Sisu
Midagi genereerida on luua see muudest koostisosadest.Võite genereerida novelli, kasutades fragmente teie ümbritseva maailma kohta; inimesed loovad oma eluplaanid mitmesugustest allikatest kogutud teabe põhjal.
Igapäevases keeles on generaator üksus, mis on võimeline tootma energiat, tavaliselt elektrit, inimlike ettevõtmiste jaoks. Kuna energiat ja energiat ei saa kahjuks millestki luua, peavad generaatorid ise saama toite mingist välisest allikast, energiast, mis seejärel suunatakse kasutatavasse elektrienergiasse. Kui olete kunagi veetnud aega kämpingus kajutis, mis kuulub hästi ettevalmistatud inimestele, võite olla tuttav gaasimootoriga generaatori kontseptsiooniga. Tänapäeval on olemas mitmesuguseid generaatoritüüpe, kuid kõik need tuginevad samadele füüsikaliste generaatorite tööpõhimõtetele.
Elektrienergia tootmine
Aastal 1831 avastas füüsik Michael Faraday, et kui magnetit liigutatakse juhtme mähises, voolavad elektronid juhtme sees, seda liikumist nimetatakse elektrivooluks. Generaator on iga masin, mis muundab energia elektrivooluks, kuid sõltumata selle energiaallikast - olgu see söe-, hüdro- või tuuleenergia -, on elektrivoolu tekkimise peamiseks põhjuseks liikumine magnetvälja sees.
Suure tõenäosusega olete näinud, kuidas magnetid mingil moel töötavad - võib-olla väikesed, ristkülikukujulised magnetid, mida kasutatakse kodu- ja kontoriseadetes huvipakkuvate esemete kinnitamiseks külmikutele. Spetsiaalne silindrikujuline magnet, mida nimetatakse elektromagnetiks, asetatakse juhtivjuhtme (näiteks vasktraadi) isoleeritud mähiste ümber, mis on mähitud ümber keskvõlli. Igaüks neist paljudest mähistest on siis nagu võlli ümbritsev rõngas, mis on telje suhtes täisnurga all orienteeritud, sarnaselt rehvide ja neid hoidva telje suhtele. Juhtmetega ühendatud võlli pöörlemisel tekib vool, kuna juhtmetest väljas olev silindriline elektromagneti ei pöörle koos nendega, luues seeläbi magnetvälja ja laengute vahelise suhtelise liikumise juhtivjuhtme sees.
Sama asi juhtuks siis, kui statsionaarse juhtme või juhtmete läheduses liiguks magnetvälja allikas. Pole tähtis, mis liigub, magnet või traat (või mõlemad), kuni nende vahel on suhteline pidev liikumine.
Elektrigeneraator: miks?
Miks on pidev elektritootmine alati murettekitav? Miks on nii, et teate, et teie elu katkeb ja tõenäoliselt katkeb, kui "jõud kustub" kauem kui päev? Lihtne vastus on, et kuigi inimesed saavad hädaolukordades ladustada tohutul hulgal fossiilseid kütuseid, näiteks maagaasi ja naftat, ei ole hea viis suures koguses elektrienergia salvestamiseks. Tõenäoliselt on teil inimkonna versioon parim katse hoida elektrit käeulatuses, see on aku. Kuid kuigi patareid, nagu kõik muud tehnikamaailmas, on aja jooksul muutunud tugevamaks ja vastupidavamaks, on nende suutlikkus säilitada terveid linnu ja tänapäevaseid majandusi vajalike tohutute pingeväljundite osas äärmiselt piiratud.
Kuna elektrienergia ladustamiseks pole usaldusväärset viisi, peab tänapäevases maailmas olema alati võimalusi toormest toota. Seetõttu on enamikul ettevõtetel olenevalt nende olemusest varukoopiageneraatorid juhuks, kui ümbritseva linna pakkumine katkeb. Kuigi pesapallikaardipood tunniks energia kaotamiseks ei pruugi olla katastroofiline, mõelge haigla intensiivraviosakonnas, kus elektrimootoriga masinad hoiavad inimesi sõna otseses mõttes elusana läbi nende hingamise ja muude elutähtsate funktsioonide.
Elektrienergia füüsika
Pilt kaks suurt kuubikujulist magnetit, mis asetsevad meetri kaugusel üksteisest nii, et lõunapoolus on suunatud teise põhjapooluse poole ja loob nende vahel tugeva, aditiivse magnetvälja. See väli on suunatud põhjapooluse poole ja kui magnetide otsad on põranda suhtes täiesti vertikaalsed, on magnetvälja suund põrandaga paralleelne, nagu nähtamatute vaipade virnaga. Kui sirgelt püsti olev juhtiv traat liigutatakse läbi magnetide vahelise ruumi ja jääb igaühest täpselt 0,5 meetri kaugusele, siis on traadi liikumine magnetväljaga risti ja mööda traati tekib vool. Magnetväli, traadi liikumine ja voolu suund (ja juhtme suund) on seega vastastikku risti.
Oluline eemaldus sellest on see, et see magnetilise juhtme paigutus on ideaalselt üles seatud ühtlase elektrivarustuse saamiseks seni, kuni keskvõll pöörleb edasi, liigutades silindrilise magneti sees mähitud juhtmeid viisil, mis tagab ühtlase voolu vool juhtmete kaudu välisele masinale, koju või kogu elektrivõrku. Siinne trikk on muidugi võlli pöörlemiseks jõu andmine. Insenerid on tootnud palju erinevaid generaatoreid, mis kasutavad erinevaid energiaallikaid.
Generaatorite tüübid
Elektrigeneraatorid võib jagada soojusgeneraatoriteks, mis kasutavad elektrienergia tootmiseks soojust, ja kineetilisteks generaatoriteks, mis kasutavad elektrienergia tootmiseks liikumisenergiat. (Pange tähele, et soojus, töö ja energia on kõigil ühesugused - tavaliselt džaulides või mitmekordselt -, kuid mõnikord ka kalorites, ergides või Suurbritannia termilistes ühikutes. Võimsus on energiaühik ajaühikus ja on tavaliselt vattides või hobujõududes.)
Soojusgeneraatorid: Fossiilkütuse generaatorid on tööstuse standardid ja nende toiteallikaks on kivisöe, nafta (nafta) või maagaasi põletamine. Neid kütuseid on palju, kuid piiritletud ning need tekitavad hulga keskkonna- ja terviseprobleeme, mis on innustanud inimkonda leidma alternatiive. Koostootmine hõlmab seda tüüpi tehaste jäätmeauru torustikku klientidele, kes kasutavad auru oma väiksemate generaatorite jaoks. Tuumaenergia on tuuma lõhustumisel eralduva energia rakendamine, mis on "puhas", kuid vastuoluline protsess. Maagaas generaatorid toodavad elektrit ilma auru tootmata ja neid saab kombineerida aurutootmisega. Biomass taimed, milles kütusena kasutatakse mittetraditsioonilisi esemeid (näiteks puit või taimsed ained), on 21. sajandi alguses hoogustunud.
Kineetiline generaatorid: Kaks peamist kineetilise elektrigeneraatori tüüpi on hüdroelektrijaamad ja tuuleenergia (või tuuleturbiinid). Hüdroelektrijaamad Generaatorite sees olevate šahtide keerutamiseks tuleb tugineda veevoolule. Kuna aastaringselt voolab vähe jõgesid, mis sarnanevad ühtlase kiirusega, hõlmavad enamus neist rajatistest paisude tekitatud tehisjärvi (näiteks Neeme lõunaosas asuv Meadi järv ja Hooveri tammi moodustatud Arizona põhjaosa), nii et vooluturbiinide vool vastavalt ala vajadustele kunstlikult manipuleerida. Tuuleenergia Selle eeliseks on see, et see ei häiri kohalikku maad ja elusloodust samamoodi nagu tehisjärved, kuid õhk on elektritootmisel palju vähem efektiivne kui vesi ning sellega kaasneb ka tuule erineva taseme ja kiiruse probleem. Kui "tuuleveskifarmid" võivad teatud hulga võimsuse loomiseks kaasata mitmeid turbiine, mis on üksteisega ühendatud, ei olnud 2018. aastaks veel mõistlikele kogukondadele elektrienergiaga varustamiseks piisav tuuleenergia võimalik.