Как сделать электрогенератор: Страница не найдена

Генератор для дома и дачи

Почти каждый владелец загородного дома или дачи сталкивается с перебоями в работе централизованных электросетей, недостаточной мощностью подключения, а то и вовсе невозможностью подключения к централизованной электросети. Как же в таких условиях поступить современному сельскому жителю, который благами технического прогресса избалован не меньше горожанина? Как избежать владельцу дачи замораживания системы водоснабжения и отопления в суровую и морозную зиму, когда количество аварийных ситуаций резко возрастает? Ответ один: владельцу загородного дома или дачи необходим топливный электрогенератор, автономная мини-электростанция.

Электрогенератор – это устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую при вращении его подвижной части (ротора) относительно неподвижной части (статора). Наибольшее распространение получили однофазные и трёхфазные генераторы переменного тока. Топливный генератор – это агрегат, состоящий из конструктивно объединённых двигателя внутреннего сгорания и генератора переменного тока.

Таким образом, автономная топливная мини-электростанция позволяет обеспечить аварийное, резервное, либо полностью автономное электропитание загородного дома или дачи при сжигании топлива. Существуют бензиновые, дизельные, газовые и мультитопливные (бензин/газ) мини-электростанции.

Чтобы понять, какой именно генератор вам нужен, прежде всего, необходимо определить, каким будет режим его эксплуатации.

• Аварийный режим для дома или дачи предполагает автоматический или полуавтоматический запуск генератора при пропадании напряжения в основной электросети и запитывание только самых необходимых, приоритетных устройств. Обычно в качестве таких устройств выступает аварийное освещение, охранная система, интернет-роутер. Рабочий ресурс установки в этом режиме не важен, поскольку предполагаются нечастые и непродолжительные запуски. Наиболее подходящими для данного режима работы являются бензогенераторы мощностью 0,5–2 кВт.
• Резервный режим предполагает более частое использование электростанции по сравнению с аварийным режимом, а также подключение большего количества приборов-потребителей. Типичными потребителями электроэнергии дачной резервной системы являются освещение, холодильник, телевизор и электронные устройства, бытовые приборы, маломощный инструмент, а также система отопления для поддержания минимально допустимой температуры в помещениях дачи в зимний период. Мощности соответствующих мини-электростанций обычно лежат в пределах от 2 до 15 кВт.
• Полностью автономный режим используется при невозможности, либо при длительном отсутствии подключения к внешней электросети. Необходимая мощность соответствует требуемой владельцем дома полноценной нагрузке на электросеть. Рабочий ресурс энергоустановки становится приоритетным параметром при выборе конкретного устройства. Ещё один важный параметр в этом режиме – предельно допустимое время непрерывной работы установки, которое может существенно отражаться на её стоимости. Домовые хозяйства с высоким уровнем требований к автономному питанию требуют индивидуальных технических решений, которые могут включать в себя использование альтернативных энергоустановок или системы автозапуска, позволяющей сделать необходимый технический перерыв с работой системы питания от аккумулятора и последующим повторным запуском двигателя.

Каким образом вычисляется необходимая мощность генератора для дома или дачи?

Она соответствует сумме мощностей всех подключаемых приборов со следующими поправками.

• Для каждого генератора устанавливается предел нагрузок, меньший его предельной мощности. Суммарная мощность подключаемых нагрузок не должна превышать данный предел.
• Каждый тип электроприборов имеет свой пусковой ток. В случае индуктивных приборов (попросту, в которых присутствует электродвигатель) этот ток, хотя и на короткое время, в разы превышает ток номинальный. Запас мощности генератора выбирается с учётом этого параметра подключаемых приборов и может достигать 25%.
• Мощность может измеряться в ваттах (Вт) и вольт-амперах (ВА). Для перевода кВА в кВт необходимо значение в вольт-амперах умножить на коэффициент мощности (cos ȹ). Коэффициент мощности равен единице для активных нагрузок (осветительные и обогревательные приборы, электроника) и меньше единицы для реактивных нагрузок (емкостные и индуктивные нагрузки).
• К однофазной электростанции можно подключать только однофазных потребителей, а к трёхфазной – как трёхфазных, так и однофазных. При этом для большинства генераторов максимально допустимая нагрузка на каждой фазе не должна превышать 30%. Т.е. если, например, у трехфазного генератора номинальная мощность 6 кВт, то с одной розетки в 220 В можно снять не более 2 кВт. Если все потребители электропитания однофазные, нет смысла выбирать трёхфазный генератор.

Основные типы генераторов

Широкое распространение получили асинхронные, синхронные и инверторные генераторы – они различаются как конструктивно, так и по своим возможностям.

Наиболее простую и надёжную конструкцию имеют асинхронные генераторы. Ротор такого генератора не имеет обмоток и, следовательно, не нагревается, поэтому в корпусе генератора не требуются теплоотводящие отверстия. Полностью закрытый в своей оболочке генератор защищен от пыли и влаги и поэтому демонстрирует высокую устойчивость к воздействиям внешней среды. Эти генераторы не боятся коротких замыканий, однако качество вырабатываемого ими тока невысокое, а допустимые пиковые нагрузки малы. Если асинхронный генератор оснащается устройством стартового усиления и электронным стабилизатором напряжения, ограничения по характеру приборов-потребителей для него практически отсутствуют, но стоимость агрегата повышается.

Синхронные генераторы легче переносят пусковые перегрузки и вырабатывают ток с меньшим количеством электрических помех. Именно синхронный генератор способен кратковременно выдавать ток в 3-4 раза выше номинального. Поэтому синхронные генераторы оптимальны для подключения оборудования с высокими стартовыми токами (электродвигатели, насосы, компрессоры и т.д.). Основным достоинством синхронного генератора является высокая стабильность выходного напряжения. Однако такой генератор чувствителен к перегрузке и может потребовать технического обслуживания. Практически все современные генераторы выпускаются с защитой от перегрузок, но она не может предотвратить остановки подачи электроэнергии при перегрузке.

Наиболее сложную конструкцию имеет инверторный генератор, который предназначен для получения свободного от помех переменного тока с правильной синусоидальной характеристикой, пригодного для питания высокоточного электронного оборудования без применения дополнительных фильтров и стабилизаторов напряжения. Высокие характеристики тока, вырабатываемого таким генератором, обеспечиваются применением в его конструкции управляемого полупроводникового инвертора. Предельное значение мощности вырабатываемого тока составляет для него 7 кВА. Современные инверторные генераторы выпускаются с высоким уровнем защиты от перегрузок и воздействий внешней среды.

Какой двигатель выбрать?

В топливных генераторах используются одноцилиндровые и двухцилиндровые бензиновые двигатели. Для генераторов мощностью от 7 кВт рекомендуется выбирать двухцилиндровый двигатель. Наличие специального газового карбюратора превращает бензогенератор в газовый или мультитопливный, т.е. сам двигатель в газовых установках может ничем не отличаться от бензинового.

Использование электростартера и электронного зажигания позволяет легко запускать такие двигатели в т.ч. при отрицательных температурах до минус двадцати градусов Цельсия. Относительно низкий уровень шума бензиновых/газовых двигателей, обычно не превышающий 50 дБ, позволяет размещать их без использования специальной звукоизоляции даже внутри дома. Ещё одним их преимуществом является относительно низкая цена.

Недостатком бензиновых двигателей является меньший, чем у дизельных двигателей, рабочий ресурс и менее экономичный расход топлива, который, однако, можно компенсировать использованием газа. Используя бензин в системах аварийного электропитания, особенно в аварийных системах для дачи, когда запуски достаточно редки, следует помнить о том, что длительное хранение бензина (более шести месяцев) ухудшает его свойства, что может привести к потере мощности и даже поломке агрегата. Другие виды топлива более устойчивы к длительному хранению.

Дизельные двигатели имеют больший рабочий ресурс и более экономичный расход топлива, что обуславливает их частое применение в системах, требующих длительной автономной работы. Однако они заметно дороже бензиновых. Кроме того, они имеют более высокий уровень шума, который может достигать 100 дБ, что обычно предполагает их размещение в подвале с газоотводом, либо снаружи дома при использовании звукоизоляции. Существенной особенностью, ограничивающей применение дизельных двигателей в автоматических аварийных системах для дачи, является невозможность их запуска при температурах ниже минус пяти градусов Цельсия.

Считается, что если за 100% принять стоимость ГСМ, затрачиваемых для производства одного киловатт часа электроэнергии при использовании бензина, тогда стоимость ГСМ при использовании дизельного топлива составит 75%, а при использовании газа – порядка 60%.

Рекомендации по выбору топливного генератора для дома и дачи

• Ограничение работы мини-электростанции аварийным режимом для дачи является практически безальтернативным показанием к применению бензогенератора.  В случае использования данного режима для питания охранной системы со сложными электронными компонентами необходимо использование инверторного бензогенератора.
• К достоинствам мини-электростанций с двигателем бензинового типа следует отнести малый уровень шума, что позволяет размещать их даже внутри дома без специальной звукоизоляции.
• В резервном режиме может применяться топливный генератор любого типа в зависимости от конкретных потребностей домовладельца. Главными ограничениями для применения дизельного генератора являются высокая стоимость агрегата, высокий уровень шума и затруднённость запуска при низких температурах.
• В полностью автономном режиме электропитания загородного дома высокий рабочий ресурс энергоустановки становится одним из приоритетных требований, что говорит в пользу выбора дизельного двигателя. Однако, требование экономии может определить выбор газового генератора.
• Сочетание достаточно высокой мощности электросети с требованием минимизации электрических помех и устойчивости сети к возможным перегрузкам (при использовании мощного электроинструмента, насосов системы водоснабжения и отопления и т. п.) делает наиболее целесообразным использование синхронного генератора.
• Размещение электроустановки на открытом воздухе, возможность короткого замыкания, использование сварочного аппарата говорит в пользу выбора асинхронного генератора.
• Если все приборы-потребители электропитания однофазные, нет смысла выбирать трёхфазный генератор.

 

Лучшие генераторы для дома и дачи:

Фото	Модель	Мощность, кВт	Напряжение, В	Тип электростанции	Запуск
	Fubag TI 3003	2,8	220	Бензиновая Инверторная	Ручной Электрический
	Fubag BS 2200	2	220	Бензиновая	Ручной
	Fubag BS 6600 ES/A + АВР	6	220	Бензиновая	Электрический Автоматический
	ТСС SGG 7500 E	6. 2	220	Бензиновая	Ручной Электрический
	ТСС SGG 10000EH	10	220	Бензиновая	Ручной Электрический
	ТСС SDG 10000ES	10	220	Дизельная	Электрический
	ТСС АД-10С-230-2РКМ10 в кожухе	10	220	Дизельная	Автоматический
	Yamaha EF6600E	5	220	Бензиновая	Электрический
	Honda EU20i	1.6	220	Бензиновая Инверторная	Ручной
	Gazvolt Standard 5000E	4. 6/4.2	220	Газовая	Электрический Автоматический
	ФАС-10-1/ВП	9,5	220	Газовая	Электростарт

Ученые придумали, как сделать генератор электричества из шампиньонов

Только представьте себе: устраиваете вы в подходящем месте плантацию шампиньонов, подключаете к ней провода – и люстры, светильники в доме от «грибной» электроэнергии начинают светить. Халява!

На самом деле все пока что отнюдь не так привлекательно выглядит. Ведь использовав выше термин «электростанция» автор этих строк допустил сильное преувеличение. Если уж на то пошло, речь может идти в данное время лишь о мини-электростанции. А еще правильнее сказать – о нано-электростанции

Именно нечто подобное экспериментаторам удалось к настоящему времени «приготовить» с использованием шампиньонов.

Да и сами эти грибы являются в данном случае лишь вспомогательными элементами. А главным действующим лицом в необычном электрогенераторе выступают цианобактерии.

Ученые уже давно выяснили, что эти микроскопические существа обладают очень интересным свойством: в процессе своей жизнедеятельности они умеют под действием света вырабатывать электрическую энергию.

Казалось бы, что проще – взять побольше таких биоорганизмов, посадить в какую-нибудь коробку, и пусть «гонят» ток. Но в реальности это осуществить никак не получается. Дело в том, что цианобактерии оказались очень привередливыми: не желают они долго жить на искусственных поверхностях. Раз-два, и их нету! И никакой электроэнергии получить не удалось!

Но вот теперь, по сообщению издания Nano Letters, хитроумные исследователи додумались сделать «рабочим местом» для «электрических» бактерий куда более подходящую для них поверхность гриба.

Авторы этого изобретения, ученые из Технологического института Стивенса в американском Хобокене, называют его бионическим генератором электричества.

«Грибы представляют собой отличную среду обитания для цианобактерий, то есть гибридная система для производства «зеленой» энергии, основанная на грибах, это действительно удачное решение», – цитирует журнал одного из авторов проекта Садипа Джоши. Как он признался далее в интервью, сама эта идея появилась во время застолья. «Как-то мы с друзьями пошли на обед и заказали блюдо из грибов. Обсуждая его, мы сообразили, что грибы наделены богатой микробиотой. И подумали: а что, если использовать грибы в качестве среды обитания для цианобактерий?»

Действительно, если в грибе и на его поверхности с удовольствием обитают многие формы бактериальной жизни, почему бы не предложить здесь «прописку» и цианобактериям?

Затеяв попытку «скрещивания» таких микроорганизмов с грибом, ученые отправились в супермаркет и купили там обыкновенные шампиньоны. Однако просто так подсадить на шляпку цианобактерии не годится: ведь не понятно, как в этом случае снимать вырабатываемое ими электричество.

Пришлось действовать куда более изощренным способом. Сперва Джоши и его соратники при помощи 3D-принтера украсили поверхность грибной шляпки разветвленным узором, сформированным из электронных чернил, содержащих графеновые наноленты, – получилась целая система проводников-электродов. Затем при помощи все того же прибора для трехмерной печати на гриб нанесли биочернила, содержащие цианобактерии. Эти биочернила образовали другую сетку узора поверх первой. С учетом сложности узоров образовалось множество точек их соприкосновения при перекрещивании.

Цианобактерии, оказавшиеся на шампиньоне, чувствовали себя на его поверхности вполне комфортно и были готовы вырабатывать электричество. Чтобы процесс фотосинтеза начался, ученым оставалось только поместить чудо-шампиньон на освещенное место.

Вырабатываемые бактериями электроны проходили через их внешнюю мембрану наружу и в тех точках, где соприкасались два узора, «стекали» на электропроводную сетку. В итоге гриб, «заселенный» цианобактериями стал вырабатывать электроэнергию. Правда, показатели этой «электростанции» пока не впечатляют: «шампиньонная» система смогла генерировать ток исчезающе малой силы – лишь около 65 наноампер. Этого не хватило бы, чтобы зажечь даже самую маленькую лампочку. Однако Садипа Джоши и его коллеги не унывают. Ведь можно собрать генераторную батарею из нескольких таких шампиньонов, снабженных специальным узором на шляпках.

Но это дело будущего. А пока исследователям важно то, что предложенная ими идея бионического генератора оказалась вполне работоспособной. Ведь, как показали проведенные уже эксперименты, цианобактерии могут жить на поверхности шампиньона в течение нескольких дней, и этот показатель продолжительности жизни гораздо выше, чем для других поверхностей.

Так что в будущем нас ждет, возможно, настоящий «шампиньонный бум», – будем сажать у себя на дачах и у загородных домов целые грядки шампиньонов, «скрещивать» их с цианобактериями и пользоваться получающимся в итоге дармовым электричеством…

Красотища. Но супчика грибного, все равно, хочется!

Электрогенератор из велосипеда своими руками, схемы, описание, фото

Электрогенератор из велосипеда

Можно ли сделать электрогенератор из велосипеда?
Как в Бразилии генерируют электричество.
Где применить велосипедный генератор.
Что нужно для его изготовления.
Как просто сделать вело-электрогенератор.

Многие из нас, наверное, задавались вопросом: вот если бы к велосипеду приделать генератор, то сколько электроэнергии можно выработать? А учёные уже давно подсчитали — велосипедист в зависимости от уровня подготовки может выработать от 0,15 до 0,25 КВт/ч.

Хотя есть и рекорды. В ходе одного из испытаний удалось выработать 12 КВт/ч за 24 часа. Но это не предел, компания Siemens заявила, что создала установку при помощи которой человек за час смог получить 4,2 КВт/ч. А вот 62-летний изобретатель Manoj Bhargava собрал уникальный велотренажёр. Занимаясь на нём всего один час можно обеспечить электроэнергией небольшой дом на целые сутки. Учёный надеется, что Free Electric (так он назвал своё изобретение) поможет решить проблемы с электроснабжением в странах третьего мира. Посмотрим видео о нём:

Теперь посмотрите на фото ниже. Как думаете, чем занимаются эти люди?

Это заключённые, нарушители порядка колонии, в одной из бразильских тюрем вместо карцера вырабатывают электричество. Они заряжают аккумуляторы, которые ночью используются для питания осветительных фонарей города Santa Rita. А идея взята начальником этого заведения в женской тюрьме Феникса (штат Аризона, США). Там осуждённые крутят педали по 16 часов в сутки и это им засчитывается за сутки отсидки. Таким образом они сокращают себе срок.

Применение электрогенератора

А где можно применить велосипедный электрогенератор в нашей обычной жизни?
Можно, например, заряжать телефон занимаясь спортом по утрам. Ну и правда, почему бы не тренироваться и экономить электроэнергию в то же время? Замерьте, сколько времени потребуется, чтобы зарядить свой сотовый. Попробуйте запомнить время и пытаться побить его в будущем.
Можно совместить, так сказать приятное с полезным — посмотрите, сможете ли вы генерировать столько энергии, сколько потребляет блендер. Тогда вы сможете приготовить себе спортивный коктейль.

Если у вас есть технически смелый ребёнок, то почему бы ему не заняться воплощением этой идеи в жизнь просто ради опыта.
Включите свою фантазию и может вам придут в голову ещё какие-то забавные идеи.

Не исключено, что вы захотите воплотить свои задумки в жизнь. Что для этого понадобиться?

• Велосипед. Для этих целей отлично подойдёт старый, давно не используемый или валяющийся без дела.
• Двигатель на 12V постоянного тока.
• Клиновой ремень, для соединения заднего колеса с двигателем.
• Брус для подставки 100*50 мм.
• Диод.
• Аккумулятор 12V.
• Инвертор, преобразующий постоянный ток 12V в переменный 220V.

Если вы не планируете подключать к этому устройству ничего, кроме лампочки постоянного тока, то без последних трёх пунктов можно обойтись.
А для подключения других электроприборов они понадобятся. Причиной этого является неравномерное напряжение, которое будет поступать из генератора (электродвигателя).

Как сделать электрогенератор

Приступаем. Выкладываю две схемы для сравнения. На первой педальный генератор может питать только лампочки постоянного тока, а на второй может полноценно работать с приборами, рассчитанными на 220V переменного тока. Выбираем схему.

Теперь снимаем с заднего колеса покрышку с камерой. Примерно измеряем нужную длину ремня. Точное значение не понадобится, потому что натяжение будем регулировать при помощи стойки. Идём в ближайший магазин запчастей для авто и покупаем соответствующий ремень. Далее из бруса сечением 100*50 мм делаем стойку для установки заднего колеса велосипеда и электродвигателя. У вас должно получиться примерно так:

Устанавливаем велосипед задней осью в прорезь стойки, надеваем ремень на колесо и двигатель. После этого регулируем натяжение ремня отодвигая и закрепляя электродвигатель в нужном положении.

В принципе, первая схема готова. Осталось только подключить к генератору электролампу. А для второй схемы потребуется взять аккумулятор на 12V и соединить его с электродвигателем через диод. Диод в этой схеме позволяет току течь только от генератора к батарее. При установке убедитесь, что ножка катода направлена в сторону положительной клеммы аккумулятора. Катод обычно помечен тонкой серой полосой на корпусе диода.

После этого останется к аккумуляторной батарее подключить инвертор.

Только перед подключением убедитесь, что правильно подключаете положительные и отрицательные клеммы, иначе вы рискуете спалить предохранитель инвертора. И вообще будьте осторожно, потому что на выходе мы уже получим переменный ток напряжением 220V. На фото ниже можно увидеть ка будет выглядеть наше творение после окончательной сборки и покраски.

Инструкция, как подключить генератор своими руками: рекомендации от ООО Альтернатива

Для обеспечения беспрерывного энергоснабжения дачи или частного дома генератор – лучшее решение. Нужно лишь подобрать оптимальный вид топлива. Если оборудование уже куплено, остается дело за малым – подключить электрогенератор. Этим должны заниматься профессионалы. Рассмотрим, как подключить электрогенератор к сети, на что следует обратить внимание.

Как подключить генератор к сети, учитывая его тип?

Рассмотрим экспертные рекомендации:

1. Бензиновый. Нужно помнить, что сердце такого оборудования – двигатель, который выбрасывает в окружающую среду выхлопные газы, поэтому помещение для его размещения должно быть проветриваемым. Перед тем, как подключить бензогенератор к дому, на глушитель стоит надеть теплоизолированный трубопровод для вывода газов за границы комнаты. Учитывая средний уровень шумности, такое оборудование можно установить в подвале.
2. Дизельный. Более шумный вариант, создающий вибрацию, поэтому его не стоит устанавливать рядом с домом. Для подключения дизельного генератора стоит предусмотреть отдельное помещение, причем отапливаемое (при низких температурах топливо густеет). Некоторые модели имеют кожух, который защищает устройство от холода. Современные условия продажи дизельных электростанций позволяют сделать выбор нужного оборудования, чтобы минимизировать дальнейшие действия и расходы для подключения.
3. Газовый. Сначала к помещению подводится труба магистрального газопровода. Обязательно учитывается технический регламент. Нет централизованного снабжения? Тогда нужно организовать подачу топлива из баллона. Уровень шума газовых генераторов низкий, поэтому их можно устанавливать в подвалах жилых домов. Стоит также позаботиться о качественной вентиляции.

Дополнительные рекомендации, как подключить бензогенератор к сети дома

Помещение, в котором будет устанавливаться оборудование, следует подготовить:

• | отделать прилегающие полы и стены негорючим материалом;
• | сделать отверстие для вывода выхлопных газов за пределы комнаты;
• | обеспечить достаточное место для размещения не только генератора, но и масляного бака, электрощита и пр.;
• | сделать прочное основание (бетонный фундамент).

По периметру вокруг устройства должен оставаться хотя бы 1 метр. Это необходимо для его обслуживания. Также в помещении нужно предусмотреть кабельные каналы, наружные короба, распределительный щит. Сечение проводов подбирается с учетом мощности оборудования. Его корпус обязательно следует заземлить. Нужно предусмотреть огнетушитель, ограничение доступа остальным членам семьи, особенно детям.

Наши контакты в Санкт-Петербурге

(812) 677-66-89; (921) 961-66-89; (911) 924-66-89; [email protected]

Прайс-лист (цена): формируется в виде коммерческого
предложения на конкретную позицию.

Скидка: осуществить покупку со скидкой вы можете,
оформив заказ на сайте.

создан генератор, собирающий энергию капель дождя

Бессовестно дождливое лето капает не только на землю, но и на мозг. Изобретателям. Они решили, что пора бы каплям не стучать без толку по стеклам наших домов и автомобилей, а снабжать их тем самым энергией, и разработали устройство, собирающее энергию падающих капель дождя.

Новое устройство, преобразующее механическую энергию капель в электрическую энергию, было создано учёными из Нидерландов и Китая. Статья о разработке вышла в журнале Advanced Materials.

Поясним, что ранее учёными уже предпринимались попытки создать устройство, собирающее энергию падающей с небес воды. Потенциал этого источника энергии более чем очевиден. Но все прежние разработки либо недостаточно стабильно работали, либо требовали для своей работы слишком много энергии, и потому коэффициент их полезного действия оказывался слишком низким.

Принцип работы нового устройства базируется на явлении электросмачивания.

Напомним, что летящая в воздухе капля стремится принять округлую форму. Сделать это её заставляют силы поверхностного натяжения. Но, если капля упадёт на заряженную поверхность, то она буквально распластается в блин, так как молекулы воды будут стремиться смочить собой поверхность из-за воздействия на них электрического поля заряженной поверхности.

Таким образом капля дождя, попадая на новый генератор, удерживается на нем за счёт электросмачивания. В это же время внутри генератора происходит перераспределение зарядов.

Таким образом каждое падение маленькой капли приводит к тому, что в генераторе начинает протекать слабый ток, который можно «собрать». Объём собираемого таким образом тока определяется количеством свободных зарядов, которые присутствуют в материале генератора. Поэтому учёные тщательно продумали, какие материалы использовать для создания генератора.

Схема появления заряда внутри генератора под воздействием капель дождя и его снятия.

Конструкция в итоге получилась не просто надёжной, но ещё и чрезвычайно эффективной. Инженерам удалось собрать 11,8% энергии упавших капель.

Для сравнения: фотосинтезирующие растения аккумулируют только 2% энергии Солнца, а рекордсмены природы зелёные водоросли – 12%. Так что этот электрогенератор близок к природному рекорду.

Однако в отличие от «скоропортящихся» живых систем, требующих постоянной «починки», этот генератор может работать 100 дней без снижения эффективности (это показали тесты). При этом перед началом длительной работы ему требуется всего 15 минут подзарядки\подготовки.

Ток вырабатывается благодаря явлению электросмачивания. Рисунок d показывает зависимость плотности поверхностного заряда от подаваемого напряжения. Перевод Вести.Ru.

Результаты действительно впечатляющие. Однако соавтор исследования Нильс Мендель (Niels Mendel) считает, что нужно провести больше исследований, чтобы создать по-настоящему эффективный генератор энергии из капель дождя. Для этого нужно решить проблему работы подобных устройств при 100-процентной влажности. Во-вторых, необходимо решить проблему снижения эффективности подобных устройств в присутствии солей (всё-таки дождевая вода не является дистиллированной).

Конечно, всех потребностей человечества энергия дождя в любом случае не покроет. Но, судя по всему, будущее за различными источниками возобновляемой энергии, каждый из которых будет брать на себя часть работы по обеспечению человечества «зелёной» энергией.

Инженеры учатся приспосабливать под это самые разные системы. Так, они уже смогли заставить вырабатывать электричество бактерии, приручили энергию холода и даже превратили в электрогенераторы оконные стёкла.

Выработка электроэнергии при помощи линейных генераторов — Энергетика и промышленность России — № 23-24 (235-236) декабрь 2013 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 23-24 (235-236) декабрь 2013 года

Для некоторых ситуаций предлагается использовать эффективные, с точки зрения автора, способы преобразования поступательных движений во вращательные – с целью применения вместе с обычными динамо-машинами.

Соленоид с магнитом

Первые линейные преобразователи энергии были созданы еще в начале девятнадцатого века (в работах Фарадея и Ленца) и представляли собой соленоиды с движущимися внутри них постоянными магнитами. Но использовались эти устройства только в физических лабораториях для формулирования законов электромагнетизма.

Впоследствии серьезное применение получили лишь генераторы, работающие от вращательных движений. Но теперь человечество «вспоминает давно забытое старое». Так, недавно были созданы «вечные» или «индукционные фонарики Фарадея», работающие от встряски и имеющие в своей основе «поступательный генератор» – это тот же соленоид, с колеблющимся внутри него постоянным магнитом, плюс – выпрямительная система, сглаживающий элемент и накопитель. (Необходимо отметить, что для появления тока в соленоиде необязательно вдвигать и выдвигать внутрь него магнит – достаточно, и не менее эффективно, приближать и удалять магнит от электрической катушки, если в нее вставить сердечник, лучше ферритовый).

В интернете можно найти описание того, как сделать генератор, питающий велосипедные фары, работающий на том же принципе – от движения магнита внутри соленоида (встряску здесь уже обеспечивает не человеческая рука, а само транспортное средство – велосипед).

Появились и проектируются поступательные генераторы, использующие «пьезоэлектрический эффект» – способность некоторых кристаллов при деформации продуцировать электрические заряды.

Это, например, всем известные пьезоэлектрические зажигалки. Французские ученые (в частности этим занимается Жан Жак Шелло в Гренобле) решили подставить пьезокристаллические модули под дождевые капли и таким образом получать электроэнергию. В Израиле фирмой «Innowatech» разрабатывается способ получения электроэнергии от давления машин на дорожное полотно – пьезокристаллы будут подложены под шоссе. А в Голландии подобным же образом планируют «собирать» электроэнергию из-под пола танцевального зала.

Все вышеперечисленные примеры, кроме использования энергии дождя, касаются «снятия» энергии с результатов деятельности человека. Здесь можно предложить еще размещение поступательных генераторов в амортизаторах автомобилей и поездов, а также снабжение этих транспортных средств увеличенными копиями вышеописанных генераторов велосипедов, работающих от встряски, и, кроме того, расположение поступательных генераторов под рельсами железных дорог.

Новый способ использования ветра

Рассмотрим теперь, как полнее использовать энергию ветра. Известны ветроэлектрогенераторы, в которых ветер вращает воздушные винты, а они, в свою очередь, – валы динамо-машин. Но не всегда воздушные винты удобны в использовании. Если они применяются в жилых районах, то требуют дополнительного места, и их, для безопасности, надо заключать в сетки. Они могут портить внешний вид, заслонять солнце и ухудшать обзор. Вращающиеся генераторы сложны в изготовлении: требуются хорошие подшипники и балансировка вращающихся частей. А размещенные на припаркованных электромобилях ветроэлектрогенераторы могут быть похищены или повреждены.

Автор предлагает использовать более удобные рабочие тела, на которые будет воздействовать ветер: щиты, пластины, паруса, надувные формы. А вместо привычных динамо-машин – специальные крепления в виде поступательных генераторов, в которых от механических перемещений и давлений, производимых рабочими телами, будет вырабатываться электроэнергия. В таких креплениях могут быть использованы как пьезокристаллы, так и соленоиды с подвижными магнитными сердечниками. Токи, созданные этими креплениями, будут проходить через выпрямители, сглаживающие элементы и заряжать аккумуляторы для дальнейшего использования выработанной электроэнергии. Все части таких поступательных генераторов просты в изготовлении.

Щиты с подобными креплениями, размещенные на стенах зданий, балконов и т. п., будут приносить вместо неудобств только выгоду: звуко- и теплоизоляцию, тень. Они практически не требуют дополнительного пространства. Рекламные щиты, навесы от солнца или дождя, снабженные такими креплениями и «дождевыми» пьезокристаллическими модулями, будут кроме своей основной функции еще и вырабатывать электроэнергию. По такому же принципу можно заставить работать и любой забор.

Энергопроизводящие окна и столбы

Есть возможность использовать прочные стекла в окнах в качестве «ветрозаборников», а электровырабатывающие крепления расположить в раме.

Если взять случай с электромобилями, то крепления можно переключать: на стоянке, где позволительна вибрация стекол от ветра, будут использоваться электрогенерирующие крепления, а при движении, чтобы не нарушать аэродинамические свойства электромобиля – обычные. Хотя при использовании пьезокристаллов можно добиться совсем небольшого люфта и переключения не потребуются.

В более простом (непрозрачном варианте выполнения щитов) на стоянке обычные стекла опускаются и вместо них вставляются щитовые ветроэлектрогенераторы, креплениями опирающиеся на рамы окон. То же можно сделать и в доме ночью, когда окна не должны пропускать свет: вместо стекол или внешних ставень устанавливать подобные ветроэлектрогенераторы.

Опора в виде треноги для фонарного столба или сотовой антенны будет вырабатывать электроэнергию, если мы в каждой «ноге», разделив их поперек на две части, в стыке разместим вышеописанное электрогенерирующее крепление. Столб фонаря или антенны можно поместить в зарытый в землю и укрепленный полый цилиндр с подобными электрогенераторами, размещенными по внешнему ободу, – это еще один вариант.

Фонари на столбах, оснащенных такой «поддержкой», могут работать самостоятельно, без подвода к ним кабелей электропитания – ведь их раскачивание от ветра или от колебаний дорожного полотна всегда имеет место. Такие фонари должны быть очень востребованы там, где либо нет электростанций, либо местность еще не «охвачена» проводкой.

Кроме того, поступательные генераторы позволяют нам задействовать еще и такие «природные ветрозаборники», как деревья: ведь их ветви раскачиваются от ветра. С деревьями лучше использовать генераторы соленоидного типа, а не на пьезокристаллах. Соленоиды с магнитами и пружинами будут обеспечивать мягкую «упряжку».

Вот один из возможных вариантов использования качания ветки. Одну веревку, идущую от бобины электрической катушки, закрепляем на стволе или прикрепляем к «якорю» (типа морского), зарытому в землю, а вторую, соединенную с магнитом, закрепляем за качающуюся ветвь. Закрепление бобины можно и не производить – оставить только связь с веткой. Тогда генератор будет работать от встряски, которую ему обеспечит раскачивание ветки от ветра (катушке не даст упасть пружина).

«Летящее» электричество

Что же касается надувных «рабочих тел» для поступательных ветроэлектрогенераторов, то многие видели рекламные надувные фигуры на бензоколонках, которые качаются от ветра.

Такие надувные формы (их можно выполнять в виде шаров, эллипсоидов, надувных матрацев и т.д.) также могут поработать на экологически чистую электроэнергию. Их преимущество в том, что они, «отвязавшись» и движимые ветром, никого из людей серьезно не травмируют.

Так, например, можно использовать воздушный шар как рабочее тело для поступательного ветроэлектрогенератора соленоидного типа. Магнит привязывается к шару, а катушка «якорится», причем лучше использовать упругие соединения, чтобы не порвать шар и не повредить катушку и электронику (упомянутые выше выпрямительную, сглаживающую и накопительную системы).

Энергию ветра можно задействовать для выработки электричества еще и на парусных судах в местах крепления парусов (тут больше подойдут электрогенерирующие крепления на пьезокристаллах, чтобы не создавать больших перемещений). Выработанное электричество пойдет на зарядку аккумулятора как дополнительной энергетической возможности в случае штиля, для движения на электромоторе и для внутренних нужд судна, скажем, для освещения и холодильных агрегатов.

Энергия волн

Теперь посмотрим, как использовать энергию морских и речных волн. Можно сделать такие генераторы поступательного действия, где рабочими телами будут служить не большие щиты или другие крупные геометрические формы, а небольшие пластины.

Электрогенерирующие крепления останутся такими же (на соленоидах или же на пьезокристаллах), но только меньших размеров. Наборы из таких пластинчатых электрогенераторов установим на плавучих средствах на уровне их ватерлиний. Они (генераторы), в силу их небольших размеров, не будут слишком сильно портить обвод судна. Следует позаботиться и о гидроизоляции генераторов, поместив их под водонепроницаемую эластичную оболочку. Волны, бьющие по судну (по пластинам), будут вырабатывать электроэнергию для двигателя (ходовая часть) и для внутренних нужд судна, что позволит избавиться от громоздкого и опасного (переворачивающего плавучее средство) паруса, с которым, кроме того, сложно идти против ветра, и загрязняющих окружающую среду моторов и генераторов внутреннего сгорания.

Использовать энергию волн у берега – еще проще, закрепив соленоиды к пирсу, дебаркадеру или другому сооружению. Здесь возьмем щиты и крепления побольше: в этом случае обтекаемость только повредит.

Генератор в виде плота

Для этой же цели (использования энергии волн) предназначен «плот-электрогенератор». Здесь волны будут обеспечивать движение поплавков друг относительно друга, что при помощи стоек на шарнирах вызовет движение магнитов относительно соленоидов.

Напомним, что магниты, соленоиды и пружины составляют поступательные генераторы, прикрепленные к стойкам на шарнирах. Аккумулятор и электронный блок заключены в общий жесткий кожух, подвешенный на канатах к стойкам.

Система стоек, шарниров и пружин, не ограничивая полностью взаимные перемещения поплавков, в то же время не даст плоту распасться. А относительное движение магнитов и соленоидов обеспечит выработку тока в соленоидных обмотках, который будет передаваться по проводам в электронный блок. Там он пройдет выпрямитель и сглаживающий элемент, после чего поступит в аккумулятор плота или по кабелям будет передаваться на берег или на судно, буксирующее плот для своих энергетических нужд.

Для более полного использования всех направлений воздействия волн можно из таких плотов составить конгломерат, разместив их под оптимальным углом друг относительно друга, или же на одном плоту сделать комплексную (учитывающую все возможные относительные перемещения поплавков), более сложную систему стоек шарниров и пружин.

Использование перепадов уровней воды

Поступательные генераторы подходят также и для использования энергии перепадов уровней воды у рек, водопадов, приливов и отливов. Они будут работать вместо гидротурбин. Эффективность их, по предварительным оценкам, меньше, но зато поступательные генераторы вместе с сопутствующими устройствами здесь проще построить: ведь гидротурбинные генераторы, в силу их принадлежности к вращающимся, нуждаются в точности изготовления, балансировке и хороших подшипниках.

Самой простой для выполнения является следующая схема. Соленоид закрепляется на берегу (очень хорошо к мосту) речки или водопада, а к магниту привязывается поплавок, опущенный в воду. Если течение турбулентное, а это мы наблюдаем в быстрых речках и водопадах, то поплавок будет колебаться и передаст колебания магниту, что и требуется для выработки электроэнергии. Магнит вместе с поплавком не уплывет из‑за того, что магнит закреплен к днищу бобины соленоида пружиной. Эта схема очень напоминает вышеприведенную поплавковую схему для использования энергии волн.

Есть еще одна достаточно хорошо известная система. Сверху в накопительную чашу идет непрерывный поток воды, например из отводного канала от речки. Чаша заполняется. Когда гидростатическое давление на конец трубки, находящейся в этой емкости, превысит определенный «порог запирания» (ведь в трубке пока воздух), вода начнет через нее проходить и выльется на поступательный генератор, находящийся внизу. Уровень воды в чаше спустится ниже изогнутого конца трубки, и воздух опять «запрет» ее.

За счет поступления воды сверху снова произойдет заполнение емкости до максимального уровня. А при нем гидростатическое давление способно «отпереть» трубку (и т. д.). Тем самым обеспечивается прерывистое падение воды на поступательный генератор, что и требуется для выработки электроэнергии. После совершения «работы» вода стечет вниз на водосборник, откуда по соответствующему каналу поступит опять в речку, но уже на более низком уровне.

Поступательные генераторы, предназначенные для использования прерывистых падений на них жидкости, выглядят так. Соленоидного типа – здесь наклонная кювета для сбора и слива воды жестко крепится к магниту, находящемуся внутри закрепленного соленоида. А сам магнит снизу подпирает пружина, закрепленная к днищу бобины соленоида. Пьезоэлектрического типа – здесь такая же кювета опирается на пьезокристалл.

Есть устройство такого же предназначения, но другого типа – это поворачивающаяся (в вертикальной плоскости) на шарнире чаша. Она имеет разные центры тяжести в ненаполненном и наполненном состояниях. В ненаполненном состоянии чаша находится в устойчивом равновесии: она опирается на шарнир и подставку. Вертикаль, опущенная из ее центра тяжести, проходит через площадь опоры. Но по мере заполнения чаши водой, например из отводного канала от речки, ее центр тяжести смещается. И когда вертикаль, опущенная из нового центра тяжести выйдет за площадь опоры, чаша начнет переворачиваться.

По мере переворачивания вертикаль из центра тяжести все больше и больше будет выходить за площадь опоры. В конце концов жидкость из чаши выльется на поступательный генератор, а затем в водосборник и в возвращающий к речке канал. Пустая же чаша возвратится в свое исходное положение устойчивого равновесия, снова начнет заполняться водой, и цикл повторится.

Совершенствование конструкций

Можно придумать еще много возможностей для использования электрогенераторов поступательного действия, вариантов их конструктивного выполнения и сопутствующих им устройств. Автор надеется, что эти генераторы займут свою «нишу» в области выработки экологически чистой электроэнергии.

Если по каким‑то причинам электрогенераторы поступательного действия не могут быть построены и применены или уже имеются обычные генераторы, действующие от вращательных движений, то некоторые поступательные движения, имеющие достаточную амплитуду (например, качания веток деревьев от ветра, движения поплавка или воздушного шара), все равно могут быть использованы, так как существуют механические передачи, преобразующие поступательные движения во вращательные.

Можно назвать, например, реечную передачу, винтовую (как у детской игрушки – юлы) и ременную с катушкой: на катушку наматываем ремешок, леску или кабель и присоединяем к ней возвратную пружину, например спиральную. А для еще большей эффективности выработки электроэнергии таким способом надо в качестве мультипликатора поставить коробку передач, как в автомобиле или велосипеде, и переключать скорости (передаточное число) в зависимости от силы ветра или волн на текущий день или час.

Если мы оценим, какая часть «приземной» воздушной поверхности, подверженной воздействию ветров, еще не «задействована» для выработки электричества, какая водная поверхность с волнами и сколько рек и водопадов пока не «работают» (это еще не говоря о солнечных лучах и геотермальных источниках), то мы увидим, что у экологически чистой энергетики есть большое будущее.

Как построить модель электрогенератора

Обновлено 25 сентября 2019 г.

Роберт Аллен

Принцип индукции Майкла Фарадея лежит в основе как различных типов электродвигателей, так и электрических генераторов. Фактически, просто вращая ось электродвигателя, он превращается в простой электрический генератор. Переменные магнитные поля создают электрические поля, которые, в свою очередь, генерируют ток (движущиеся заряды).

Однако, если вы хотите сделать свой собственный, для создания модели электрогенератора — или «динамо-машины» — потребуется немного больше, чем мощный магнит и катушка с проволокой. Достаточно простого генератора, чтобы проиллюстрировать физику, лежащую в основе.

Модель генератора

: Подготовка

Нарисуйте на картоне два круга диаметром 3-4 дюйма и вырежьте их с помощью ножа.

Оберните половину гвоздя 60D изолентой. Начните с головы и двигайтесь к точке.

Проделайте отверстие в центре одного из картонных кружков гвоздем и прижмите его до конца гвоздя. Проделайте то же самое с другим картонным кружком, прижав его к краю изоленты.

Включите клеевой пистолет и дайте ему нагреться. Приклейте два картонных круга, чтобы они не двигались. Осторожно нанесите клей в местах соединения кружков с гвоздем на внешней стороне созданной вами катушки — не допускайте попадания клея на внутреннюю часть катушки.

Начните наматывать магнитную проволоку на гвоздь между двумя картонными кругами. Оберните проволоку как можно плотнее и плотнее. Точное количество витков вокруг гвоздя не имеет значения, поэтому остановитесь, когда у вас останется только 10 дюймов проволоки.

Приклейте провод на место, чтобы он не откручивался, когда вы отпускаете.

Обрежьте края картонных кружков ножом.

Модель генератора: Конструкция

Приклейте центр стержневого магнита к оси вашего кривошипа. Вам нужно быть максимально точным, чтобы он был устойчивым при повороте рукоятки.

Приклейте катушку с проволокой к монтажной поверхности.

Соскребите изоляцию с обоих концов провода ножом для хобби.

Установите кривошип так, чтобы магнит находился как можно ближе к катушке. Магнит должен вращаться по той же оси, что и гвоздь.

Приклейте кривошип к монтажной поверхности.

Модель генератора: Тестирование

Включите вольтметр и, при необходимости, переключите его для измерения постоянного тока (DC) с наиболее чувствительной настройкой.

Оберните один свободный конец катушки с проволокой вокруг металлического щупа на черном кабеле вольтметра. Другой свободный конец катушки с проволокой оберните вокруг металлического щупа на красном кабеле вольтметра.

Вращайте рукоятку, чтобы вращать магнит и генерировать электроэнергию.

Убедитесь, что вольтметр регистрирует генерирование тока. Если это не так, измените порядок подключения проводов к счетчику.

Гидроэлектроэнергия: как это работает

• Школа водных наук ГЛАВНАЯ • Темы водопользования •

Падающая вода производит гидроэлектроэнергию.

Кредит: Управление долины Теннесси

Так как же нам получить электричество из воды? Фактически, гидроэлектростанции и угольные электростанции производят электроэнергию одинаковым образом. В обоих случаях источник энергии используется для вращения пропеллероподобной детали, называемой турбиной, которая затем вращает металлический вал в электрическом генераторе, который является двигателем, вырабатывающим электричество. На угольной электростанции пар вращает лопасти турбины; тогда как гидроэлектростанция использует падающую воду для вращения турбины. Результаты такие же.

Взгляните на эту схему (любезно предоставленную Управлением долины Теннесси) гидроэлектростанции, чтобы увидеть подробности:

Теория состоит в том, чтобы построить плотину на большой реке , которая имеет большой перепад высот (в Канзасе или Флориде не так много гидроэлектростанций). Плотина хранит много воды за собой в резервуаре . У подножия стены дамбы находится водозабор. Гравитация заставляет его проваливаться через напорный водовод внутри дамбы.В конце напорного водовода находится пропеллер турбины, который вращается движущейся водой. Вал турбины идет вверх в генератор, который производит мощность. К генератору подключены линии электропередач, по которым электричество доставляется в ваш дом и в мой. Вода проходит мимо гребного винта через отводной канал в реку мимо плотины. Кстати, играть в воде прямо под плотиной, когда выходит вода, — не лучшая идея!

Турбина и генератор производят электроэнергию

Схема гидроэлектрической турбины и генератора.

Источник: Инженерный корпус армии США

Что касается того, как работает этот генератор, Инженерный корпус объясняет это следующим образом:
«Гидравлическая турбина преобразует энергию текущей воды в механическую энергию. Гидроэлектрический генератор преобразует эту механическую энергию в электричество. Принцип работы генератора основан на На принципах, открытых Фарадеем, он обнаружил, что когда магнит проходит мимо проводника, он заставляет течь электричество.В большом генераторе электромагниты создаются путем циркуляции постоянного тока через петли из проволоки, намотанные на стопки пластин из магнитной стали. Они называются полевыми полюсами и устанавливаются по периметру ротора. Ротор прикреплен к валу турбины и вращается с фиксированной скоростью. Когда ротор вращается, он заставляет полюса поля (электромагниты) проходить мимо проводников, установленных в статоре. Это, в свою очередь, вызывает прохождение электричества и повышение напряжения на выходных клеммах генератора. «

Гидроаккумулятор: повторное использование воды для пикового потребления электроэнергии

Спрос на электроэнергию не «плоский», а постоянный. Спрос повышается и понижается в течение дня, и за ночь потребность в электричестве в домах, на предприятиях и других объектах снижается. Например, здесь, в Атланте, штат Джорджия, в 17:00 в жаркий августовский выходной день можно поспорить, что существует огромный спрос на электроэнергию для работы миллионов кондиционеров! Но 12 часов спустя, в 5:00 … не так уж и много.Гидроэлектростанции более эффективны в обеспечении пиковой потребности в энергии в течение коротких периодов времени, чем электростанции, работающие на ископаемом топливе и атомные электростанции, и один из способов сделать это — использовать «гидроаккумулирующие станции», которые повторно используют одну и ту же воду более одного раза.

Насосный накопитель — это метод сохранения воды в резерве на период пиковой нагрузки за счет перекачки воды, которая уже прошла через турбины, в резервный бассейн над электростанцией в то время, когда потребность потребителей в энергии низка, например, во время полночь. Затем воде позволяют течь обратно через турбогенераторы в периоды, когда потребность высока и на систему ложится большая нагрузка.

Насосный накопитель: повторное использование воды для пикового спроса на электроэнергию

Резервуар действует как батарея, накапливая энергию в виде воды, когда потребности в ней низкие, и вырабатывая максимальную мощность в дневные и сезонные пиковые периоды. Преимуществом гидроаккумулирующего оборудования является то, что гидроагрегаты могут быстро запускаться и быстро регулировать мощность.Они работают эффективно при использовании в течение одного или нескольких часов. Поскольку гидроаккумулирующие водохранилища относительно малы, затраты на строительство, как правило, невысоки по сравнению с обычными гидроэнергетическими сооружениями.

Научный проект по электрическому генератору — школьные научные эксперименты

Электричество — это одна из форм энергии, которая вырабатывается за счет потока заряда. Мы можем использовать электричество разными способами, например, в свете, электромобилях, электронных устройствах, таких как компьютер, телевидение и т. Д.Электричество также можно вырабатывать разными способами. Сегодня мы выполняем научный проект по электрогенератору .

Электрогенератор научного проекта помогает нам разобраться в двигателях постоянного тока. С некоторыми обычными предметами, которые можно найти в нашем доме, такими как фанера, двигатель постоянного тока, медная проволока, светодиоды и т. Д. Мы можем сделать этот проект в области электротехники.

Это производство электроэнергии лучше всего подходит для научных проектов 8-го класса. Но также подходит для учащихся 7, 9 и 10 классов.Этот научный эксперимент по электричеству является хорошим источником для понимания таких научных терминов, как электричество, ток, двигатель постоянного тока, заряд, разомкнутая цепь, замкнутая цепь, светодиоды и т. Д.

Как сделать научный проект по электрическому генератору?

Мы делаем простой научный проект , производящий электричество. Хорошо известно, что двигатель постоянного тока вырабатывает электричество, когда мы вращаем его вал. И наоборот, когда подается электричество, оно начинает вращаться.

Как известно свойство двигателя постоянного тока. Просто вращая двигатель постоянного тока, мы можем производить электричество. Здесь мы используем некоторые распространенные материалы, такие как старые компакт-диски, для вращения вала двигателя постоянного тока.

Этот образец научного эксперимента, электрический генератор может производить значительную мощность для светящегося светодиода. Эта же концепция производит большую энергию, поскольку мы увеличиваем масштаб двигателя.

Научный проект «Преимущества производства электроэнергии»:

У проекта по науке об электричестве много достоинств.Мы упомянули некоторые преимущества.

• Этот проект помогает студенту изучить явления производства электроэнергии.
• Мы можем узнать о двигателе постоянного тока.
• Это вдохновляет людей искать возобновляемые источники электроэнергии.

Электрогенераторы научные проекты

Материалы, необходимые для создания проектов на этой научной выставке:

Этот научный проект сделан с использованием обычных материалов, которые можно найти в нашем доме. Вот некоторые из предметов, необходимых для создания этого проекта научной выставки электричества:

• Двигатель постоянного тока
• Шкив в соответствии с размером вала двигателя постоянного тока.
• Светодиод (светодиод)
• Держатель светодиода
• Гайка болт и шайба
• Фанера
• подставки деревянные
• Также необходимы некоторые другие основные материалы, такие как коврик для поделок, термоклей, плоскогубцы и т. Д.

Существуют разные типы двигателей постоянного тока. Мы используем двигатель постоянного тока от 3 до 12 вольт. Вы можете использовать любой тип двигателя постоянного тока. Лучше и проще, если вы используете мотор-редуктор.

LED означает светодиод. Это простое устройство, которое излучает свет, когда через него проходит ток.Мы используем светодиоды с номинальным напряжением 1,5 В.

( ПРИМЕЧАНИЕ: светодиод пропускает электричество только в одном направлении. Если подключить светодиод в противоположном направлении, свет не будет светиться. )

Для отражения света Led мы используем держатель фонаря.

Фанера — это жесткая основа. Если у вас нет фанеры, картон тоже подойдет.

Как шаг за шагом сделать научный проект по электрическому генератору:

Собрав все необходимые материалы, приступим к нашему научному проекту.Здесь мы предоставили пошаговое руководство.

• Для начала сделаем колесо. Для этого берем два старых компакт-диска и круглый картон. Нанесите термоклей, чтобы прикрепить этот картон и компакт-диск.
• Теперь приклейте деревянную планку к фанере основания.
• После этого закрепите гайку и болт с помощью компакт-диска и деревянного стержня. Так что он может свободно вращаться.
• Прикрепите одну бамбуковую палку к компакт-диску. Это наша ручка для вращения колеса компакт-диска.
• Припаяйте двигатель постоянного тока и светодиод, который затем прикрепите к небольшому деревянному блоку, как на видео.
• Проволока с резиновой лентой — это ремень для вращения колеса компакт-диска, который вращает вал двигателя постоянного тока.
• Наконец, когда мы начинаем вращать колесо, начинает светиться светодиод.

Электрический генератор научного проекта:

Для лучшей демонстрации этого проекта, вы можете просто проследить за видео ниже.

Вот полный процесс генерации электричества в виде видео. Это наш YouTube-канал DIY Projects. Мы также создали на нашем канале множество других школьных научных проектов.Мы также предлагаем школьникам множество идей для научных ярмарок.

Электроэнергия

:

Электричество — это просто форма энергии, возникающая из-за движения заряда. Он проходит через проводник, в основном из меди. Мы можем использовать электричество для работы различных электронных устройств, таких как автомобиль, стиральная машина, плита, обогреватель и т. Д.

Виды электричества:

Электричество подразделяется на два типа. Это статическое электричество и текущее электричество.

Статическое электричество:

Статическое электричество возникает из-за трения между двумя телами. Например, когда мы протягиваем волосы по пластиковой трубе. После этого, когда мы подносим этот пластик к маленьким кусочкам бумаги, они притягиваются к пластиковой трубе.

Текущее электричество:

Ток — это ток заряда через проводник. Например, при включенном переключателе светится электрическая лампочка. Есть два типа тока. Они бывают постоянного и переменного тока.

Источники электроэнергии:

Есть много источников электричества. В зависимости от источника мы можем разделить их на три категории. Возобновляемые, невозобновляемые и ядерные.

Возобновляемая электроэнергия:

Эта электроэнергия в основном производится из возобновляемых источников. Например, гидроэнергетика, энергия ветра, солнечные батареи и т. Д.

Невозобновляемая электроэнергия:

Эта электроэнергия вырабатывается из невозобновляемых источников.Например, источник нефти, ископаемое топливо и т. Д.

Атомная электроэнергетика:

Есть разные в том смысле, что они производятся от ядерного реактора. Здесь происходит реакция.

Обрыв цепи:

Тип электрической цепи, в которой цепь отключена. Электричество не проходит через нагрузку.

Свет не горит!

Замкнутая цепь:

Это тип электрической цепи, в которой цепь подключается.Электричество проходит через нагрузку.

Свет горит!

Преимущества проектов ярмарки электричества:

У этого научного эксперимента много преимуществ. Мы упомянули некоторые из достоинств ниже:

• Этот научный эксперимент помогает нам узнать о двигателе постоянного тока.
• Мы можем узнать о различных научных терминах, таких как заряд, электричество, разомкнутая цепь, замкнутая цепь и т. Д.
• Этот крутой научный проект помогает повысить интерес к электричеству.

Советы по безопасности для электродвигателя этого научного проекта:

Нашим главным приоритетом перед выполнением любого научного проекта является безопасность. Любой человек должен защищать себя, или она является обязательным условием.

• При выполнении научных проектов всегда надевайте безопасное стекло, которое защищает ваши глаза.
• Осторожно полностью обработайте паяльный стержень.
• Осуществите этот научный проект в присутствии ваших родителей, учителей или пожилых людей.
• Обращайтесь с термоклеем правильно, иначе он может обжечь часть тела.

Альтернатива научной ярмарке в области производства электроэнергии Проект:

Есть много проектов научных ярмарок, связанных с электричеством. Есть идеи сделать подъемник с помощью мотор-редуктора. Сделать сам двигатель постоянного тока.

электрический генератор научного проекта

Вопросы и ответы по научному проекту «Электрогенератор»:

Как можно сэкономить электроэнергию?

Электроэнергия играет жизненно важную роль в нашей жизни.Мы должны максимально защитить эту энергию. некоторые из них:

• Отключите использование электроэнергии, когда он не работает.
• Используйте электронные устройства, которые потребляют меньше электроэнергии.
• Укажите больше приоритетов для использования возобновляемой электроэнергии, такой как солнечная энергия.
• Устранить токи утечки.

Как мы можем вырабатывать электроэнергию дома?

Мы легко можем вырабатывать электроэнергию дома. Есть много способов производить электричество в доме.Одна простая идея воплощена в солнечной сети. Мы также можем получать электроэнергию из ветра и воды.

Как мы получаем электричество из воды?

Вода — один из основных источников электроэнергии через гидроэнергетику. Гидроэнергетика состоит из больших турбин. Которая вращается из речной воды, в результате вырабатывается электричество. Эта энергия поступает в наш дом через электрические столбы.

Некоторые крутые идеи научных проектов:

Если вы ищете Научные проекты 8-го класса .Я надеюсь, что этот эксперимент мне очень поможет. Это документация, которая может лучше всего подойти для вашего рабочего процесса.

Если вам нравится этот научный проект или у вас есть вопросы по этому проекту. Вы можете просто прокомментировать нас в нашем разделе комментариев.

Чтобы узнать больше, войдите в Science Projects Projects на SCHOOLSCIENCEEXPERIMENTS.COM

Электрогенератор Фарадея — Эпоха революции

К 1800-м годам промышленная революция набирала обороты с появлением новых захватывающих машин, приводимых в движение паром.Но сила пара имела свои пределы и была доступна далеко не каждому. В 1820-х годах Майкл Фарадей (1791–1867), ученый, работавший в Королевском обществе в Лондоне, понял, что необходима более полезная форма власти. Он начал проводить эксперименты, опираясь на работы Алесандро Вольта и Ганса Христиана Эрстеда и их работы с ранними батареями, магнетизмом и движением.

В 1831 году Фарадей сделал новаторское открытие. Он обмотал трубку медной проволокой и изолировал ее тканью.Затем он подключил медный провод к гальвонометру, который мог измерять электрический ток. Когда он проводил магнитом вперед и назад через середину трубки, стрелка гальвонометра двигалась. Он создал первый в истории генератор электричества.

Генератор по существу преобразует движущую силу (механическую энергию) — в данном случае движение магнита, движущегося вперед и назад — и преобразует ее в электричество. Будь источником энергии вода, пар, ветер, нефть, уголь или ядерная реакция, сегодня почти вся электроэнергия вырабатывается генераторами (или турбинами) с использованием принципов Фарадея.

Знаете ли вы ..?

Майкл Фарадей также «изобрел» «Рождественские лекции», лекции, разработанные специально для молодых людей, чтобы помочь им понять научные принципы и открытия. Захватывающие интерактивные беседы и шоу для молодежи по-прежнему проводятся каждый год в виде «Рождественских лекций» Королевским институтом, университетами и организациями по всей стране.

Подробнее об этом объекте в Королевском институте:

Генераторная катушка Фарадея. Он был изготовлен Майклом Фарадеем в 1831 году и представляет собой катушку из медной проволоки, намотанную на полый сердечник. Перемещение намагниченного железного стержня через катушку вызывает в катушке ток. Фарадей показал, что магнит должен двигаться, чтобы вызвать ток, что было ранней демонстрацией преобразования механической энергии в электрическую. Это было основой современных динамо-машин. Этот предмет сейчас выставлен в Королевском институте в Лондоне.

«Электрический генератор» Научный проект — видео и стенограмма урока

Материалы

• Кусок картона шириной 3 дюйма и длиной 12 дюймов
• Горячий клей
• На один неодимовый магнит меньше картонного корпуса
• 200 футов медной проволоки с эмалевым покрытием 30 калибра
• Один 1.Лампочка 5 вольт
• Патрон лампочки (опционально)
• Зажимы типа «крокодил» (это тоже необязательно)
• Линейка
• Карандаш
• Шило или другое приспособление для прокалывания картона

Шаги к эксперименту

1. Начните с измерения картона, чтобы создать коробку. Отметьте 3,1 дюйма, затем сделайте еще одну отметку на 4,5, 7,7 и, наконец, 8,9 дюйма.

2. Теперь сложите картон по отметкам, которые вы только что сделали, чтобы построить коробку.

• Вот небольшой совет по безопасности: горячий клей очень горячий; будьте осторожны, чтобы не попасть на кожу.

Теперь вернемся к шагам:

3. Заклейте коробку с помощью горячего клея по краям внахлест.

• Вот еще один совет по безопасности: шило очень острое; попросите взрослого помочь вам с этим шагом.

Вернуться к шагам:

4. Затем проколоть отверстие в центре длинной стороны коробки с обеих сторон с помощью шила.

5. Теперь вставьте гвоздь в отверстие.

• Еще один совет по технике безопасности: неодимовые магниты очень сильны; держите их подальше от всей электроники!

Теперь вернемся к шагам:

6. С помощью горячего клея прикрепите магнит к гвоздю. Убедитесь, что у магнита достаточно места, чтобы он мог свободно вращаться, но при этом максимально плотно прилегал к коробке.

7. Затем оберните проволоку снаружи коробки, закрывающей картон. Оставьте около 5 дюймов на каждом конце провода, чтобы прикрепить его к лампочке.

8. Теперь поместите лампочку в патрон (если вы его используете) и закрепите провод к патрону с помощью зажимов типа «крокодил»; и, наконец,

9. Теперь пора использовать ваш генератор! Крутите гвоздь как можно быстрее и смотрите, как загорается лампочка.

Возможно, вам придется устранить неполадки посреди этого эксперимента. Для этого эксперимента важно использовать подходящий магнит. Бытовые магниты обычно недостаточно сильны, чтобы создать электрический ток.Также убедитесь, что вы используете медный провод, так как другие типы не будут проводить электричество. Если ваша лампочка по-прежнему не горит, проверьте соединения проводов, особенно если вы не используете держатель и зажимы из крокодиловой кожи.

Теперь, наконец, рассмотрите эти вопросы для обсуждения, просматривая и анализируя результаты своего эксперимента:

• Что произошло, когда вы закрутили гвоздь?
• Откуда взялась энергия для лампочки?

Как это работает

Во всех генераторах используется процесс, называемый электромагнитной индукцией .Электромагнитная индукция использует магнитную силу для перемещения электронов и создания электричества. Давайте посмотрим, как это работает в нашем генераторе.

Когда вы закручиваете гвоздь, он вызывает вращение магнита. Магнитное поле движется вместе с магнитом и заставляет электроны внутри провода двигаться. Движение электронов создает электричество. Электричество течет к лампочке и позволяет ей загореться.

Чем быстрее вы поворачиваете генератор, тем сильнее изменяется магнитное поле и, следовательно, вырабатывается больше электричества, а ваша лампочка становится ярче.

Резюме урока

Давайте уделим пару минут, чтобы просмотреть важную информацию, которую мы узнали об этом научном проекте по электрическому генератору, который мы исследовали. Мы сосредоточились на концепции преобразования механической энергии , или суммы потенциальной и кинетической энергии, в электрическую энергию , или энергию между заряженными частицами, и на том, как вы можете использовать электромагнитную индукцию , которая использует магнитную заставить двигаться электроны и создавать электричество.

Мы просмотрели материалы эксперимента и посмотрели на этапы, которые включали:

• Создание точно отмеренной коробки
• Проколоть отверстие в центре длинной стороны коробки
• Продеть гвоздь в отверстие и прикрепить его к магниту
• Обмотка коробки проволокой
• Подключение лампочки
• И, наконец, закручиваем гвоздь

Конечно, сложно, но определенно проще, чем вы могли подумать!

Электрогенератор

— обзор

3.2.2 Накопление гидроэлектрической энергии

Как средство хранения огромного количества энергии в течение длительного времени гидроэнергетические системы, по-видимому, являются одной из немногих технологий. Вода переносится с одной высоты на другую. Когда в сети есть избыток электроэнергии, воду можно поднять насосом. Это делается с помощью электродвигателя, подключенного к насосу. При нехватке электроэнергии вода снова может быть передана вниз через турбину с генератором. Это достигается прежде всего за счет использования турбины Фрэнсиса, соединенной с генератором.Турбина Фрэнсиса уникальна тем, что ее можно реверсировать и работать при средних и высоких перепадах давления.

Пример 3.2 Электродвигатель или генератор.

В следующий раз, когда вы придете с техно-комплектом LEGO, возьмите два двигателя из комплекта и один провод. Соедините их вместе, вставив два конца провода в электрическую розетку LEGO на каждом из двигателей. Поверните штифт колеса на одном из двигателей (проще, если колесо на штифте) и посмотрите на штифт на другом двигателе.Что происходит?

Другой штифт движется с меньшей скоростью. Это пример того, как электрические двигатели могут действовать как двигатели, требующие работы от электричества, так и как генератор, выполняющий электрическую работу.

Электродвигатель можно преобразовать в электрический генератор и наоборот. Что касается насосов и турбин, можно изменить два типа турбин: турбины Каплана и Фрэнсиса. Есть также несколько других турбинных и насосных технологий. Турбина Пелтона и различные поршневые насосы, вероятно, являются наиболее широко известными, однако они не подлежат возврату и не имеют отношения к гидроаккумулируемым насосам для хранения энергии.Турбину Каплана, пожалуй, лучше всего описать как двигатель, подобный двигателям подвесного двигателя. Эта турбина используется в потоках большого объема с низким давлением, например, в реке, где плотина поднимает воду до нескольких метров высотой. Турбина Фрэнсиса довольно сложна по конструкции, но в собранном виде немного напоминает раковину улитки. Турбинное колесо состоит из двух параллельных пластин, разделенных тонкими стенками в радиальном направлении, которые делят пространство между двумя пластинами на объемы в форме торта.Турбинное колесо вокруг этого двойного диска в форме пирога представляет собой систему распределения воды в форме раковины улитки. Турбинное колесо обычно вращается вокруг вертикальной оси, и вода выходит через отверстие в центре нижнего диска. Центр верхнего диска прикреплен к валу, который, в свою очередь, соединен с генератором. Изображение такого турбинного колеса Фрэнсиса показано на рис. 3.3, справа. На картинке колесо перевернуто по сравнению с тем, как оно работает. На самом деле очень часто оказывается перевернутое старое колесо Фрэнсиса, которое выставляют на всеобщее обозрение, скорее всего потому, что повороты лопастей лучше отображаются, когда они перевернуты рядом с землей.Таким образом, любопытные люди, проходящие мимо, могут просунуть руки в проточные отсеки и сделать интересные снимки. При добавлении электроэнергии к генератору он становится двигателем, а турбина — насосом. Стенки, образующие пирог между двумя дисками, обычно изогнуты для повышения производительности, а распределительный коллектор в форме раковины улитки дополнительно содержит направляющие фольги. Найдите это в гугле. Конструкция турбины / насоса Фрэнсиса также может обрабатывать большие объемы, десятки кубических метров в секунду. Турбина Фрэнсиса имеет свои ограничения. При работе с большим давлением (вода падает за пределы нескольких сотен метров) водораспределительная система в форме раковины улитки должна быть очень толстой. Из-за этого вода обычно не перекачивается на расстояние более 200–300 метров. Поэтому при строительстве водохранилищ и гидроэлектростанций с гораздо большими водопадами обычно применяют турбину Пелтона. Турбина Пелтона выглядит как диск с несколькими чашечками в форме ложки, прикрепленными к краю. Вода проходит через несколько (часто 4 или 5) форсунок и попадает в эти чашки, заставляя турбину вращаться.Центр турбинного колеса затем прикрепляется валом к ​​генератору. Колесо турбины Пелтона показано на рис. 3.3, слева.

Рисунок 3.3. Фотографии турбинного колеса Пелтона (слева) и турбинного колеса Фрэнсиса (справа).

Следует иметь в виду два момента: i) при рассмотрении гидроаккумулятора вода обычно не перекачивается на слишком большую высоту и ii) что для гидроаккумулирующего накопителя используется турбина Фрэнсиса, которая является общей технологией. Это не означает, что турбины Пелтона и паводки не включаются в гидроаккумуляторы; это только означает, что турбины Пелтона и водохранилища не включены в перекачиваемый источник гидроэлектроэнергии .На самом деле он настолько гибкий, что в более крупной смешанной энергосистеме с, например, солнечное и ветровое снабжение (которые являются прерывистыми), гидроэлектростанции с буферной емкостью считаются накопителями энергии. В большинстве стран, где гидроэлектроэнергия играет важную роль в производстве электроэнергии, вода поэтому хранится в больших бассейнах и попадает в турбины только тогда, когда требуется электроэнергия. Кроме того, когда вода поступает с большой высоты, она часто попадает в виде снега в некоторые части года и выпускается в другие части года.Это означает, что энергия накапливается на склонах озер (плотины или нет), а затем медленно накапливается в озерах (бассейнах), готовых к использованию по запросу. Можно сказать, что это самый важный механизм накопления энергии, когда речь идет о накоплении гидроэлектрической энергии.

Производство и хранение гидроэлектроэнергии не должно быть очень сложным, хотя можно изучать эту область очень подробно и глубоко. Здесь мы рассмотрим только общие основные уравнения. Для любого контрольного объема (CV) мы можем использовать и расширить первый закон термодинамики (уравнение.(2.4)), чтобы определить сохранение энергии, как в уравнении

(3.15) dECVdt = Q˙ − W˙ + m˙in (Uin + vin22 + gzin) −m˙out (Uout + vout22 + gzout).

В стационарных условиях dEdt = 0. Работа контрольного объема WCV, которая передается на вал и далее вместе с работой вязкости Wμ, и перепад давления для объемного потока определяется уравнением

(3.16) W˙ = W˙μ + W˙CV + V˙ Δp.

Для большинства жидкостей теплоемкость настолько велика, что жидкость поглощает тепло от трения без значительного повышения температуры.Более того, жидкость проходит через машины так быстро, что на самом деле у системы очень мало времени на обмен тепла Q˙ с окружающей средой. Другими словами, поскольку жидкость практически не меняет температуру из-за трения и из-за очень короткого времени пребывания, тепло не передается с окружающей средой, и Q˙≈0. Мы рассматриваем несжимаемый поток, то есть постоянный объем. Поскольку мы считаем систему изотермической (ΔT = 0) и несжимаемой, изменение внутренней энергии также незначительно (ΔU = CvΔT).Уравнение (3.15) превращается в:

(3.17) m˙in (vin22 + gzin) −m˙out (vout22 + gzout) = W˙CV + W˙μ + V˙ (pout − pin),

(3.18 ) m˙in (vin22 + gzin) −m˙out (vout22 + gzout) = W˙CV + W˙μ + m˙ (V˙m˙pout − V˙m˙pin),

, которое можно переписать в

(3,19) m˙in (V˙m˙pin + v2in2 + gzin) −m˙out (V˙m˙pout + vout22 + gzout) = W˙CV + W˙μ

и, в свою очередь, в

(3.20) (pinρg + vin22g + zin) — (poutρg + v2out2g + zout) = W˙CVm˙g + W˙μm˙g.

Все члены уравнения. (3.20) представлены в метрах и обычно называются напором или напором.Под напором понимается давление водяного столба определенной высоты или напора. Когда дело доходит до потенциальной работы, мы можем использовать тот же термин, голова, для описания потенциальной работы от данной массы воды на данной высоте (масса и гравитационная постоянная) и ее потенциального выпуска работы в контрольном объеме, таком как турбина. . Эта потенциальная работа, в аналогии с головным термином, называется турбинной головкой, hturbine. Точно так же при перекачке работа, которая должна быть приложена к насосному (турбинному) колесу, теперь становится hpump.В любой реальной системе тоже есть трение, а для гидроэлектрических это трение связано с вязкостью. Потенциальная работа, которая теряется из-за трения, приводит к опусканию напора и обозначается меткой hμ или вязким напором. Этот напор считается потерянным независимо от откачки или отбора мощности. Если перекачивать воду, напор откачки hpump является напором, вызывающим поток, и поэтому имеет противоположный знак вязкого напора. После деления рабочих условий контрольного объема на вес (мгг) получается

Вт˙CVm˙g + W˙µm˙g = hturbine-hpump + hµ.

При более общем вызове точки входа 1 и точки выхода 2 путем вставки в уравнение. (3.20) получаем:

(3.21) (pρg + v22g + z) in− (pρg + v22g + z) out = hμ − hpump + hturbine.

Уравнение (3.21) предназначено для использования в турбинных и насосных системах. Когда он применяется для перекачивания, напор турбины считается нулевым (hturbine = 0), и наоборот, при нагрузке мощности напор считается нулевым (hpump = 0). Поэтому один из двух всегда будет равен нулю при применении к проблеме.Что касается гидроаккумулятора, атмосферное давление на входе и выходе обычно одинаково, так что два давления компенсируют друг друга. Исключением являются недавно представленные резервуары для хранения подводной гидроэлектрической энергии, представленные в Примере 3.4. Более того, для гидроэнергетических систем скорость воды обычно равна нулю как на входе, так и на выходе, и эти члены также отменяются. Скорости равны нулю, так как контрольный объем контактирует с покоящимися водными объектами. Если бы входящий поток имел скорость, то он выглядел бы как воронка на дне водопада, в свою очередь соединенная с водяным затвором, а затем с турбиной.Если бы выходящий поток имел скорость, он выглядел бы как фонтан. Первое непрактично, потому что это приведет к образованию большого количества пузырьков воздуха в турбинной системе, а второе будет представлять собой ненужное рассеяние энергии. Дело в том, что уравнение. (3.21) для зарядки и разрядки гидроаккумулятора в большинстве случаев можно упростить до z1 − z2 = hμ − hpump и z1 − z2 = hμ + hturbine, соответственно.

Пример 3.3 Эффективность гидроаккумулятора.

Несколько гидротурбин выставлены на обозрение, как на рис.3.3. Рядом с ними часто можно найти информационные бюллетени. Для двух турбин на рис. 3.3 факты работы следующие:

	Мощность / МВт	ω / об / мин	Водопад / м	V˙ / м3 · с − 1	Радиус / м
Пелтон	56	428	740	8,8	1,6
Фрэнсис	50	130	300.3

Это действительно впечатляющие факты, если подумать о них правильно. Рассмотрим несколько примеров.

a)

Дайте оценку того, сколько времени в секундах потребуется, чтобы заполнить вашу спальню для каждого из объемных потоков V˙?

b)

Каковы максимальные мощности для каждой из турбин на основе этих объемных потоков?

c)

Каков КПД турбинной системы Фрэнсиса?

d)

Что такое головка трения hfric и турбинная головка hturbine для турбины Фрэнсиса, учитывая, что вся энергия теряется на трение, входящие и выходящие резервуары для воды находятся в состоянии покоя и что оба резервуара находятся в контакте с ближайший воздух?

e)

Каков разумный общий КПД, если вы качаете вдвое меньше, чем извлекаете энергию обратно, используя турбину Фрэнсиса для гидроаккумулирующей энергии?

Решения:

a)

С учетом студенческого общежития 10 м ² и 2.От 5 м до герметизации целесообразен объем 25 м ³ . Разделив объем на объемный расход, мы получим время наполнения. Время наполнения водяных потоков турбин Пелтона и Фрэнсиса составляет ( 25 / 8,8≈) 3 секунды и ( 25 / 51≈ ) 0,5 секунды. Это впечатляющие цифры! Сначала поймите, что ваша спальня может быть наполнена водой за 3 секунды, а затем, что ее можно наполнять дважды в секунду! Вот что делают эти турбины.

b)

Максимальная мощность определяется массовым расходом, гравитационной постоянной и высотой падения воды hw.f. :

Pmax = m˙ghw.f. = ΡV˙g (zin − zout).

Для двух турбин, таким образом, получаем:

PPeltonmax = 998 [кгм3] 8,8 [м3] 9,81 [ms2] 740 [м] = 63,8 [МВт], PFmax = 998 [кгм3] 51 [м3] 9,81 [ms2] 150 [м] = 74,9 [МВт].

c)

КПД ε — это соотношение между максимальной и фактической мощностью:

ε = PPmax = 50 [МВт] 74.9 [МВт] = 67,1%.

d)

Отличие фрикционной головки hfric от турбинной головки hturbine требует использования уравнения. (3,21) . Поскольку водоемы находятся в состоянии покоя, кинетическая энергия отсутствует, поэтому vin = vout = 0 . Поскольку резервуары для воды контактируют с одним и тем же воздухом, нет (значительных) перепадов давления между входом и выходом, то есть pin = pout .Высота водопада hw.f. равно разнице высот на входе и выходе ( zin-zout ) независимо от того, где турбины находятся в системе трубопроводов. Таким образом, уравнение (3.21) становится hw.f. = hfric + hturbine .

И все же у нас осталось одно уравнение и два неизвестных. Из предыдущей задачи мы видим, что высота турбины равна высоте падения воды, умноженной на КПД: hturbine = εhw.f. = 0,671⋅150 [м] = 100 [м] .Это означает, что турбина испытывает гидравлический напор, эквивалентный 100 м водяного столба!

Теперь мы можем рассчитать фрикционный напор / высоту: hfric = hw.f. − hturbine = 150undefined [м] −100undefined [м] = 50undefined [м] .

e)

Очень часто вода закачивается медленнее, чем энергия извлекается в часы пик. Это похоже на большинство устройств хранения энергии. См., Например, аккумулятор в Пример 1.1 . Для ламинарного потока скорость потока пропорциональна падению давления, которое, в свою очередь, пропорционально головке трения hfric . Это означает, что, поскольку насос работает с половинной скоростью, напор трения накачки составляет половину напора силового трения. Единственная эффективность дается формулой. (1,2) , а общая эффективность для любого процесса из нескольких шагов дается формулой. (1,3) . Таким образом, мы имеем:

εtot = εpumpεpower = EpotEpumpEpowerEpot = EpowerEpump = PpowerΔtPpump2Δt = ρgV˙hturbineΔtρg0.5V˙hpump2Δt = hturbinehpump = hw.f − hfric, powerhw.f. + | Hfric, pump | = hw.f − hfric, powerhw.f. + 0.5hfric, power = 150 [м] −50 [м] 150 [ m] +25 [m] = 100 [m] 175 [m] = 57,1%.

Таким образом, общий КПД становится 57%. Обратите внимание, что снижение напора трения полезно, но также важен столб воды.

Пример 3.4

Гидроэнергетика с p1 ≠ p2.

Одним из способов хранения энергии с помощью гидроэлектрической откачки является установка большого подводного жесткого резервуара на дно морского дна.Затем у этого резервуара есть трубка над уровнем моря, а на дне у него есть обратимая турбина / насосное устройство, такое как, например, турбина Фрэнсиса. При откачке воды из резервуара на дне резервуара перепад давления постепенно изменяется из-за снижения гидростатического давления окружающей среды. Вода не меняет своего гравиметрического потенциала.

Каким образом уравнение. (3.21) появляются для накачки и отбора мощности в этом случае?

Как инженер, что вы считаете самыми большими проблемами, связанными с этой системой? Поскольку вода находится в состоянии покоя по обеим сторонам стенок подводного резервуара, скоростной напор ( v22g ) компенсируется, и из-за отсутствия разницы в высоте для входа и выхода воды, высота напора также отменяется. Затем у нас остается p1ρg − p2ρg = hμ − hpump и p1ρg − p2ρg = hμ + hturbine для накачки и отбора мощности, соответственно.

У этой системы есть несколько проблем. Если бы мы не рассматривали вопросы обслуживания и коррозии, мы могли бы посмотреть на объемные размеры этого устройства. Если бы мы хотели сделать что-то вроде Пример 3.3 , 56 МВт в час, нам потребуется 55 м ³ с ⁻¹ на 3600 с, то есть 183600 м ³ .Если бы мы хотели сохранить это в пределах изменения давления в один бар на высоте 10 м в подводном контейнере, нам потребовалось бы подводное сооружение размером 135 × 135 × 10 метр на глубине 300 м на морском дне. Более того, для этого также потребуется много бетона (или другой массы), чтобы избежать проблем с плавучестью. Поскольку плотность бетона примерно в 2,5 раза больше плотности воды, нам потребуется 73400 м ³ бетона. Это эквивалентно стенам толщиной 1,7 м.

Электрогенератор — научные проекты

Это действие вызывает в катушке электрический ток, который можно использовать для питания лампочки.

В этом проекте вы успешно построите действительно работающий электрогенератор. Ваш электрогенератор будет производить достаточно электричества, чтобы зажечь лампочку или светодиодную лампу. Вы можете легко крутить ось и показывать свет другим.

После того, как вы построите работающий электрогенератор, вы можете изучить, как различные факторы влияют на производство электроэнергии в генераторе. В этом проекте вы будете проводить эксперименты, чтобы выяснить, «Как скорость вращающегося ротора влияет на производство электроэнергии?».

Готовы ли вы к этому проекту?

Изобретение электричества началось не с электрогенераторов.

Сначала сделали аккумулятор. Аккумулятор — это устройство, преобразующее химическую энергию в электричество.

В течение многих лет ученые использовали электричество от батарей и создавали электромагнит и устройства на его основе, такие как телеграф, микрофон, динамик, зуммер, телефон и электромотор.

Тогда пришла идея, что если вы можете использовать электричество для производства магнита, возможно, вы также можете использовать магнит для производства электричества.Это то, что сделал Эдисон. Он использовал магниты для производства электричества. Устройство, которое он сделал, называется электрогенератором.

Изучение электричества тоже должно происходить в таком же порядке.

Вы должны сначала узнать о простых электрических цепях, батареях и электромагнитах, прежде чем пытаться сделать электрический генератор.

Ключевые преимущества этого проекта:

1. Его можно попробовать и представить как научный проект с использованием научных методов или как технологический проект.
2. Все материалы для экспериментов доступны онлайн и в виде набора.