไฟฟ้า และยังมีปัญหาเรื่องระดับและความเร็วที่แตกต่างกันของ ลม. ในขณะที่ "ฟาร์มกังหันลม" อาจใช้กังหันจำนวนหนึ่งเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเพื่อสร้างระดับ พลังงานลมที่เพียงพอต่อการจ่ายไฟฟ้าให้กับชุมชนขนาดใหญ่ยังไม่สามารถทำได้ ณ as 2018.