sähköinen generaattori on laite, joka muuntaa muodossa energian sähköksi. Sähkögeneraattoreita on monenlaisia. Suurin osa maailman sähköntuotannosta on peräisin generaattorit, jotka perustuvat tiedemies Michael Faraday on löytö vuonna 1831, että liikkuva magneetti sisällä kela lanka tekee (indusoi) sähkövirran virrata lanka., Hän teki ensimmäisen sähkön generaattori kutsutaan Faradayn levy, joka toimii tämän suhteen välillä magnetismin ja sähkön ja joka johti suunnittelu sähkömagneettinen generaattorit että käytämme tänään.
sähkömagneettiset generaattorit käyttävät sähkömagneettia—sähköä tuottavaa magneettia—ei perinteistä magneettia. Perus sähkömagneettinen generaattori on sarjan eristetty kelat lanka, joka muodostaa paikallaan sylinteri—kutsutaan staattori—ympäröivän sähkömagneettisen akseli—nimeltään roottori., Roottorin kääntäminen saa aikaan sähkövirran johdinkelan jokaisessa osassa, josta tulee erillinen sähköjohdin. Yksittäisten osien virtaukset yhdistyvät muodostaen yhden suuren virran. Tämä virta on sähköä, joka siirtyy generaattoreista sähkölinjojen kautta kuluttajille. Kineettisten (mekaanisten) alkuliikkeiden ohjaamat sähkömagneettiset generaattorit muodostavat lähes koko Yhdysvaltain sähköntuotannon.
Turbiini ajettu generaattorit
Suurin osa YHDYSVALTAIN ja maailman sähköntuotannosta on peräisin sähkö voimalaitoksia, jotka käyttävät turbiini ajaa sähkö-generaattorit., Turbiinigeneraattorissa liikkuva neste—vesi, höyry, palamiskaasut tai ilma-työntää roottorin akselille asennettuja teriä. Nesteen voima terissä pyörittää / pyörittää generaattorin roottoriakselia. Generaattori puolestaan muuntaa roottorin mekaanisen (kineettisen) energian sähköenergiaksi. Erityyppisiä turbiineja ovat höyryturbiinit, poltto – (kaasu) turbiinit, vesivoimalat ja tuulivoimalat.,
Höyry turbiinit käytetään tuottamaan suurin osa maailman sähköstä ja niiden osuus oli noin 48% YHDYSVALTOJEN sähköntuotannosta vuonna 2019. Useimmat höyryturbiinit on kattila, jossa polttoaine poltetaan tuottaa kuumaa vettä ja höyryä lämmönvaihdin, ja höyry käynnistää turbiinin, joka ajaa generaattori. Ydinreaktorit käyttävät ydinpolttoainesauvoja höyryn tuottamiseen. Aurinkolämpövoimalat käyttävät aurinkoenergiaa höyryn tuottamiseen. Top 10 U. S., sähkövoimaloissa on vuonna 2019 9 ydinenergialla, kivihiilellä ja maakaasulla toimivia höyryturbiineja.
suihkumoottoreita muistuttavat Polttokaasuturbiinit polttavat kaasumaisia tai nestemäisiä polttoaineita tuottaakseen kuumia kaasuja turbiinin terien kääntämiseksi.
Steam ja palaminen turbiinit voidaan käyttää stand-alone generaattorit yhden syklin tai yhdistää peräkkäisiä yhdistetyn syklin. Yhdistetyn kierron järjestelmät käyttävät palokaasut yksi turbiini tuottaa enemmän sähköä toinen turbiini. Useimmissa yhdistetyissä syklijärjestelmissä on erilliset generaattorit kullekin turbiinille., Yksiakselisissa yhdistelmäkiertojärjestelmissä molemmat turbiinit voivat ajaa yhtä generaattoria. Lue lisää erityyppisistä yhdistelmävoimaloista. Vuonna 2019 yhdistetyt voimalat toimittivat noin 33% Yhdysvaltain sähköntuotannosta.
Yhdistetyn lämmön-ja sähkön yhteistuotantolaitoksissa (CHP), joka voi olla nimitystä cogenerators, käytä lämpöä, joka ei ole suoraan muuntaa sähkö höyry turbiini -, poltto -, turbiini -, tai polttomoottori generaattori teollisen prosessin lämpöä tai tilojen ja veden lämmitykseen., Useimmat suurin CHP-laitosten yhdysvalloissa ovat teollisuuslaitokset, kuten sellu-ja paperitehtaissa, mutta niitä käytetään myös monissa korkeakouluissa, yliopistoissa ja valtion laitoksissa. Sähkön ja lämmön yhteistuotantolaitokset ovat tehokkaimpia tapoja muuntaa yksi polttoaine hyötyenergiaksi.
vesivoimalan turbiinit käyttävät liikuttavan veden voimaa pyörittämään turbiinin teriä generaattorin voimanlähteeksi. Useimmat vesivoimaloiden käyttää vettä varastoidaan säiliöön tai muuhun kuin joki tai stream. Näiden tavanomaisten vesivoimaloiden osuus oli noin 7% Yhdysvalloista., sähköntuotanto vuonna 2019. Pumpataan-varastointi vesivoimaloiden käyttää saman tyyppisiä hydraulisten turbiinien, että tavanomainen vesivoima kasvien käyttöön, mutta niitä pidetään sähkön varastointi-järjestelmät (ks.alla). Muita vesivoimalan turbiineja kutsutaan hydrokinetic turbiinit käytetään vuorovesienergia ja aalto-power systems. Lue lisää erityyppisistä vesivoimaloista.
tuulivoimalat käyttävät tuulivoimaa siirtääkseen roottorin terät generaattoriin. Tuulivoimaloita on kahta yleistä tyyppiä: vaaka-akseli (yleisin) ja pystyakseliset turbiinit., Tuulivoimalat tuottivat noin 7% Yhdysvaltain sähköntuotannosta vuonna 2019.
Maalämpövoimalat käyttävät geotermisiä voimavaroja sähkögeneraattorien ohjaamiseen.
– Meren lämpöenergian muuntaminen (OTEC) järjestelmät käyttävät lämpötila ero valtameren veden eri syvyyksissä virtaa turbiiniin tuottamaan sähköä. Havaijilla on mielenosoitus OTEC-järjestelmä.
muuntyyppisiä generaattoreita
on monia erityyppisiä sähkögeneraattoreita, jotka eivät käytä turbiineja sähkön tuottamiseen., Nykyisin yleisimpiä käytössä ovat aurinkosähköjärjestelmät (PV) ja polttomoottorit.
aurinkosähkökennot muuttavat auringonvalon suoraan sähköksi. Ne ovat käyttää valtaa laitteita, niin pieniä kuin rannekellot ja voidaan liittää yhteen paneelit, jotka on liitetty yhteen paneelit valtaan yksittäisten kotien tai muodostaa suuria voimalaitoksia. AURINKOSÄHKÖVOIMALAT ovat nyt yksi nopeimmin kasvavista sähköntuotannon lähteistä ympäri maailmaa.,
polttomoottoreita, kuten dieselmoottoreita, käytetään ympäri maailmaa sähköntuotantoon myös monissa syrjäkylissä Alaskassa. Niitä käytetään laajalti myös liikkuvaan virtalähteeseen rakennustyömailla sekä rakennusten ja voimalaitosten varavirtalähteisiin. Dieselmoottorigeneraattorit voivat käyttää erilaisia polttoaineita, kuten maaöljydieseliä, biomassapohjaisia nestemäisiä polttoaineita ja biokaasua, maakaasua ja propaania., Pieni polttomoottori generaattoreiden polttoaineena bensiini, maakaasu tai propaania käytetään yleisesti rakennusalan miehistöt ja liikkeenharjoittajat ja hätä-virtalähde koteihin.
Muita sähköntuottajia ovat polttokennot, Stirling-moottorit (käytetään aurinkolämmön parabolinen lautasen generaattorit), ja lämpösähkövoima generaattorit .
| Generator | Plant type | Main fuel/energy source | Share of annual electricity generation |
|---|---|---|---|
| Steam turbine | Single cycle | All sources | 47.7% |
| Coal | 23.3% | ||
| Nuclear | 19.6% | ||
| Natural gas | 2.6% | ||
| Biomass (1.1%); Others (1.,1%) | 2.2% | ||
| Multiple | Combined cycle | Natural gas2 | 32.7% |
| Combustion turbine | 20.9% | ||
| Steam turbine | 10.4% | ||
| Dual/single shaft | 1.4% | ||
| Combustion gas turbine | Single cycle | Natural gas2 | 3.3% |
| Wind turbine | All types | Wind | 7.1% |
| Hydroelectric turbine | Conventional | Water | 7.,0% |
| Aurinkosähkö | Kaikki tyypit | Aurinko | 1.7% |
| Others3 | Eri | 0.6% | |
| Varastointi systems4 | Eri | 0.1% |
1Includes generaattorit klo apuohjelma mittakaavan voimalaitoksissa (voimalaitokset, joilla on vähintään yhden megawatin sähköntuotannon kapasiteettia.
2luonnonkaasu on yhdistettyjen voimaloiden tärkein energialähde (99%).
3Other lähteitä ovat polttomoottorit, polttokennot, ja binary-sykli turbiinit.,
4storage-järjestelmiä ovat muun muassa hydro-pumpattu varastointi, sähkökemialliset akut, flywheels. Sähköntuotanto varastointijärjestelmistä nettoutetaan vuosittaisesta sähköntuotannosta, jotta vältetään energian varastointilatauslähteiden kaksinkertainen laskeminen.
Lähde: U. s. Energy Information Administration (EIA), Muodostavat YVA-923 voimalaitoksen Toiminta Mietintö, 2019
Viimeksi päivitetty: 9. marraskuuta 2020 mennessä