Sisältö
Jotain tuottaa on luoda se muista ainesosista.Voit luoda novellin käyttämällä katkelmia ideoista ympäröivästä maailmasta; ihmiset tuottavat suunnitelmia elämäänsä eri lähteistä kootun tiedon perusteella.
Generaattori on arjen kielellä kokonaisuus, joka pystyy tuottamaan virtaa, yleensä sähköä, ihmisen pyrkimyksiin. Koska valtaa ja energiaa ei valitettavasti voida luoda mistään, generaattoreiden itsensä on saatava virtansa jonkinlaisesta ulkoisesta lähteestä, energiasta, joka sitten kanavoidaan käyttökelpoiseen sähköyn. Jos olet joskus viettänyt retkeilyä hyvin valmistautuneiden ihmisten omistamassa hytissä, saatat olla tuttu kaasukäyttöisen generaattorin käsitteelle. Nykyään on olemassa erityyppisiä generaattoreita, mutta kaikki luottavat samoihin fyysisten generaattorien toimintaperiaatteisiin.
Sähköntuotanto
Vuonna 1831 fyysikko Michael Faraday havaitsi, että kun magneettia siirretään lankakelan sisällä, elektronit "virtaavat" langan sisällä, tätä liikettä kutsutaan sähkövirraksi. Generaattori on mikä tahansa kone, joka muuntaa energian sähkövirraksi, mutta riippumatta tämän energian lähteestä - oli se sitten hiili-, vesi- tai tuulivoimaa - lopullinen syy, että sähkövirta syntyy, on liikkeen kautta magneettikentässä.
Todennäköisesti olet nähnyt magneettien toimivan jollain tavalla - ehkä pieniä, suorakaiteen muotoisia magneetteja, joita käytetään koti- ja toimistoasetuksissa kiinnittämään kiinnostavia kohteita jääkaappeihin. Erityinen sylinterinmuotoinen magneetti, jota kutsutaan sähkömagneetiksi, on sijoitettu johtavan johtimen (kuten kuparilangan) eristettyjen kelojen ympärille, jotka on kääritty keskiakselin ympärille. Jokainen näistä monista käämeistä on silloin kuin akselia ympäröivä rengas, joka on suunnattu suorassa kulmassa akselin akseliin nähden, aivan kuten renkaiden suhde niitä pitävään akseliin. Kun johtimiin kytketty akseli pyörii, syntyy virta, koska johtimien ulkopuolella oleva sylinterimäinen sähkömagneetti ei pyöri niiden kanssa, jolloin muodostuu suhteellinen liike magneettikentän ja varausten välillä johtavan johtimen sisällä.
Sama tapahtuisi, jos magneettikentän lähde siirtyy paikallaan olevan johdon tai johtimien läheisyydessä. Ei ole väliä mikä liikkuu, magneetti tai lanka (tai molemmat), kunhan niiden välillä on jatkuvaa jatkuvaa liikettä.
Sähkögeneraattori: Miksi?
Miksi jatkuva sähköntuotanto on aina huolenaihe? Miksi tiedät, että elämäsi keskeytyy ja todennäköisesti häiriintyy, jos "virta sammuu" pidemmäksi päiväksi? Yksinkertainen vastaus on, että vaikka ihmiset voivat varastoida valtavia määriä fossiilisia polttoaineita, kuten maakaasua ja öljyä hätätilanteissa käytettäväksi, ei ole hyvää tapaa varastoida suuria määriä sähköä. Sinulla on todennäköisesti versio ihmiskunnan parhaasta yrityksestä varastoida sähköä käden ulottuvilla, mikä on akku. Mutta vaikka akut, kuten kaikki muutkin tekniikan maailmassa, ovat kasvaneet voimakkaammiksi ja pidempään kestäviksi ajan myötä, niiden akut ovat erittäin rajalliset kyvynsä ylläpitää sellaisia massiivisia jännitelähtöjä, joita tarvitaan koko kaupunkien ja nykyaikaisen talouden virrankulutukseen.
Koska nykyaikaisessa maailmassa ei ole luotettavaa tapaa varastoida sähköä, on aina oltava tapoja tuottaa se raaka-aineista. Tästä syystä useimmissa yrityksissä on luonteeltaan riippuen varmuuskopiogeneraattoreita, mikäli ympäröivän kaupungin toimitukset keskeytetään. Vaikka pesäpallokorttimyymälä menettämällä tunti virtaa, ei ehkä ole katastrofaalinen, harkitse vaikutuksia sairaalan tehohoitoyksikössä, jossa sähkökäyttöiset koneet pitävät ihmisiä kirjaimellisesti hengissä hengittämällä heille ja muille elintärkeille toiminnoille.
Sähkön fysiikka
Kuva kaksi suurta, kuution muotoista magneettia, jotka on sijoitettu metrin päähän toisistaan, toisen etelänavansa osoittaen toistensa pohjoisnapaan ja siten muodostaen niiden välille vahvan, additiivisen magneettikentän. Tämä kenttä osoittaa kohti pohjoisnapaa ja, jos magneettien päät ovat täysin pystysuorassa suhteessa lattiaan, magneettikentän suunta on yhdensuuntainen lattian kanssa, kuten pino näkymättömiä mattoja. Jos suoraan ylöspäin seisova johtava lanka siirretään magneettien välisen tilan läpi ja pysyy tarkalleen 0,5 metrin päässä kustakin, langan liike on kohtisuorassa magneettikenttään nähden ja virta syntyy lankaa pitkin. Magneettikenttä, langan liike ja virran suunta (ja johdon) ovat siten keskenään kohtisuorassa.
Tärkeä takea tästä on, että tämä magneettilankajärjestely on täysin asennettu tuottamaan tasaista sähkön syöttöä niin kauan kuin keskiakseli pyörii edelleen, liikuttamalla sylinterimäisen magneettin sisällä kelattuja johtimia tasaisen virran virtaus johtimien läpi ja ulkoiseen koneeseen, kotiin tai koko sähköverkkoon. Tässä temppu on tietysti voiman tarjoaminen akselille pyörimään. Insinöörit ovat tuottaneet useita erilaisia generaattoreita, jotka käyttävät erilaisia virtalähteitä.
Generaattorityypit
Sähkögeneraattorit voidaan jakaa lämpögeneraattoreihin, jotka käyttävät lämpöä sähkön tuottamiseen, ja kineettisiin generaattoreihin, jotka käyttävät liikeenergiaa sähkön tuottamiseen. (Huomaa, että kaikilla lämmöllä, työllä ja energialla on samat yksiköt - yleensä jouleina tai niiden moninaisina, mutta joskus kaloreina, ergeinä tai brittiläisinä lämpöyksiköinä. Teho on energiaa yksikköä kohti ja on yleensä watteina tai hevosvoimina.)
Lämpögeneraattorit: Fossiilisten polttoaineiden generaattorit ovat teollisuuden standardit, ja ne saavat voimaa polttamalla hiiltä, öljyä (öljyä) tai maakaasua. Nämä polttoaineet ovat runsaat, mutta rajalliset, ja ne luovat joukon ympäristö- ja terveysongelmia, jotka ovat saaneet ihmiskunnan keksimään vaihtoehtoja. yhteistuotanto Tähän sisältyy jätehöyryn putki tällaisista laitoksista asiakkaille, jotka käyttävät höyryä omiin pienempiin generaattoreihinsa. Ydinvoima on ydinfission aikana vapautuneen energian valjastaminen, joka on "puhdas" mutta kiistanalainen prosessi. Maakaasu generaattorit tuottavat sähköä tuottamatta höyryä, ja ne voidaan yhdistää höyryntuotantoon. biomassa kasvit, joissa ei-perinteisiä esineitä käytetään polttoaineena (kuten puu tai kasviaine), ovat saaneet vauhtia 2000-luvun alussa.
kineettinen generaattorit: Kaksi pääasiallista kineettisen sähkön generaattorin tyyppiä ovat vesivoimalaitokset ja tuulivoima (tai tuuliturbiinit). Vesivoimalaitokset luota veden virtaukseen pyörittää generaattoreiden sisällä olevia akseleita. Koska harvat joet virtaavat vuoden aikana millään tavalla, joka muistuttaa tasaista vauhtia, useimpiin näihin tiloihin kuuluu patojen luomia keinotekoisia järviä (kuten Mead-järvi Nevadan eteläosassa ja Hooverin padon muodostama pohjoinen Arizona), jotta virtaus turbiinien yli voi olla manipuloitu keinotekoisesti alueen tarpeiden mukaisesti. Tuulivoima Sen etuna on, että se ei häiritse paikallista maata ja villieläimiä samalla tavalla kuin keinotekoiset järvet, mutta ilma on paljon vähemmän tehokasta kuin vesi sähköntuotannossa, ja se aiheuttaa myös tuulen vaihtelevan tason ja nopeuden ongelman. Vaikka "tuulimyllylaitoksissa" voi olla mukana useita turbiineja, jotka on kytketty toisiinsa tietyn tehotason luomiseksi, tuulivoima, joka oli riittävä tuottamaan sähköä suurille yhteisöille, ei ollut vielä mahdollista vuonna 2018.