Як працює генератор?

Генерувати щось - це створювати з інших інгредієнтів. Ви можете створити коротку історію, використовуючи фрагменти ідей про навколишній світ; люди формують плани свого життя на основі інформації, яку вони збирають із різних джерел.

Генератор, повсякденною мовою, - це сутність, яка здатна виробляти енергію, як правило, електрику, для людських зусиль. Оскільки енергія та енергія, на жаль, не можуть бути створені з нічого, самі генератори повинні живитись від якогось зовнішнього джерела енергії, яка потім направляється в корисну електроенергію. Якщо ви коли-небудь проводили час у кемпінгу в салоні, який належить добре підготовленим людям, можливо, ви знайомі з поняттям газового генератора. Сьогодні існує безліч типів генераторів, але всі вони покладаються на однакові основні принципи роботи фізичного генератора.

У 1831 році фізик Майкл Фарадей виявив, що коли магніт переміщується всередині котушки дроту, електрони "протікають" всередині дроту, при цьому рух називається електричним струмом. Генератор - це будь-яка машина, яка перетворює енергію в електричний струм, але незалежно від джерела цієї енергії - будь вона вугілля, гідроенергія або енергія вітру - головна причина, через яку генерується електричний струм, полягає в русі всередині магніту поле.

Швидше за все, ви певним чином бачили дію магнітів - можливо, маленькі прямокутні магніти, що використовуються в домашніх та офісних приміщеннях для прикріплення цікавих предметів до холодильників. Спеціальний вид циліндричного магніту, який називається електромагнітом, розміщений навколо ряду ізольованих котушок провідного дроту (наприклад, мідного дроту), які обмотані навколо центрального валу. Тоді кожна з цих багатьох котушок схожа на кільце, що оточує вал і орієнтоване під прямим кутом до осі вала, подібно до відношення шин до осі, яка їх утримує. Коли вал, підключений до проводів, обертається, створюється струм, оскільки циліндричний електромагніт поза дротами не обертається разом з ними, тим самим встановлюючи відносний рух між магнітним полем і зарядами всередині провідника дріт.

Те саме відбулося б, якби джерело магнітного поля рухалося поблизу нерухомого дроту чи проводів. Немає значення, який рухається, магніт чи дріт (або обидва), якщо між ними існує відносний, постійний рух.

Чому постійне виробництво електроенергії завжди викликає занепокоєння? Чому ви знаєте, що ваше життя буде перервано і, можливо, порушено, якщо "електроживлення відключиться" більше, ніж на день? Проста відповідь полягає в тому, що, хоча люди можуть зберігати величезну кількість викопного палива, такого як природний газ та нафта для використання в надзвичайних ситуаціях, немає хорошого способу зберігати велику кількість електроенергії. Цілком ймовірно, у вас є версія найкращої спроби людства накопичувати електроенергію в межах досяжності, тобто акумулятор. Але хоча батареї, як і все інше у світі технологій, з часом стали більш потужними та довговічними, вони є надзвичайно обмежені з точки зору їх здатності підтримувати той вид масивних вихідних напруг, необхідних для живлення цілих міст та сучасних економіки.

У результаті відсутності надійного способу зберігання електроенергії в сучасному світі завжди повинні існувати способи її виробництва з сировини. Ось чому більшість підприємств, залежно від їх природи, мають резервні генератори на випадок, якщо постачання навколишнього міста буде перервано. Хоча магазин бейсбольних карток, який втрачає енергію протягом години, може бути не катастрофічним, враховуйте наслідки в лікарні інтенсивної терапії блок, в якому машини на електроенергії буквально підтримують людей живими, дихаючи для них та інших життєво важливих функції.

Зобразіть два великі магніти у формі куба, розміщені на метр один від одного, один з яких південним полюсом звернений до північного полюса іншого, і тим самим створює сильне адитивне магнітне поле між ними. Це поле вказує на північний полюс і, і якщо кінці магнітів абсолютно вертикальні по відношенню до підлоги напрямок магнітного поля паралельний підлозі, як стопка невидимих килими. Якщо провідний дріт, що стоїть прямо вгору, переміщається через простір між магнітами і залишається рівно 0,5 метрів від кожного, рух дроту перпендикулярний магнітному полю, і струм генерується вздовж дріт. Таким чином, магнітне поле, рух дроту та напрямок струму (і напрямок дроту) є взаємно перпендикулярними.

Важливим виводом з цього є те, що ця магнітно-дротова система ідеально налаштована для генерації стабільного постачання електроенергії, поки центральний вал продовжує обертатися, переміщаючи дроти, згорнуті всередині циліндричного магніту, таким чином, щоб забезпечити постійний потік струму через дроти та до зовнішньої машини, будинку або цілої енергії сітка. Фокус тут, звичайно, полягає у забезпеченні потужності для обертання вала. Інженери випустили безліч різних видів генераторів, які використовують різні джерела живлення.

Електричні генератори можна розділити на теплові генератори, які використовують тепло для виробництва електроенергії, та кінетичні генератори, які використовують енергію руху для виробництва електроенергії. (Зверніть увагу, що тепло, робота та енергія мають однакові одиниці виміру - зазвичай джоулі або їх множини, але іноді калорії, ерги або британські теплові одиниці [BTU]. Потужність - це енергія на одиницю часу, яка, як правило, у ватах або кінських силах.)

Теплові генератори: Генератори викопного палива є галузевим стандартом і працюють від спалення вугілля, нафти (нафти) або природного газу. Цих видів палива досить багато, але вони обмежені, і вони створюють безліч екологічних проблем та здоров’я, які спонукали людство пропонувати альтернативні варіанти. Когенерація включає трубопроводи відпрацьованої пари з таких видів установок споживачам, які використовують пар для власних менших генераторів. Ядерна енергетика це використання енергії, що виділяється під час поділу ядер, "чистий", але суперечливий процес. Природний газ генератори виробляють електроенергію, не виробляючи пари, і їх можна поєднувати з парогенерацією. Біомаса рослини, в яких нетрадиційні предмети використовуються як паливо (наприклад, деревина або рослинні речовини), набрали обертів на початку 21 століття.

Кінетичнагенератори: Двома основними видами кінетичних генераторів електроенергії є гідроелектростанції та вітроенергетика (або вітрогенератори). Гідроелектростанції покладатися на потік води, щоб обертати шахти всередині генераторів. Оскільки протягом року мало річок течуть щось, що нагадує стабільну швидкість, більшість із цих споруд включають штучні озера, створені дамбами (наприклад, озеро Мід у південній Неваді та північній Арізоні, утворений дамбою Гувера), щоб потік через турбіни можна було штучно маніпулювати відповідно до площі потреби. Енергія вітру має перевагу в тому, що не порушує місцеві землі та дику природу так само, як це роблять штучні озера, але повітря - багато менш ефективний, ніж вода, при виробленні енергії, і він також несе проблему різного рівня та швидкості вітер. У той час як "вітряні ферми" можуть включати ряд турбін, пов'язаних між собою для створення певного рівня потужність, потужність вітру, достатня для забезпечення електроенергією значних громад, станом на цей час ще не була здійсненною 2018.