Садржај
- Производња електричне енергије
- Електрични генератор: Зашто?
- Физика електричне енергије
- Типови генератора
Створити нешто значи створити га из других састојака.Можете да генеришете кратку причу користећи исечке идеја о свету око вас; људи генерирају планове за свој живот на основу информација које прикупљају из различитих извора.
Генератор, на свакодневном језику, је ентитет који је способан произвести снагу, обично електричну енергију, за људска настојања. Будући да се снага и енергија, нажалост, не могу створити из ничега, сами генератори морају бити напајани вањским извором неке врсте, енергијом која се затим усмерава у употребљиву електричну енергију. Ако сте икада провели кампујући у кабини у власништву добро припремљених људи, можда сте упознати са концептом генератора на плин. Данас постоје разне врсте генератора, али се сви ослањају на исте основне принципе рада физичких генератора.
Производња електричне енергије
1831. године, физичар Мицхаел Фарадаи открио је да када се магнет помера унутар завојнице жице, електрони „струје“ унутар жице, тим покретом званим електрична струја. Генератор је свака машина која претвара енергију у електричну струју, али без обзира на извор те енергије - било да је то угљен, хидро или енергија ветра - крајњи разлог за стварање електричне струје је кретање унутар магнетног поља.
По свој прилици видели сте да су магнети на неки начин у деловању - можда мали, правоугаони магнети који се користе у подешавањима куће и канцеларије за причвршћивање предмета који су од интереса за фрижидере. Посебна врста магнета у облику цилиндра, названа електромагнет, смештена је око низа изолованих завојница проводне жице (попут бакрене жице) које су омотане око централног вратила. Сваки од тих многих завојница је, дакле, прстен који окружује осовину и оријентисан под правим углом у односу на осовину осовине, баш као и однос гума према осовини која их држи. Када се осовина спојена на жице ротира, ствара се струја, јер се цилиндрични електромагнет изван жица не окреће заједно са њима, чиме се успоставља релативно кретање између магнетног поља и набоја унутар проводне жице.
Иста ствар би се догодила када би се извор магнетног поља кретао у близини стационарне жице или жица. Није важно који се креће, магнет или жица (или обоје), све док постоји релативно, непрекидно кретање између њих.
Електрични генератор: Зашто?
Зашто је стална производња електричне енергије увијек брига? Зашто знате да ће вам живот бити прекинут и вероватно нарушен ако "нестане снаге" дуже од једног дана? Једноставан одговор је да, иако људи могу да складиште огромне количине фосилних горива као што су природни гас и нафта за употребу у хитним случајевима, не постоји добар начин за складиштење великих количина електричне енергије. Вероватно имате верзију да човечанство најбоље покушавају да складиште електричну енергију надохват руке, а то је батерија. Но, иако су батерије, као и све остале у свету технологије, временом постале јаче и трајније, оне су изузетно ограничене у погледу својих могућности да издрже врсту масовних излаза напона потребних за напајање читавих градова и модерних економија.
Као резултат тога што не постоји поуздан начин складиштења електричне енергије, у савременом свету увек морају постојати начини за производњу истих из сировина. Због тога већина предузећа, зависно од њихове природе, има резервне генераторе у случају да се прекине снабдевање околним градом. Иако продавница бејзбол картица која губи снагу сат времена можда и није катастрофална, размислите о ефектима у болничкој јединици интензивне неге у којој машине са електричном енергијом буквално држе људе живим кроз дисање за њих и друге виталне функције.
Физика електричне енергије
Замислите два велика магнета у облику коцке постављена метар ме апартусобно, један са својим јужним полом окренутим ка северном полу другог и тако стварајући снажно, адитивно магнетно поље између њих. Ово поље упућује према северном полу и, ако су крајеви магнета савршено вертикални у односу на под, смер магнетног поља је паралелан са подом, попут хрпе невидљивих тепиха. Ако се проводничка жица која стоји равно горе помиче кроз простор између магнета и остане точно 0,5 метара од сваког, кретање жице је окомито на магнетно поље и ствара се струја дуж жице. Тако су магнетно поље, кретање жице и правац струје (и смер жице) међусобно окомити.
Важно од овога је да је овај распоред магнетних жица савршено постављен да ствара непрекидно снабдевање електричном енергијом све док централна осовина и даље ротира, померајући жице намотане унутар цилиндричног магнета на такав начин да осигурава стабилан проток струје кроз жице и ка спољној машини, кући или читавој електроенергетској мрежи. Трик овде је, наравно, обезбеђивање снаге за окретање вратила. Инжињери су произвели различите врсте генератора који користе различите изворе напајања.
Типови генератора
Електрични генератори се могу поделити на топлотне генераторе, који користе топлоту за производњу електричне енергије, и кинетичке генераторе, који користе енергију покрета за производњу електричне енергије. (Имајте на уму да сви топлина, рад и енергија имају исте јединице - обично џулови или више њих, али понекад су калорије, ерги или британске термалне јединице. Снага је енергија по јединици времена и обично је у ватима или коњским снагама.)
Термички генератори: Генератори фосилних горива су индустријски стандард и покрећу се сагоревањем угља, нафте (нафте) или природног гаса. Ова горива су обилна, али ограничена и стварају низ еколошких и здравствених проблема који су подстакли човечанство да смисли алтернативе. Когенерација подразумева испирање отпадне паре из ових врста биљака купцима који користе пару за своје мање генераторе. Нуклеарна енергија је искоришћавање енергије која се ослобађа током нуклеарне фисије, "чист", али контроверзан процес. Природни гас генератори производе електричну енергију без производње паре и могу се комбиновати са производњом паре. Биомаса биљке, у којима се нетрадиционални предмети користе као гориво (попут дрвета или биљне материје), добили су замах почетком 21. века.
Кинетиц генератор: Две главне врсте кинетичких генератора електричне енергије су хидроелектране и вјетроелектране (или вјетротурбине). Хидроелектране ослоните се на проток воде како би се центрифугирали шахтови унутар генератора. Будући да током цијеле године мало ријека тече по било чему што наликује сталној стопи, већина ових објеката укључује умјетна језера која су створена бранама (попут језера Меад у јужној Невади и сјеверне Аризоне, формираног од бране Хоовер) тако да проток преко турбина може бити вештачки манипулише у складу с потребама подручја. Енергија ветра има предност што не ометају локално земљиште и дивље животиње на исти начин на који раде вештачка језера, али ваздух је много мање ефикасан од воде при стварању снаге, а носи и проблем различитих нивоа и брзине ветра. Иако "вјетрењаче" могу укључивати бројне турбине повезане заједно да би створиле одређени ниво снаге, снага вјетра довољна да осигура електричну енергију значајним заједницама још није била изводљива од 2018. године.