Selgitaja: Mis on elekter?

Elekter on energia vorm. Elekter on elektronide voog. Kõik ained koosnevad aatomitest ja aatomil on kese, mida nimetatakse tuumaks. Tuum sisaldab positiivselt laetud osakesi, mida nimetatakse prootoniteks, ja laenguta osakesi, mida nimetatakse neutroniteks. Aatomi tuuma ümbritsevad negatiivselt laetud osakesed, mida nimetatakse elektronideks. Elektroni negatiivne laeng on võrdne prootoni positiivse laenguga ja aatomis olevate elektronide arv on tavaliselt võrdne prootonite arvuga. Kui prootonite ja elektronide vahelist tasakaalustavat jõudu häirib väline jõud, võib aatom elektroni võita või kaotada. Kui elektronid on aatomist "kadunud", moodustab nende elektronide vaba liikumine elektrivoolu.

Elekter on põhiline osa loodusest ja see on üks meie kõige laialdasemalt kasutatavaid energiavorme. Elektrienergiat, mis on sekundaarne energiaallikas, saame muude energiaallikate muundamisel energia, nagu kivisüsi, maagaas, nafta, tuumaenergia ja muud looduslikud allikad, mida nimetatakse primaarseks allikad. Paljud linnad ehitati jugade (peamine mehaanilise energia allikas) kõrvale, mis keerasid töö tegemiseks vesirattaid. Enne kui elektritootmine pisut enam kui 100 aastat tagasi algas, süüdati majad petrooleumlampidega, jahutati toitu jääkastidesse ja ruume soojendati puuküttega või söepõletusahjudega. Alustades

Elektrienergia pikkade vahemaade saatmise probleemi lahendamiseks George Westinghouse arendas välja seadme, mida nimetatakse trafoks. Trafo võimaldas elektrit tõhusalt üle kanda pikkade vahemaade tagant. See võimaldas tarnida elektrit kodudele ja ettevõtetele, mis asuvad elektritootmisjaamast kaugel.

Vaatamata suurele tähtsusele meie igapäevaelus, lõpetab enamik meist harva mõtteid, mis oleks elu ilma elektrita. Nagu õhk ja vesi, kipume elektrit võtma iseenesestmõistetavalt. Iga päev kasutame elektrit meie jaoks paljude funktsioonide täitmiseks - alates kodude valgustamisest ja kütmisest / jahutamisest kuni telerite ja arvutite energiaallikani. Elekter on kontrollitav ja mugav energiavorm, mida kasutatakse soojuse, valguse ja energia kasutamisel.

Täna asutatakse Ameerika Ühendriikide (USA) elektrienergia tööstus, et tagada piisav elektrivarustus, mis vastaks kõikidele nõudluse nõudmistele igal hetkel.

Elektrigeneraator on seade mehaanilise energia muundamiseks elektrienergia. Protsess põhineb magnetismi ja elektri suhe. Kui traat või muu elektrit juhtiv materjal liigub üle magnetvälja, tekib juhtmes elektrivool. Elektritarbimistööstuses kasutatavatel suurtel generaatoritel on statsionaarne juht. Pöörleva võlli otsa kinnitatud magnet paigutatakse statsionaarse juhtivrõnga sisse, mis on mähitud pika pideva traaditükiga. Kui magnet pöörleb, indutseerib see traadi igas lõigus selle läbimisel väikese elektrivoolu. Iga juhtmeosa moodustab väikese eraldi elektrijuhi. Kõik üksikute sektsioonide väikesed voolud moodustavad ühe märkimisväärse suurusega voolu. Seda voolu kasutatakse elektrienergia saamiseks.

Elektriline elektrijaam kasutab kas turbiini, mootorit, veeratast või muud sarnast masin elektrigeneraatori juhtimiseks või seade, mis muundab mehaanilise või keemilise energia energiaallikaks elekter. Auruturbiinid, sisepõlemismootorid, gaasiturbiinid, vesiturbiinid ja tuuleturbiinid on kõige tavalisemad meetodid elektrienergia tootmiseks.

USAs toodetakse suurem osa elektrienergiast Bulgaarias auruturbiinid. Turbiin teisendab liikuva vedeliku (vedeliku või gaasi) kineetilise energia mehaaniliseks energiaks. Auruturbiinidel on mitu võlli külge kinnitatud labad, mille vastu aur surutakse, pöörates seega generaatoriga ühendatud võlli. Fossiilkütusel töötavas auruturbiinis põletatakse kütus katlas vee soojendamiseks ahju saamiseks auru saamiseks.

Sütt, naftat (õli) ja maagaasi põletatakse suurtes ahjudes vee soojendamiseks, et tekiks aur, mis omakorda surub turbiini labasid. Kas teadsite, et kivisüsi on Ameerika Ühendriikides suurim elektrienergia tootmiseks kasutatav esmane energiaallikas? 1998. aastal kasutas enam kui pool (52%) maakonna 3,62 triljonit kilovatt-tundi elektrienergiast energiaallikana kivisütt.

Lisaks sellele, et maagaasi põletatakse auru soojendamiseks, võib seda põletada ka kuuma põlemisgaasid, mis kulgevad otse läbi turbiini, ketrates turbiini labasid elekter. Gaasiturbiine kasutatakse tavaliselt siis, kui elektrienergia tarbimine on suur nõudlus. 1998. aastal toitis maagaas 15% kogu riigi elektrienergiast.

Naftat saab kasutada ka turbiini pööramiseks auru valmistamiseks. Jääkkütteõli, toorõlist rafineeritud toode, on sageli naftatoode, mida kasutatakse elektrijaamades, mis kasutavad nafta auru tootmiseks. Naftat kasutati vähem kui kolme protsendi (3%) kogu 1998. aastal USA elektrijaamades toodetud elektrienergia tootmiseks.

Tuumaenergia on meetod, milles aur toodetakse vee kuumutamisel tuuma lõhustumise teel. Tuumaelektrijaamas sisaldab reaktor tuumakütuse südamikku, peamiselt rikastatud uraani. Kui uraanikütuse aatomid on tabanud neutronid, nad lõhustuvad (lõhenevad), eraldades soojust ja rohkem neutroneid. Kontrollitud tingimustes võivad need teised neutronid lüüa rohkem uraani aatomeid, lõhestades rohkem aatomeid jne. Sellega võib toimuda pidev lõhustumine, moodustades ahelreaktsiooni, vabastades soojust. Soojust kasutatakse vee muutmiseks auruks, mis omakorda keerutab elektrit tootvat turbiini. Tuumaenergia abil toodetakse 2015. aastal 19,47 protsenti kogu riigi elektrienergiast.

Alates 2013. aastast moodustab hüdroenergia 6,8 protsenti USA elektrienergiast. See on protsess, mille käigus generaatoriga ühendatud turbiini keerutamiseks kasutatakse voolavat vett. Elektrienergia tootmiseks on peamiselt kahte tüüpi hüdroelektrisüsteeme. Esimeses süsteemis koguneb voolav vesi tammide kasutamisega loodud reservuaaridesse. Vesi langeb läbi toru, mida nimetatakse sulatoruks ja avaldab survet turbiini labadele, et generaator elektrit toota. Teises süsteemis, mida nimetatakse jõevooluks, avaldab jõevool (mitte langev vesi) jõudu turbiinilabadele elektri tootmiseks.

Geotermiline energia pärineb maapinna alla maetud soojusenergiast. Mõnes riigi piirkonnas voolab magma (maapõue all olev sulanud aine) merele piisavalt lähedal Maa pinnast, et soojendada maa-alust vett auruks, mida saab auruturbiinis kasutamiseks ära kasutada taimed. Alates 2013. aastast toodab see energiaallikas vähem kui 1% riigi elektrienergiast, ehkki USA energiaagentuuri hinnangul Teabeamet, et üheksa lääneriiki suudavad potentsiaalselt toota piisavalt elektrit, et varustada 20 protsenti kogu riigi elanikest energiavajadus.

Päikeseenergia saadakse päikese energiast. Päikese energia pole täiskohaga saadaval ja see on laiali hajutatud. Päikese energia abil elektrienergia tootmiseks kasutatud protsessid on ajalooliselt olnud kallimad kui tavaliste fossiilsete kütuste kasutamisel. Fotogalvaaniline muundamine genereerib elektrienergiat otse päikesevalgusest fotogalvaanilises (päikeseelemendis). Päikesesoojusgeneraatorid kasutavad päikesest kiirgavat energiat turbiinide käitamiseks auru tootmiseks. 2015. aastal tarniti päikeseenergiaga vähem kui 1% riigi elektrienergiast.

Tuuleenergia saadakse tuules sisalduva energia muundamisel elektriks. Tuuleenergia, nagu päike, on tavaliselt kallis elektrienergia allikas. Aastal 2014 kasutati seda umbes 4,44 protsenti kogu riigi elektrienergiast. Tuuleturbiin sarnaneb tavalise tuuleveskiga.

Biomass (puit, tahked olmejäätmed (prügi) ja põllumajandusjäätmed, näiteks maisitõlvikud ja nisuõled) on veel mõned energiaallikad elektrienergia tootmiseks. Need allikad asendavad katlas fossiilseid kütuseid. Puidu ja jäätmete põlemisel tekib aur, mida tavaliselt kasutatakse tavalistes auruelektrijaamades. Aastal 2015 moodustab biomass 1,57 protsenti Ameerika Ühendriikide toodetud elektrist.

Generaatori toodetav elekter liigub mööda kaableid trafosse, mis muudab elektri madalpingest kõrgepingeks. Elektrit saab kõrgepinge abil tõhusamalt pikki vahemaid teisaldada. Elektrienergia alajaama viimiseks kasutatakse ülekandeliine. Alajaamades on trafod, mis muudavad kõrgepinge elektri madalama pingega elektriks. Alajaamast viivad jaotusliinid elektrit kodudesse, kontoritesse ja tehastesse, kus on vaja madalpinge elektrit.

Elektrienergiat mõõdetakse võimsuse ühikutes, mida nimetatakse vattideks. Seda nimetati austamiseks James Watt, leiutaja aurumootor. Üks vatt on väga väike võimsus. Ühe hobujõu võrdsustamiseks oleks vaja peaaegu 750 vatti. Kilovatt tähistab 1000 vatti. Kilovatt-tund (kWh) võrdub ühe tunni jooksul töötava 1000 vatti energiaga. Elektrijaama toodetud või kliendi poolt teatud aja jooksul tarbitavat elektrienergia kogust mõõdetakse kilovatt-tundides (kWh). Kilovatt-tunnid määratakse, korrutades vajaminevate kW-de arvu töötundide arvuga. Näiteks kui kasutate 40-vatist lambipirni 5 tundi päevas, siis olete kasutanud 200 vatti võimsust või 0,2 kilovatt-tundi elektrienergiat.

LähemaltElekter: Ajalugu, elektroonika ja kuulsad leiutajad