Генератор - це пристрій, що виробляє продукт, виробляє електроенергію чи створює електромагнітні, електричні, звукові, світлові коливання та імпульси. Залежно від функцій їх можна розділити види, які ми розглянемо далі.
Генератор постійного струму
Для того щоб зрозуміти принцип роботи генератора постійного струму, потрібно з'ясувати його основні характеристики, а саме залежності головних величин, які визначають роботу пристрою в схемі збудження, що застосовується.
Основною величиною є напруга, на яку впливає швидкість обертання генератора, струмозбудження та навантаження.
Основний принцип роботи генератора постійного струму залежить від впливу поділу енергії на магнітний потік основного полюса і, відповідно, від напруги, що отримується з колектора при незмінному положенні щіток на ньому. У апаратів, які оснащені додатковими полюсами, елементи розташовуються таким чином, щоб струмоділ повністю збігався з геометричною нейтральністю. Завдяки цьому він зміщуватиметься по лінії обертання якоря в положення оптимальної комутації з подальшим закріпленням щіткотримачів в такому положенні.
Генератор змінного струму
Принцип роботи генератора змінного струму заснований на перетворенні механічної на електроенергію завдяки обертанню дротяної котушки у створеному магнітному полі. Це пристосування складається з нерухомого магніту та дротяної рамки. Кожен з її кінців з'єднується між собою за допомогою контактного кільця, яке ковзає електропровідною вугільною щіткою. За рахунок такої схеми електричний індукований струм починає переходити до внутрішнього контактного кільця в той момент, коли половина рамки, що з'єднується з ним, проходить повз північний полюс магніту і, навпаки, до зовнішнього кільця в той момент, коли інша частина проходить повз північний полюс.
Найекономічніший спосіб, на якому ґрунтується принцип роботи генератора змінного струму, є сильне вироблення. Це виходить за рахунок використання одного магніту, який обертається щодо кількох обмоток. Якщо його вставити в дротяну котушку, він почне індукувати електричний струм, таким чином змушуватиме стрілку гальванометра відхилятися від положення «0». Після того, як магніт буде вийнятий з кільця, струм змінить свій напрямок, а стрілка приладу почне відхилятися в інший бік.
Автомобільний генератор
Найчастіше його можна знайти на передній частині двигуна, основна частина роботи полягає у обертанні колінчастого валу. Нові машини можуть похвалитися гібридним типом, який також виконує роль стартера.
Принцип роботи автомобільного генератора полягає у включенні запалення, при якому струм рухається контактними кільцями і прямує до лужного вузла, а потім переходить на перемотування збудження. Внаслідок такої дії буде утворено магнітне поле.
Спільно з колінчастим валом починає свою роботу ротор, який створює хвилі, що пронизують обмотку статора. Змінний струм починає з'являтися на виході перемотування. При роботі генератора в режимі самозбудження частота обертання збільшується до певного значення, потім у випрямлячому блоці починає змінюватись змінна напруга на постійну. Зрештою пристрій забезпечуватиме споживачів необхідною електрикою, а акумулятор - струмом.
Принцип роботи автомобільного генератора полягає у зміні швидкості колінчастого валу або зміни навантаження, коли він включається регулятор напруги, він управляє часом при включенні перемотування збудження. У момент зменшення зовнішніх навантажень чи збільшення обертання ротора період включення обмотки порушення значно скорочується. У той момент, коли струм збільшується настільки, що генератор припиняє справлятися, починає роботу АКБ.
У сучасних автомобілів на панелі приладів знаходиться контрольна лампочка, яка і повідомляє водія про можливі відхилення в генераторі.
Електричний генератор
Принцип роботи електричного генератора полягає у переробці механічної енергії на електричне поле. Основними джерелами такої сили може бути вода, пара, вітер, двигун внутрішнього згоряння. Принцип роботи генератора ґрунтується на спільній взаємодії магнітного поля та провідника, а саме в момент обертання рамки її починають перетинати лінії магнітної індукції, і в цей час з'являється електрорушійна сила. Вона змушує струм протікати по рамці за допомогою контактних кілець і вливатися у зовнішній ланцюг.
Інвентарні генератори
На сьогоднішній день стає дуже популярним інверторний генератор, принцип роботи якого полягає у створенні автономного джерела живлення, яке вироблятиме високоякісну електроенергію. Такі прилади застосовують як тимчасові, і навіть постійні джерела живлення. Найчастіше вони використовуються в лікарнях, школах та інших установах, де не повинні бути навіть найменші стрибки напруги. Усього цього можна досягти, використовуючи інверторний генератор, принцип роботи якого заснований на сталості та проходить за такою схемою:
- Вироблення високочастотного змінного струму.
- Завдяки випрямлячу перетворюється отриманий струм на постійний.
- Потім утворюється накопичення струму в акумуляторах та стабілізується коливання електрохвиль.
- За допомогою інвертора постійна енергія змінюється на змінний струм потрібної напруги та частоти, а потім надходить до користувача.
Дизельний генератор
Принцип роботи дизель-генератора полягає у перетворенні енергії палива в електроенергію, основні дії якого полягають у наступному:
- при попаданні в дизель палива воно починає згоряти, після чого трансформується з хімічної на теплову енергію;
- завдяки наявності кривошипно-шатунного механізму теплова сила перетворюється на механічну, це все відбувається в колінчастому валі;
- отримана енергія за допомогою ротора перетворюється на електричну, яка і необхідна на виході.
Синхронний генератор
Принцип роботи синхронного генератора заснований на однаковій чистоті обертання магнітного поля статора та ротора, який створює разом з полюсами магнітне поле, і воно перетинає обмотку статора. У цьому агрегаті ротор - постійний електромагніт, число полюсів якого може починатися від 2-х і вище, але кратним вони мають бути 2-м.
При запуску генератора ротор створює слабке поле, але після збільшення обертів починає з'являтись велика сила в обмотці збудження. Напруга, що виходить через автоматичний блок регулювання надходить на пристрій і контролює вихідну напругу за рахунок змін в магнітному полі. Основний принцип роботи генератора полягає у високій стабільності вихідної напруги, а недоліком є суттєва можливість перевантажень по струму. Ще до негативних якостей можна додати присутність щіткового вузла, який все одно в певний час доведеться обслуговувати, а це тягне додаткові фінансові витрати.
Асинхронний генератор
Принцип роботи генератора полягає в постійному знаходженні в режимі гальмування з ротором, який обертається з випередженням, але все ж таки в тій же орієнтації, що і магнітне поле у статора.
Залежно від типу обмотки, що використовується, ротор може бути фазним або короткозамкнутим. Створене за допомогою допоміжної обмотки магнітне поле, що обертається, починає індукувати його на роторі, яке і обертається разом з ним. Частота і напруга на виході безпосередньо залежить кількості оборотів, оскільки магнітне полі не регулюється і залишається незмінним.
Електрохімічний генератор
Також існує електрохімічний генератор, пристрій та принцип роботи якого полягають у виробленні з водню електричної енергії в автомобілі для його руху та живлення всіх електроприладів. Цей апарат є хімічним, оскільки він виробляє енергію за рахунок проходження реакції кисню та водню, який для вироблення палива використовується в газоподібному стані.
Генератор акустичних перешкод
Принцип роботи генератора акустичних перешкод полягає у захисті організацій та фізичних осіб від прослуховування переговорів та різноманітних заходів. За ними можна простежити через шибки, стіни, системи вентиляції, опалювальні труби, радіомікрофони, дротові мікрофони та пристрої лазерного знімання отриманої акустичної інформації з вікон.
Тому фірми дуже часто для захисту своєї конфіденційної інформації використовують генератор, пристрій і принцип роботи якого полягає в налаштуванні апарата на задану частоту, якщо вона відома, або певний діапазон. Потім створюється універсальна перешкода як шумового сигналу. Для цього в апараті знаходиться генератор шуму потрібної потужності.
Також існують і генератори, що знаходяться в шумовому діапазоні, завдяки яким можна замаскувати корисний звуковий сигнал. У цей комплект входить блок, який формує шум, а також його посилення і акустичні випромінювачі. Основним недоліком використання таких пристроїв є перешкоди, які виникають під час проведення переговорів. Для того щоб апарат справлявся повністю зі своєю роботою, переговори варто проводити лише протягом 15 хвилин.
Регулятор напруги
Основний принцип роботи регулятора напруги ґрунтується на підтримці енергії бортової мережі у всіх режимах роботи при різноманітній зміні частоти поворотів ротора генератора, температури зовнішнього середовища та електричного навантаження. Цей прилад також може виконувати і другорядні функції, а саме захищати частини генераторної установки від можливого аварійного режиму установки та перевантаження, автоматично підключати до бортової системи ланцюг обмотки збудження або сигналізацію аварійної роботи пристрою.
Усі такі прилади працюють за одним принципом. Напруга в генераторі визначається декількома факторами - силою струму, частотою обертання ротора та величиною магнітного потоку. Чим менше навантаження на генератор і вища частота обертання, тим більша напруга пристрою. Завдяки більшому струму в обмотці збудження починає збільшуватися магнітний потік, а з ним і напруга в генераторі, а після того, як зменшується струм стає меншим і напруга.
Незалежно від виробника таких генераторів, усі вони нормалізують напругу зміною струму збудження однаково. При зростанні або зменшенні напруги починає збільшуватися або зменшуватися струм збудження та проводити напругу у необхідні межі.
У повсякденному житті використання генераторів дуже допомагає людині у вирішенні безлічі питань.
Чи замислювалися ви колись про те, що живить все ? За рахунок чого заводиться мотор, горять лампочки на панелі приладів, рухаються стрілки і працюють бортові комп'ютери? Звідки береться електрика на борту? Звичайно, їх виробляє генератор та акумулює хімічний накопичувач енергії багаторазової дії – електричний акумулятор. Це знають усі. Швидше за все, ви також знаєте, що акумуляторна батарея виробляє постійний струм, який використовується в будь-якому автомобілі для запитування приладів. Однак у всій цій стрункій теорії, перевіреній практикою, є одна дивна ланка, яка не бажає піддаватися логіці, - генератор виробляє змінний струм, тоді як всі механізми на борту машини споживають постійний струм. Це не здається вам дивним? Чому так відбувається?
Насправді це цікаве питання, тому що в цій історії на перший погляд немає жодного сенсу. Якщо всі споживачі електрики у вашому автомобілі працюють на 12 вольтах постійного струму, то чому автовиробники більше не використовують генератори, які виробляють постійний струм? Адже раніше так і робили. Чому необхідно спочатку згенерувати змінний струм, а потім перетворювати його на постійну електрику?
Задавшись такими питаннями, ми почали докопуватися до істини. Адже є в цьому якась таємна причина. І ось, що ми з'ясували.
По-перше, давайте прояснимо, що ми маємо на увазі під змінним і постійним струмом. Автомобілі використовують постійний струм, або прямий струм, як його ще називають. У назві прихована суть феномена. Це тип електрики, що виробляється батареями, він тече в одному постійному напрямку. Цей же тип електрики вироблявся генераторами, які ставилися на перші автомобілі з початку 1900-х до 60-х років минулого століття. На стареньких та ГАЗ-69 ставилися саме генератори постійного струму.
Інший вид електрики - змінний струм- названий так через те, що він періодично звертає течію у напрямку, а також змінюється за величиною, зберігаючи свій напрямок в електричному ланцюзі незмінним. Доступ до цього типу електрики можна отримати у будь-якій розетці звичайної квартири по всьому світу. Ми використовуємо його для живлення електроприладів у приватних будинках, будинках, вогні великих міст також дають світло завдяки змінному струму, тому що його легше передавати на великі відстані.
Більшість електроніки, у тому числі майже вся у вашому автомобілі, використовує постійний струм, перетворюючи змінний струм на постійний для виконання корисної роботи. У побутових приладах встановлені звані блоки живлення, в яких відбувається конвертація одного виду енергії в інший. Побічним результатом роботи перетворення є трохи тепла на виході. Чим складніше побутове начиння, наприклад комп'ютер або Smart TV, тим складніше ланцюжок перетворень. У деяких випадках змінний струм частково не змінюється, лише коригується його частота. Тому дуже важливо при заміні блоку живлення, що вийшов з ладу, замінювати його на оригінальний, необхідного типу. Інакше технікою настане дуже швидкий кінець.
Але щось ми відійшли від головних питань, поставлених на порядок денний сьогодні.
Отже, навіщо в автомобілях виробляти неправильний вид електрики?
Загалом, відповідь дуже проста: такий принцип роботи генератора змінного струму. Найбільш високий ККД при переведенні механічної енергії обертання двигуна в електричну енергію відбувається саме за таким принципом. Але є нюанси.
Коротко принцип роботи автомобільного генератора такий:
При включенні запалення на обмотку збудження подається напруга через блок щіток та контактні кільця.
Ініціюється поява магнітного поля.
Магнітне поле впливає на обмотки статора, що призводить до появи електричного змінного струму.
Завершальна стадія «готовки» правильного струму – регулятор напруги.
Після всього процесу частина електрики запитує електроспоживачі, частина йде на заряджання акумулятора, деяка частина йде назад на щітки альтернатора (так колись називали генератор змінного струму) для самозбудження генератора.
Вище було описано принцип роботи сучасного генератора змінного струму, але не завжди. Ранні автомобілі з двигунами внутрішнього згоряння використовували магнето - найпростіше пристосування для перетворення механічної енергії на електричну (змінного струму). Зовнішньо, та й внутрішньо, ці машинки були навіть схожі з пізнішими генераторами, але використовувалися на дуже простих автомобільних електричних системах без батарей. Все було просто та безвідмовно. Не дарма деякі 90-річні автомобілі, що збереглися до наших часів, заводяться досі.
Індуктори (друга назва магнето) вперше були розроблені людиною з неповторним ім'ям - Іполит Піксі.
На даний момент ми з вами з'ясували, що тип струму, що виробляється генераторами, залежить від продуктивності переведення механічної енергії в електричну, але також важливу роль у всій цій історії відіграло зниження маси і габаритів пристрою в порівнянні з аналогічними за потужністю пристроями-виробниками постійного струму. Різниця у вазі та габаритах виявилася майже втричі! Але є ще один секрет, чому автомобільні генератори сьогодні виробляють змінний струм. Коротко це більш передовий еволюційний шлях розвитку генераторів постійного струму, яких, чесно, по суті, і не існувало в чистому вигляді.
Історична довідка:
Більше того, генератори постійного струму насправді також робили змінний струм, коли якір (рухлива частина) обертався всередині статора (зовнішній «корпус», який має постійне магнітне поле). Хіба що частота струму була іншою і «згладити» її в постійний струм можна було простіше – за допомогою комутатора.
Комутатором тоді називалося механічне пристосування з циліндром, що обертається, поділеним на сегменти зі щітками для створення електричного контакту.
Система працювала, але була неідеальною. У ній було безліч механічних частин, контактні щітки швидко зношувалися, і загальна надійність системи була така собі. Тим не менш, це був найкращий спосіб отримати постійний струм, який був потрібен вам для зарядки акумулятора і системи запуску автомобіля.
Так було до кінця 1950-х років, коли почала з'являтися твердотільна електроніка, що стала вирішенням проблеми перетворення змінного струму на постійний за допомогою кремнієвих діодних випрямлячів.
Ці випрямлячі струму (іноді звані діодним мостом) показали себе з кращого боку як перетворювачів змінного струму на постійний, що, своєю чергою, дозволило використовувати прості, отже, надійніші генератори змінного струму в автомобілях.
Першим закордонним автовиробником, який розвинув цю ідею і вивів її на ринок легкових автомобілів, був Chrysler, який мав досвід роботи з випрямлячами та електронними регуляторами напруги завдяки дослідницькій роботі, спонсорованій Міністерством оборони США. У Вікіпедії наголошується, що американська розробка «…повторювала розробку авторів із СРСР»Перша конструкція генератора змінного струму була представлена в Радянському Союзі за шість років до цього. Єдиним, але важливим поліпшенням американців стало застосування кремнієвих діодів, що випрямляють, замість селенових.
Це упорядкований рух певних заряджених частинок. Для того, щоб грамотно використовувати весь потенціал електрики, необхідно чітко розуміти всі принципи пристрою та роботи електричного струму. Отже, давайте розберемося, що таке робота і потужність струму.
Звідки взагалі береться електричний струм?
Незважаючи на простоту питання, не всі здатні дати на нього зрозумілу відповідь. Звичайно, в наші дні, коли технології розвиваються з неймовірною швидкістю, людина особливо не замислюється про такі елементарні речі, як принцип дії електричного струму. Звідки береться електрика? Напевно багато хто дасть відповідь "Ну, з розетки, ясна річ" або ж просто знизають плечима. А тим часом дуже важливо розуміти, як відбувається робота струму. Це слід знати не тільки вченим, а й людям, які ніяк не пов'язані зі світом наук, для їхнього ж загального різнобічного розвитку. А ось вміти грамотно використати принцип роботи струму під силу не кожному.
Отже, для початку слід зрозуміти, що електрика не виникає нізвідки: її виробляють спеціальні генератори, що знаходяться на різних електростанціях. Завдяки роботі обертання лопат турбін парою, отриманою в результаті нагрівання води вугіллям або нафтою, виникає енергія, яка згодом за допомогою генератора перетворюється на електрику. Генератор влаштований дуже просто: у центрі пристрою знаходиться величезний і дуже сильний магніт, який змушує електричні заряди рухатися мідними проводами.
Як електричний струм доходить до наших будинків?
Після того, як за допомогою енергії (теплової або ядерної) було отримано певну кількість електричного струму, його можна подавати людям. Працює така подача електрики таким чином: щоб електрика успішно дійшла до всіх квартир та підприємств, її потрібно "підштовхнути". А для цього буде потрібно збільшити силу, яка і це робитиме. Вона називається напругою електричного струму. Принцип дії має такий вигляд: струм проходить через трансформатор, який збільшує його напругу. Далі електричний струм йде кабелями, встановленим глибоко під землею або на висоті (бо напруга часом досягає 10000 Вольт, що є смертельно небезпечним для людини). Коли струм дістається місця свого призначення, він знову повинен пройти через трансформатор, який тепер уже зменшить його напругу. Потім він проходить проводами до встановлених щитів у багатоквартирних будинках або інших будівлях.
Проведену через дроти електрику можна використовувати завдяки системі розеток, підключаючи до них побутові прилади. У стінах проводяться додаткові дроти, через які тече електричний струм, і завдяки саме йому працює освітлення і вся техніка в будинку.
Що таке робота струму?
Енергія, яку несе в собі електричний струм, з часом перетворюється на світлову або теплову. Наприклад, коли ми вмикаємо лампу, електричний вид енергії перетворюється на світлову.
Якщо говорити доступною мовою, то робота струму - це та дія, яка справила саму електрику. При цьому її можна легко підрахувати за формулою. Виходячи із закону про збереження енергії, можемо зробити висновок, що електрична енергія не зникла, вона повністю або частково перейшла в інший вид, віддавши при цьому певну кількість теплоти. Ця теплота є робота струму, коли він проходить по провіднику і нагріває його (відбувається теплообмін). Так виглядає формула Джоуля-Ленца: A = Q = U * I * t (робота дорівнює кількості теплоти або добутку потужності струму на час, за який він протікав по провіднику).
Що означає постійний струм?
Електричний струм буває двох видів: змінний та постійний. Вони різняться тим, що останній не змінює свого напрямку, він має два затискачі (позитивний "+" і негативний "-") і починає свій рух завжди з "+". А змінний струм має дві клеми – фазу та нуль. Саме через наявність однієї фази на кінці провідника його називають також однофазним.
Принципи пристрою однофазного змінного і постійного електричного струму абсолютно різні: на відміну від постійного, змінний змінює свій напрямок (утворюючи потік як з фази в напрямку до нуля, так з нуля у напрямку до фази), і свою величину. Приміром, змінний струм періодично змінює значення свого заряду. Виходить, що при частоті 50 Гц (50 коливань за секунду) електрони змінюють напрямок свого руху рівно 100 разів.
Де використовується постійний струм?
Постійний електричний струм має деякі особливості. Зважаючи на те, що він тече строго по одному напрямку, його складніше трансформувати. Джерелами постійного струму можна вважати такі елементи:
- акумулятори (як лужні, і кислотні);
- звичайні батареї, що використовуються у дрібних приладах;
- також різні пристрої типу перетворювачів.
Робота постійного струму
Які його основні показники? Це і потужність струму, причому обидва ці поняття дуже тісно пов'язані друг з одним. Потужність передбачає швидкість роботи в одиницю часу (за 1 с). За законом Джоуля-Ленца отримуємо, що робота постійного електричного струму дорівнює добутку сили самого струму, напруги та часу, протягом якого було виконано роботу електричного поля з перенесення зарядів вздовж провідника.
Так виглядає формула знаходження роботи струму з урахуванням закону Ома про опір у провідниках: A = I 2 *R*t (робота дорівнює квадрату сили струму помноженому значення опору провідника і ще раз помноженому значення часу, протягом якого здійснювалася робота).
Електричним генератором називається машина або установка, призначена для перетворення енергії неелектричної — в електричну: механічної — в електричну, хімічної — в електричну, теплової — в електричну тощо. енергії – в електричну.
Це може бути дизельний або бензиновий переносний генератор, генератор атомної електростанції, автомобільний генератор, саморобний генератор з асинхронного електродвигуна або тихохідний генератор для малопотужного вітряка. Наприкінці статті ми розглянемо як приклад два найбільш поширені генератори, але спочатку поговоримо про принципи їх роботи.
Так чи інакше, з фізичної точки зору принцип роботи кожного з механічних генераторів — той самий: коли при перетині лініями магнітного поля провідника - в цьому провіднику виникає ЕРС індукції. Джерелами сили, що призводить до взаємного переміщення провідника та магнітного поля, можуть бути різні процеси, проте в результаті від генератора завжди потрібно отримати ЕРС та струм для живлення навантаження.
Принцип роботи електричного генератора - Закон Фарадея
Принцип роботи електричного генератора було відкрито далекого 1831 року англійським фізиком Майклом Фарадеєм. Згодом цей принцип назвали законом Фарадея. Він полягає в тому, що при перетині провідником перпендикулярно магнітного поля, на кінцях цього провідника виникає різниця потенціалів.
Перший генератор був побудований самим Фарадеєм згідно з відкритим ним принципом, це був «диск Фарадея» - уніполярний генератор, у якому мідний диск обертався між полюсами підковоподібного магніту. Пристрій давав значний струм при незначній напрузі.
Пізніше було встановлено, що окремі ізольовані провідники в генераторах проявляють себе набагато ефективніше з практичної точки зору, ніж суцільний диск, що проводить. І в сучасних генераторах застосовуються тепер саме дротяні обмотки статора (у найпростішому демонстраційному випадку — виток із дроту).
Генератор змінного струму
У переважній більшості сучасні генератори - це синхронні генератори змінного струму. У них на статорі розташовується якірна обмотка, від якої і відводиться електрична енергія, що генерується. На роторі розташовується обмотка збудження, на яку через пару контактних кілець подається постійний струм, щоб отримати магнітне поле, що обертається, від обертового ротора.
За рахунок явища електромагнітної індукції, при обертанні ротора від зовнішнього приводу (наприклад від ДВС), його магнітний потік по черзі перетинає кожну з фаз обмотки статора, і таким чином наводить в них ЕРС.
Найчастіше фаз три, вони зміщені фізично на якорі один щодо одного на 120 градусів, так виходить трифазний синусоїдальний струм. Фази можна з'єднати за схемою "зірка" або "трикутник", щоб отримати .
Частота синусоїдальної ЕРС f пропорційна частоті обертання ротора: f = np/60, де p - число пар магнітних плюсів ротора, n - кількість обертів ротора за хвилину. Зазвичай максимальна швидкість обертання ротора - 3000 обертів на хвилину. Якщо підключити до обмотування статора такого синхронного генератора трифазний випрямляч, то вийде генератор постійного струму (так працюють, до речі, всі автомобільні генератори).
Тримашинний синхронний генератор
Звичайно, класичний синхронний генератор має один серйозний мінус — на роторі розташовуються контактні кільця і щітки, прилеглі до них. Щітки виблискують і зношуються через тертя та електричну ерозію. У вибухонебезпечному середовищі це неприпустимо. Тому в авіації та в дизель-генераторах більш поширені безконтактні синхронні генератори, зокрема тримашинні.
Тримашинні пристрої в одному корпусі мають три машини: передзбудник, збудник і генератор — на загальному валу. Передзбудник - це синхронний генератор, він збуджується від постійних магнітів на валу, напруга, що генерується ним, подається на обмотку статора збудника.
Статор збудника діє на обмотку на роторі, з'єднану із закріпленим на ній трифазним випрямлячем, від якого живиться основна обмотка збудження генератора. Генератор генерує у своєму статорі струм.
Газові, дизельні та бензинові переносні генератори
Сьогодні дуже поширені в домашніх господарствах, які як приводні двигуни використовують ДВС - двигун внутрішнього згоряння, що передає механічне обертання на ротор генератора.
У генераторів на рідкому паливі є паливні баки, газовим генераторам необхідно подавати паливо через трубопровід, щоб потім газ був подано в карбюратор, де перетвориться на складову частину паливної суміші.
У всіх випадках паливна суміш спалюється в поршневій системі, обертаючи колінвал. Це схоже на роботу автомобільного двигуна. Колінвал обертає ротор безконтактного синхронного генератора (альтернатора).
Андрій Повний
Електрики, яку генерує людина, може вистачити для заряджання мобільного телефону. Наші нейрони знаходяться під постійною напругою, а різницю між життям і смертю можна визначати електричними хвилями на енцефалограмі.
Лікування схилами
Якось у Стародавньому Римі син багатого архітектора і лікар-початківець, Клавдій Гален прогулювався берегом Середземного моря. І тут його очам з'явилося дуже дивне видовище – назустріч йому йшли два мешканці довколишніх сіл, до голов яких були прив'язані електричні скати! Так історія описує перший відомий нам випадок застосування фізіотерапії за допомогою живої електрики. Метод був узятий Галеном на замітку, і в такий незвичайний спосіб він рятував від болю після поранень гладіаторів, і навіть вилікував хвору спину самого імператора Марка Антонія, який невдовзі призначив його особистим лікарем.
Після цього людина неодноразово стикалася з незрозумілим явищем «живої електрики». І досвід не завжди був позитивний. Так, одного разу в епоху великих географічних відкриттів біля берегів Амазонки європейці зіткнулися з місцевими електричними вуграми, які генерували електричну напругу у воді до 550 вольт. Горе було тому, хто випадково попадав у триметрову зону поразки.
Електрика в кожному
Але вперше наука звернула увагу на електрофізику, а точніше на здатність живих організмів виробляти електрику, після забавного випадку з жаб'ячими лапками у XVIII, які одного дня десь у Болоньї, починали смикатися від зіткнення з залізом. Жінка болонського професора Луїджі Гальватті, яка зайшла в лавку м'ясника за французьким делікатесом, побачила цю жахливу картину і розповіла чоловікові про нечисту силу, яка вирує по сусідству. Але Гальватті подивився на це з наукового погляду, а через 25 років наполегливих праць вийшла його книга «Трактати про силу електрики при м'язовому русі». У ній учений вперше заявив – електрика є у кожному з нас, а нерви – це своєрідні «електропроводи».
Як це працює
Як людина генерує електрику? Усьому причиною численні біохімічні процеси, що відбуваються на клітинному рівні. Усередині нашого організму є безліч різних хімічних речовин – кисень, натрій, кальцій, калій та багато інших. Їхні реакції один з одним і виробляють електричну енергію. Наприклад, у процесі «клітчастого дихання», коли клітина вивільняє енергію, отриману від води, вуглекислого газу тощо. Вона, своєю чергою відкладається у спеціальні хімічні макроергічні сполуки, умовно назвемо це «сховищами», і згодом використовується «при необхідності».
Але це лише один із прикладів – у нашому тілі багато хімічних процесів, які виробляють електрику. Кожна людина – це справжня електростанція, її цілком можна використовувати в побуті.
Чи багато ми виробляємо ват?
Енергія людини як альтернативне джерело живлення вже давно перестала бути мрією фантастів. У людей великі перспективи як генератори електрики, його можна виробляти практично з будь-якої нашої дії. Так, від одного вдиху можна отримати 1 Вт, а спокійного кроку вистачить, щоб живити лампочку 60 Вт, та й зарядити телефон буде достатньо. Так що проблему з ресурсами та альтернативними джерелами енергії людина може вирішити, в буквальному сенсі, сама.
Справа за малим – навчитися передавати енергію, яку ми так марно витрачаємо, «куди треба». І в дослідників вже є пропозиції щодо цього. Так, активно вивчається ефект п'єзоелектрики, що створює напругу з механічного впливу. На його основі ще в 2011 році австралійські вчені запропонували модель комп'ютера, який заряджається від натискання клавіш. У Кореї розробляють телефон, який заряджатиметься від розмов, тобто від звукових хвиль, а група вчених з Georgia Institute of Technology створила прототип «наногенератора», що діє, з оксиду цинку, який вживлюється в людське тіло і виробляє струм від кожного нашого руху.
Але це ще не все, на допомогу сонячним батареям у деяких містах збираються отримувати енергію з години пік, точніше від вібрацій при ходьбі пішоходів та машин, а потім використовувати її для освітлення міста. Таку ідею запропонували лондонські архітектори із фірми Facility Architects. За їхніми словами: «У години пік через вокзал Вікторія за 60 хвилин проходить 34 тисячі людей. Не треба бути математичним генієм, щоб зрозуміти - якщо вдасться застосовувати цю енергію, то може фактично вийти дуже корисне джерело енергії, яка нині витрачається марно». До речі, японці вже використовують для цього турнікети у Токійському метро, через які щодня проходять сотні тисяч людей. Все-таки залізниці – основні транспортні артерії Країни Вранішнього сонця.
«Хвилі смерті»
До речі, жива електрика є причиною багатьох вельми дивних явищ, які наука пояснити досі не в змозі. Мабуть, найвідоміше з них – «хвиля смерті», відкриття якої спричинило новий етап суперечок про існування душі та про природу «околосмертного досвіду», про який іноді розповідають люди, які пережили клінічну смерть.
У 2009 році в одній з американських лікарень було знято енцефолограми у дев'яти вмираючих людей, яких на той момент було вже не врятувати. Експеримент проводився, щоб вирішити давню етичну суперечку про те, коли людину дійсно мертву. Результати були сенсаційними – після смерті у всіх випробуваних мозок, який вже мав бути умертвлений, буквально вибухав – у ньому виникали неймовірно потужні сплески електричних імпульсів, які ніколи не спостерігалися у живої людини. Вони виникали через дві-три хвилини після зупинки серця та тривали приблизно три хвилини. До цього, подібні експерименти проводилися на щурах, у яких те саме починалося через хвилину після смерті і тривало 10 секунд. Подібне явище вчені фаталістично назвали «хвильовою смертю».
Наукове пояснення «хвиль смерті» породило безліч етичних питань. За словами одного з експериментаторів, доктора Лакхміра Чавла, подібні сплески мозкової активності пояснюються тим, що від нестачі кисню нейрони втрачають електричний потенціал і розряджаються, випускаючи імпульси «лавиноподібно». «Живі» нейрони постійно знаходяться під невеликою негативною напругою – 70 мінівольт, яка утримується, за рахунок позбавлення позитивних іонів, які залишаються зовні. Після смерті – рівновага порушується, і нейрони швидко змінюють полярність з мінусу на плюс. Звідси і "хвиля смерті".
Якщо ця теорія вірна, «хвиля смерті» на енцефолограмі проводить ту невловиму межу між життям і смертю. Після неї роботу нейрона відновити не можна, організм більше зможе отримувати електричні імпульси. Іншими словами, далі лікарям вже нема рації боротися за життя людини.
Але, якщо подивитися на проблему з іншого боку. Припустити, що "хвиля смерті" - остання спроба мозку дати серцю електричний розряд, щоб відновити його роботу. У такому разі під час «хвилі смерті» потрібно не складати руки, а навпаки використати цей шанс для порятунку життя. Так стверджує доктор-реаніматолог, Ланс-Беккер з Пенсільванського Університету, вказуючи на те, що траплялися випадки, коли людина «оживала» після «хвилі», а значить яскравий сплеск електричних імпульсів у людському тілі, а потім спад ще не можуть вважатися останнім. порогом.