Sisältö
- Kuinka induktio toimii
- Kuinka generaattorit käyttävät induktiota
- Polttoaineen tyypit
- Oman generaattorin luominen
Akku muuntaa kemiallisen energian sähköksi ja aurinkokenno tuottaa sähköä aurinkoenergiasta, mutta jos haluat tuottaa sähköä mekaanisesta energiasta, tarvitset induktiogeneraattorin. Nämä generaattorit voivat olla riittävän pieniä kammen tyyppisen taskulampun käyttämiseen tai riittävän suuria, jotta ne virittävät kokonaisia kaupunkeja, mutta kaikki toimivat sähkömagneettisen induktion periaatteella, jonka havaitsi 19. vuosisadan englantilainen fyysikko ja keksijä Michael Faraday. Nykyään useilla polttoaineilla toimivat induktiogeneraattorit toimittavat sähköä suurimmalle osalle maailman väestöstä.
Kuinka induktio toimii
Faraday-induktiokoe on todennäköisesti yksi fysiikan tärkeimmistä, ja se oli suhteellisen yksinkertainen. Hän kelasi johtavan johdon pituuden ympyränmuotoisen ytimen ympärille ja yhdisti vaijerin mittariin. Hän havaitsi, että magneetin liikuttaminen ympyrän keskipisteen läpi aiheutti virran virtaamisen johdossa. Virta pysähtyi, kun hän lakkasi liikuttamasta magneettia, ja se virtaa vastakkaiseen suuntaan kääntäessään magneettisuuntaa. Myöhemmin hän muotoili sähkömagneettisen induktion lain, joka tunnetaan nyt nimellä Faraday Law, joka yhdisti virran voimakkuuden magneettikentän muutoksen suuruuteen, joka tunnetaan myös nimellä magneettinen flux. Magneetin lujuus, käämien lukumäärä ytimen ympärillä ja johtavan johtimen ominaisuudet vaikuttavat kaikki todellisen generaattorin laskelmiin.
Kuinka generaattorit käyttävät induktiota
Generaattorit sisältävät yleensä samat ominaisuudet riippumatta siitä, sijaitsevatko ne kodinkonegeneraattorissa, autossa tai ydinvoimalassa. Ne sisältävät roottorin, jossa on ontto ydin, joka pyörii staattorin ympäri. Staattori on tyypillisesti voimakas magneetti, kun taas sähköä kuljettavat kelat kierretään roottorin ympärille. Joissakin generaattoreissa kelat kierretään staattorin ympärille ja roottori magnetoidaan. Sillä ei ole merkitystä. Joko niin, sähkö virtaa.
Roottorin on pyöritettävä sähkön virtaamiseksi, ja siinä on mekaanisen energian syöttö. Suuret generaattorit hyödyntävät tätä energiaa varten erilaisia polttoaineita ja luonnollisia prosesseja. Jokaisella roottorin pyörimisellä virtavirta pysähtyy, peruuttaa, pysähtyy uudelleen ja palaa eteenpäin suuntaan. Tämän tyyppistä sähköä kutsutaan vaihtovirraksi, ja kuinka monta kertaa se muuttaa suuntaa sekunnissa, on tärkeä ominaisuus.
Polttoaineen tyypit
Useimmissa generaattoreissa roottori on kytketty turbiiniin, ja monissa generaattoreissa turbiini on höyrykäyttöinen. Energiaa tarvitaan veden lämmittämiseen tämän höyryn tuottamiseksi, ja energia voidaan toimittaa fossiilisilla polttoaineilla, kuten hiilellä ja maakaasulla, biomassalla tai ydinfissiolla. Polttoaine voi olla peräisin myös luonnollisista lähteistä, kuten geotermisestä energiasta - syvästä maasta peräisin olevaa luonnollista lämpöä. Vesivoimageneraattoreita käytetään vesiputousenergian avulla. Nikola Teslan suunnittelema ja George Westinghousen rakentama maailman ensimmäinen vesivoimageneraattori sijaitsee Niagaran putouksella. Se tuottaa noin 4,9 miljoonaa kilowattia voimaa, joka riittää 3,8 miljoonaan kotiin.
Oman generaattorin luominen
Sen generaattori on erittäin helppo rakentaa. Monet mallit ovat mahdollisia, mutta yksi helpoimmista koostuu kiinteästä kelasta ja pyörivästä magneetista. Johdot on kierretty loukkaavalla teipillä päällystetyn kynnen ympärille, ja magneetti voi olla yksinkertainen hevosenkengän muotoinen. Kun porat reiän magneetin pohjan läpi, asetat tiukasti kiinnitetyn akselin ja kiinnität akselin poraan, voit tuottaa tarpeeksi sähköä lampun sytyttämiseksi vain työntämällä poraa, jotta magneetti kiertyisi kelan ympäri.