Paaiškinimas: kas yra elektra?

Elektra yra energijos rūšis. Elektra yra elektronų srautas. Visa materija yra sudaryta iš atomų, o atomas turi centrą, vadinamą branduoliu. Branduolyje yra teigiamai įkrautos dalelės, vadinamos protonais, ir neįkrautos dalelės, vadinamos neutronais. Atomo branduolys yra apsuptas neigiamai įkrautų dalelių, vadinamų elektronais. Neigiamas elektrono krūvis yra lygus teigiamam protono krūviui, o elektronų skaičius atome paprastai yra lygus protonų skaičiui. Kai balansinė jėga tarp protonų ir elektronų yra nuslopinta išorinės jėgos, atomas gali įgyti arba prarasti elektroną. Kai elektronai prarandami nuo atomo, laisvas šių elektronų judėjimas sudaro elektros srovę.

Elektra yra pagrindinė gamtos dalis ir yra viena iš plačiausiai naudojamų energijos rūšių. Elektrą, kuri yra antrinis energijos šaltinis, mes gauname iš kitų šaltinių konvertavimo energija, tokia kaip anglis, gamtinės dujos, nafta, branduolinė energija ir kiti natūralūs šaltiniai, vadinami pirminiais šaltiniai. Daugelis miestų ir miestelių buvo pastatyti šalia krioklių (pagrindinis mechaninės energijos šaltinis), kurie pasuko vandens ratus darbui atlikti. Prieš pradedant gaminti elektrą šiek tiek daugiau nei prieš 100 metų, namai buvo apšviesti žibalo lempomis, maistas buvo aušinamas ledinėse dėžėse, o kambariai buvo šildomi malkomis kūrenamomis krosnimis. Pradedant nuo

Norėdami išspręsti elektros energijos siuntimo dideliais atstumais problemą, George'as Westinghouse'as sukūrė įrenginį, vadinamą transformatoriumi. Transformatorius leido efektyviai perduoti elektrą dideliais atstumais. Tai leido tiekti elektrą namams ir įmonėms, esančioms toli nuo elektros gamybos įrenginių.

Nepaisant didžiulės svarbos kasdieniame gyvenime, dauguma iš mūsų sustoja galvodami, koks būtų gyvenimas be elektros. Kaip ir oras bei vanduo, mes linkę laikyti elektrą savaime suprantamu dalyku. Kasdien mes naudojame elektrą, kad atliktume daugybę funkcijų - nuo apšvietimo ir namų šildymo / aušinimo iki televizorių ir kompiuterių energijos šaltinio. Elektra yra kontroliuojama ir patogi energijos rūšis, naudojama šilumai, šviesai ir energijai gaminti.

Šiandien JAV (JAV) elektros energijos pramonė yra įsteigta siekiant užtikrinti, kad bet kuriuo momentu būtų tiekiamas pakankamas elektros energijos kiekis, kuris patenkintų visus paklausos reikalavimus.

Elektros generatorius yra įtaisas mechaninei energijai paversti elektros energija. Šis procesas grindžiamas: magnetizmo ir elektros santykis. Kai viela ar bet kuri kita elektrai laidi medžiaga juda per magnetinį lauką, viela atsiranda elektros srovė. Elektros energijos pramonėje naudojami dideli generatoriai turi nejudantį laidininką. Magnetas, pritvirtintas prie besisukančio veleno galo, yra nejudančio laidžiojo žiedo, apvynioto ilgu ištisiniu vielos gabalu, viduje. Kai magnetas sukasi, kiekvienoje laido atkarpoje jis praeina maža elektros srovė. Kiekviena vielos dalis yra mažas atskiras elektros laidininkas. Visos mažos atskirų sekcijų srovės sukuria vieną didelę srovę. Ši srovė yra naudojama elektros energijai.

Elektrinių elektrinių elektrinė naudoja arba turbiną, variklį, vandens ratą ar kitą panašią mašina, kuria varomas elektros generatorius arba įtaisas, kuris mechaninę ar cheminę energiją paverčia į elektra. Garo turbinos, vidaus degimo varikliai, dujų degimo turbinos, vandens turbinos ir vėjo turbinos yra labiausiai paplitę elektros energijos gamybos būdai.

Didžioji dalis JAV pagamintos elektros energijos gaminama garo turbinos. Turbina paverčia judančio skysčio (skysčio ar dujų) kinetinę energiją mechanine energija. Garų turbinos turi ašmenis, sumontuotas ant veleno, prieš kurį verčiamas garas, tokiu būdu sukdamas prie generatoriaus prijungtą veleną. Iškastinio kuro garo turbinoje kuras yra deginamas krosnyje, norint šildyti vandenį katile, kad gautų garą.

Anglis, nafta (nafta) ir gamtinės dujos deginamos didelėse krosnyse, norint įkaisti vandenį, kad susidarytų garai, kurie savo ruožtu spaudžia turbinos ašmenis. Ar žinojai, kad anglys yra didžiausias pirminis energijos šaltinis, naudojamas elektros energijai gaminti JAV? 1998 m. Daugiau nei pusė (52%) apskrities 3,62 trilijonų kilovatvalandžių elektros energijos naudojo akmens anglį.

Gamtinės dujos gali būti ne tik deginamos, kad garuotų vanduo, bet ir karštos degimo dujos, kurios praeina tiesiai per turbiną, verpdamos turbinos mentes elektra. Dujų turbinos paprastai naudojamos tada, kai yra labai reikalinga elektros energija. 1998 m. 15% šalies elektros energijos buvo gamtinės dujos.

Naftą taip pat galima naudoti garui gaminti, norint paversti turbiną. Mazutas, likęs iš žalios naftos, yra naftos produktas, dažnai naudojamas elektrinėse, naudojančiose naftą garui gaminti. Nafta buvo naudojama mažiau kaip trims procentams (3%) visos elektros energijos, pagamintos JAV elektrinėse, gaminti 1998 m.

Atominė energija yra metodas, kurio metu garas gaminamas kaitinant vandenį vykstant procesui, vadinamam branduolio dalijimuisi. Atominėje elektrinėje reaktoriuje yra branduolinio kuro, pirmiausia praturtinto urano, šerdis. Kai urano kuro atomai yra paveikti neutronų, jie dalijasi (suskaidomi), išskirdami šilumą ir daugiau neutronų. Kontroliuojamomis sąlygomis šie kiti neutronai gali smogti daugiau urano atomų, padalinti daugiau atomų ir pan. Tokiu būdu gali vykti nuolatinis dalijimasis, suformuojantis grandininę reakciją, išlaisvinančią šilumą. Šiluma naudojama vandeniui paversti garu, kuris, savo ruožtu, sukasi turbiną, gaminančią elektrą. 2015 m. Branduolinė energija naudojama generuoti 19,47 proc. Visos šalies elektros.

Nuo 2013 m. Hidroenergija sudaro 6,8 proc. JAV pagamintos elektros energijos. Tai procesas, kurio metu tekantis vanduo naudojamas sukti turbiną, sujungtą su generatoriumi. Daugiausia yra dviejų pagrindinių tipų hidroelektrinės sistemos, gaminančios elektrą. Pirmojoje sistemoje tekantis vanduo kaupiasi rezervuaruose, sukurtuose naudojant užtvankas. Vanduo patenka per vamzdį, vadinamą stambiagabaričiu, ir spaudžia turbinos mentes, kad generatorius galėtų gaminti elektrą. Antroje sistemoje, vadinamoje upės tekėjimu, upės srovės jėga (o ne krintantis vanduo) daro slėgį turbinos mentelėms gaminti elektrą.

Geoterminė galia ateina iš šilumos energijos, palaidotos po žemės paviršiumi. Kai kuriuose šalies rajonuose magma (ištirpusi medžiaga po žemės pluta) teka pakankamai arti Žemės paviršius paverčia požeminį vandenį garu, kurį galima panaudoti garo turbinoje augalai. Nuo 2013 m. Šis energijos šaltinis pagamina mažiau nei 1% šalies elektros energijos, nors JAV energetikos tarnybos vertinimu Informacijos administracija, kad devynios vakarų valstijos gali pagaminti pakankamai elektros energijos, kad galėtų tiekti 20 procentų šalies gyventojų energijos poreikiai.

Saulės energija gaunama iš saulės energijos. Tačiau saulės energija nėra prieinama visą darbo dieną ir yra labai išsklaidyta. Procesai, naudojami elektros energijai gaminti naudojant saulės energiją, istoriškai buvo brangesni nei naudojant įprastą iškastinį kurą. Fotoelektros konversija sukuria elektros energiją tiesiai iš saulės šviesos fotovoltinėje (saulės) kameroje. Saulės šiluminiai elektros generatoriai saulės spinduliuotės energiją naudoja garui gaminti turbinas. 2015 m. Saulės energija buvo tiekiama mažiau nei 1% šalies elektros energijos.

Vėjo energija gaunamas vėjo energiją paverčiant elektra. Vėjo energija, kaip ir saulė, paprastai yra brangus elektros energijos šaltinis. 2014 m. Jis buvo sunaudotas maždaug 4,44 procento šalies elektros energijos. Vėjo turbina yra panaši į įprastą vėjo malūną.

Biomasė (mediena, kietos komunalinės atliekos (šiukšlės) ir žemės ūkio atliekos, tokios kaip kukurūzų burbuolės ir kviečių šiaudai) yra kai kurie kiti energijos šaltiniai elektros energijai gaminti. Šie šaltiniai pakeičia iškastinį kurą katile. Medienos ir atliekų deginimas sukuria garą, paprastai naudojamą įprastose elektrinėse garo elektrinėse. 2015 m. Biomasė sudaro 1,57 proc. JAV pagamintos elektros energijos.

Generatoriaus gaminama elektra eina išilgai laidų iki transformatoriaus, kuris keičia elektros energiją iš žemos įtampos į aukštą. Elektra gali būti efektyviau perkeliama dideliais atstumais, naudojant aukštą įtampą. Perdavimo linijos naudojamos elektrai perduoti į pastotę. Pastotėse yra transformatoriai, kurie aukštos įtampos elektrą keičia į žemesnės įtampos elektrą. Iš pastotės paskirstymo linijos tiekia elektros energiją į namus, biurus ir gamyklas, kuriems reikalinga žemos įtampos elektra.

Elektra matuojama galios vienetais, vadinamais vatais. Jis buvo pavadintas garbe Jamesas Wattas, išradėjas garų variklis. Viena vata yra labai maža galia. Vieno arklio galiai prilygti prireiktų beveik 750 vatų. Kilovatas reiškia 1 000 vatų. Kilovatvalandė (kWh) yra lygi 1 000 vatų, dirbančių vieną valandą, energijai. Elektros energijos kiekis, kurį elektrinė pagamina ar per tam tikrą laiką sunaudoja klientas, matuojamas kilovatvalandėmis (kWh). Kilovatvalandės nustatomos padauginus reikiamą kW galią iš darbo valandų skaičiaus. Pavyzdžiui, jei 5 valandas per dieną naudosite 40 vatų lemputę, sunaudosite 200 vatų galios arba 0,2 kilovatvalandės elektros energijos.

Daugiau apie taiElektra: Istorija, elektronika ir garsūs išradėjai