Съдържание
- Генериране на електричество
- Електрическият генератор: Защо?
- Физиката на електричеството
- Видове генератори
Генерирането на нещо означава да го създадете от други съставки.Може да генерирате кратка история, като използвате фрагменти от идеи за света около вас; хората генерират планове за живота си въз основа на информация, която събират от различни източници.
Генератор, на всекидневен език, е образувание, което е способно да произвежда енергия, обикновено електричество, за човешки начинания. Тъй като мощността и енергията, за съжаление, не могат да бъдат създадени от нищо, самите генератори трябва да бъдат захранвани от някакъв външен източник, енергия, която след това се насочва към използваема електроенергия. Ако някога сте прекарвали време на къмпинг в кабина, собственост на добре подготвени хора, може би сте запознати с концепцията за генератор на газ. Днес съществуват различни видове генератори, но всички те разчитат на едни и същи основни принципи на работа на физическите генератори.
Генериране на електричество
През 1831 г. физикът Майкъл Фарадей открива, че когато магнит се премести вътре в намотка от жица, електроните „текат“ вътре в жицата, като това движение се нарича електрически ток. Генератор е всяка машина, която преобразува енергия в електрически ток, но независимо от източника на тази енергия - било то въглища, водна или вятърна енергия - основната причина за генериране на електрически ток е чрез движение в магнитно поле.
По всяка вероятност сте виждали магнити в действие по някакъв начин - може би малките правоъгълни магнити, използвани в настройките на дома и офиса, за да прикрепят интересни предмети към хладилниците. Специален вид магнит във формата на цилиндър, наречен електромагнит, се поставя около поредица изолирани бобини от проводяща тел (като медна жица), които са обвити около централен вал. Всяка от тези много намотки тогава е като пръстен, заобикалящ вала и ориентиран под прав ъгъл спрямо оста на вала, подобно на връзката на гумите към оста, която ги държи. Когато валът, свързан към проводниците, се върти, се генерира ток, тъй като цилиндричният електромагнит извън проводниците не се върти заедно с тях, като по този начин се установява относително движение между магнитно поле и заряди вътре в проводящия проводник.
Същото би се случило, ако източникът на магнитно поле се движи в близост до неподвижен проводник или проводници. Няма значение кой се движи, магнитът или жицата (или и двете), стига да има относително, непрекъснато движение между тях.
Електрическият генератор: Защо?
Защо продължаващото производство на електроенергия винаги е проблем? Защо знаете, че животът ви ще бъде прекъснат и вероятно прекъснат, ако „силата изгасне“ повече от ден или повече? Простият отговор е, че докато хората могат да съхраняват огромни количества изкопаеми горива като природен газ и петрол за употреба при спешни случаи, няма добър начин да се съхраняват големи количества електроенергия. Има вероятност да имате версия на човечеството, която е най-добрият опит да съхранява електроенергия в обсега, която е батерия. Но докато батериите, както всичко останало в технологичния свят, с времето стават все по-мощни и по-дълготрайни, те са изключително ограничени по отношение на капацитета си да поддържат вида на масивните изходи на напрежение, необходими за захранване на цели градове и съвременни икономики.
В резултат на това, че няма надежден начин за съхранение на електроенергия, в съвременния свят винаги трябва да има начини за производството им от суровини. Ето защо повечето фирми, в зависимост от естеството си, имат резервни генератори в случай, че доставките в околните градове са прекъснати. Докато магазин за бейзболни карти, губещ сила за един час, може да не е катастрофален, помислете за ефектите в болничното отделение за интензивно лечение, в което машините, работещи с електричество, буквално поддържат живи хора чрез дишане за тях и други жизненоважни функции.
Физиката на електричеството
Представете два големи магнитовидни кубчета, разположени на метър един от друг, единият с южния му полюс е обърнат към северния полюс на другия и по този начин създава силно, добавъчно магнитно поле между тях. Това поле сочи към северния полюс и ако краищата на магнитите са перфектно вертикални спрямо пода, посоката на магнитното поле е успоредна на пода, като куп невидими килими. Ако проводящата тел, изправена нагоре, се премества през пространството между магнитите и остава точно на 0,5 метра от всеки, движението на жицата е перпендикулярно на магнитното поле и по телта се генерира ток. По този начин магнитното поле, движението на телта и посоката на тока (и това на проводника) са взаимно перпендикулярни.
Важното от това е, че тази система от магнитни проводници е перфектно настроена да генерира стабилно захранване с електричество, докато централният вал продължава да се върти, движейки проводниците, навити вътре в цилиндричния магнит, така че да гарантира стабилно поток на ток през проводниците и към външна машина, дом или цяла електрическа мрежа. Номерът тук, разбира се, е осигуряването на мощност за въртене на вала. Инженерите са произвели различни видове генератори, които използват различни източници на енергия.
Видове генератори
Електрическите генератори могат да бъдат разделени на топлинни генератори, които използват топлината за генериране на електричество, и кинетични генератори, които използват енергията на движение за производство на електричество. (Обърнете внимание, че топлината, работата и енергията имат еднакви единици - обикновено джоули или множество от тях, но понякога калории, ерги или британски топлинни единици. Мощността е енергия за единица време и обикновено е във ватове или конски сили.)
Термични генератори: Генераторите на изкопаеми горива са стандарт за индустрията и се захранват от изгарянето на въглища, нефт (нефт) или природен газ. Тези горива са изобилни, но ограничени и създават множество екологични и здравословни проблеми, които подтикват човечеството да измисли алтернативи. Когенерацията включва тръбопровод на отпадъчната пара от тези видове растения до клиенти, които използват парата за собствените си по-малки генератори. Ядрената енергия е използването на енергията, отделена по време на ядрения делене, "чист", но противоречив процес. Природен газ генераторите произвеждат електричество, без да произвеждат пара и могат да бъдат комбинирани с производство на пара. биомасата растения, в които нетрадиционните предмети се използват като гориво (като дървесина или растителна материя), набраха скорост в началото на 21 век.
кинетичен генератори: Двата основни вида генератори на кинетично електричество са водноелектрически централи и вятърна енергия (или вятърни турбини). Водноелектрически централи разчитайте на потока вода, за да въртите шахтите вътре в генераторите. Тъй като през цялата година малко реки текат с нещо, наподобяващо постоянен темп, повечето от тези съоръжения включват изкуствени езера, създадени от язовири (като езерото Мид в южна Невада и северна Аризона, образувано от язовир Хувър), така че потокът през турбините да бъде изкуствено манипулирани в съответствие с нуждите на зоната. Вятърната енергия има предимството да не нарушава местната земя и дивата природа по същия начин, както изкуствените езера, но въздухът е много по-малко ефективен от водата при генериране на мощност и освен това носи проблема с различни нива и скорост на вятъра. Докато "вятърните ферми" могат да включват редица турбини, свързани заедно, за да създадат определено ниво на мощност, енергията на вятъра, достатъчна за осигуряване на електричество на значителни общности, все още не беше осъществима от 2018 г.