Самый простой генератор: устройство и принцип работы, схема для сборки

Учитывая объект javascript, каков самый простой способ получить количество ключей с определенным значением? Например, у меня есть следующий объект javascript (где ключ указывает идентификатор…

Мне нужно уменьшить дату Javascript на 1 день, чтобы она правильно откатывалась по месяцам/годам. То есть, если у меня есть дата ‘Today’, я хочу получить дату ‘Yesterday’. Когда я это делаю, мне…

Я работаю над новой схемой лицензирования моего программного обеспечения, основанной на шифровании открытого / закрытого ключа OpenSSL. Мой прошлый подход, основанный на этой статье , состоял в том,…

Я пытаюсь выяснить, какой день недели нулевого дня (1 января) данного года. До сих пор я смотрел на страницу Википедии вычисление дня недели , но мне было интересно, есть ли самый простой алгоритм,…

У нас есть программное обеспечение, которое использует старый dll для генерации лицензионного ключа. Однако человек, который использовал его, ушел некоторое время назад, и мы не уверены, что этот…

Какой самый простой способ получить текущий день недели в Android?

я пытаюсь сделать генератор ключей wep, и я читал, как работают ключи wep, но я действительно даже не знаю, как начать его делать. может ли кто-нибудь привести мне пример или направить меня к…

Я создаю программу на микроконтроллере (который не запускает никакой OS), и я не могу найти ни одной библиотеки в C, которая могла бы дать мне генератор ключей RSA (PKCS#1) (открытый и закрытый). Я…

Я заинтересован в создании лицензионных ключей для своих приложений и уже думал о системе, как будет осуществляться активация, чтобы иметь минимальную безопасность копирования без необходимости…

Образец положения У меня есть свой собственный генератор Yeoman , в котором есть папка с template полученного проекта. Генератор берет некоторую информацию от пользователя, интерполирует template с…

Ученый из НГУ создал асимптотически оптимальные тесты для генераторов случайных чисел

Вам может показаться, что случайные числа – это что-то далекое и неизвестное. Но на самом деле мы встречаем их каждый день. Самый простой пример генерирования случайных чисел в обыденной жизни – это подбрасывание монеты: «орел» – это ноль, «решка» – единица. Подобный эксперимент можно повторить несколько раз, чтобы получить последовательность из нулей и единиц.

Сейчас случайные числа используются в компьютерных играх, в системах защиты информации, в численных методах решения вычислительных задач. Важно отметить, что с системами защиты информации мы встречаемся практически каждый день, покупая через интернет билеты на самолет, заказывая домой пиццу и совершая массу других покупок и платежей через интернет. При проведении этих действий необходимо ввести номер банковской карты и важно, чтобы этот номер и вся информация на карте были зашифрованы, иначе нечестные люди могут получить доступ к чужим деньгам.

Для шифрования информации в системах защиты используют генераторы, которые основаны на различных физических эффектах. Например, широко используются квантовые генераторы для вычисления с высокой скоростью последовательностей случайных чисел. Как и любой прибор, генераторы, построенные на физических явлениях, необходимо периодически проверять с помощью специально разработанных статистических тестов. Генераторы случайных чисел и тесты для них играют важную роль в системах защиты информации, поэтому в России, США, Германии и многих других технологически развитых странах разработаны стандарты для генераторов и тестов, применение которых обязательно на территории этих стран. В силу большой важности генераторов и тестов для информационных технологий, их разработкой и исследованием    занимаются сотни исследователей во всем мире, которые публикуют многочисленные статьи и монографии. 

Профессор Факультета информационных технологий Борис Рябко описал тест для генератора случайных чисел и доказал, что он асимптотически оптимален. 

 – Асимптотически – значит, что объем выборки нулей и единиц увеличивается. Сейчас используются мегабайты и даже гигабайты случайных чисел, которые производятся в течение дня в системах защиты информации. Так что вполне разумно рассматривать асимптотическое поведение генератора, когда мы работаем с действительно большими последовательностями из нулей единиц, – поделился ученый и также отметил, что ранее подобные тесты не были известны. 

Принцип работы оптимального теста построен на результатах науки о «сжатии данных», внешне очень далекой от математической статистики. Методы «сжатия данных» развиваются в рамках теории информации и также находят самое широкое применение при пересылке информации, например, писем электронной почты, фильмов, просматриваемых в YouTube и т.д. При тестировании случайных чисел используются неискажающие методы сжатия данных, т.е. такие, когда закодированный («сжатый») файл может быть декодирован к исходному виду. 

Неформально, основная идея теста очень проста: если длинная последовательность из нулей и единиц может быть существенно сжата (скажем, на один-два байта), то она не случайна. Интересно, что такого рода внешне простые соображения стали основой глубокой математической теории, основанной в прошлом веке российским математиком А. Н. Колмогоровым для определения понятия «случайное».

Простейший генератор текста на цепях Маркова

В прошлый раз мы разбирались с теорией про цепи Маркова. Вот основные тезисы:

• Цепь Маркова — это последовательность событий, где каждое новое событие зависит только от предыдущего. Например, после одного слова может стоять другое слово. 
• Существуют алгоритмы, которые способны генерировать текст на основании цепей Маркова. Они изучают, какие связи могут быть между словами, и потом проходят по этим связям и составляют новый текст. 
• Для нашей работы алгоритму всегда нужен исходный текст (он же корпус) — глядя на этот текст, алгоритм поймёт, какие слова обычно идут друг за другом.
• Чем больше размер исходного текста, тем больше связей между цепями и тем разнообразнее получается текст на выходе.

Сегодня попробуем это в деле и напишем самый простой генератор текста на цепях Маркова. Это будет похоже на работу нейросети, но на самом деле никаких «нейро» там нет — просто сети, которые сделаны на алгоритме цепей Маркова. А сеть — это просто таблица со связями между элементами. 

Короче: никакого искусственного интеллекта, просто озверевшие алгоритмы вслепую дёргают слова. 

Логика проекта

Код будем писать на Python, потому что от отлично подходит под задачи такого плана — обработка текста и построение моделей со сложными связями.

Логика будет такой:

1. Берём файл с исходным текстом и разбиваем его на слова.
2. Все слова, которые стоят рядом, соединяем в пары.
3. Используя эти пары, составляем словарь цепочек, где указано первое слово и все, которые могут идти после него.
4. Выбираем случайное слово для старта.
5. Задаём длину текста на выходе и получаем результат.

Сделаем всё по шагам, как обычно.

Проверяем, что у нас есть Python

Python не так-то просто запустить, поэтому, если вы ещё ничего не делали на Python, прочитайте нашу статью в тему. Там всё описано по шагам. 

Разбиваем исходный текст

Для тренировки мы взяли восьмой том полного собрания сочинений Чехова — повести и рассказы. В нём примерно 150 тысяч слов, поэтому должно получиться разнообразно. Этот файл нужно сохранить как che.txt и положить в ту же папку, что и код программы.

👉 Чтобы быстро работать с большими массивами данных, будем использовать библиотеку numpy — она написана специально для биг-даты, работы с нейросетями и обработки больших матриц. Для установки можно использовать команду pip3 install numpy:

# подключаем библиотеку numpy
import numpy as np

# отправляем в переменную всё содержимое текстового файла
text = open('che.txt', encoding='utf8').read()

# разбиваем текст на отдельные слова (знаки препинания останутся рядом со своими словами)
corpus = text.split()

Генерируем пары

Для этого используем специальную команду-генератор: yield. В функциях она работает как return — возвращает какое-то значение, а нам она нужна из-за особенностей своей работы. Дело в том, что yield не хранит и не запоминает никакие значения — она просто генерирует что-то, тут же про это забывает и переходит к следующему. Именно так и работают цепи Маркова — они не запоминают все предыдущие состояния, а работают только с конкретными парами в данный момент.

👉 Мы разберём генераторы более подробно в отдельной статье, а пока просто используем их в нашем коде.

# делаем новую функцию-генератор, которая определит пары слов
def make_pairs(corpus):
    # перебираем все слова в корпусе, кроме последнего
    for i in range(len(corpus)-1):
        # генерируем новую пару и возвращаем её как результат работы функции
        yield (corpus[i], corpus[i+1])
        
# вызываем генератор и получаем все пары слов
pairs = make_pairs(corpus)

В результате мы получаем все пары слов, которые идут друг за другом — с повторениями и в том порядке, как они расположены в исходном тексте. Теперь можно составлять словарь для цепочек.

Составляем словарь

Пойдём по самому простому пути: не будем высчитывать вероятности продолжения для каждого слова, а просто укажем вторым элементом в паре все слова, которые могут быть продолжением. Например, у нас в переменной pairs  есть такие пары:

привет → это

привет → друг

привет → как

привет → друг

привет → друг

Видно, что «друг» встречается в 3 раза чаще остальных слов, поэтому вероятность его появления — ⅗. Но чтобы не считать вероятности, мы сделаем так:

1. Составим пару привет → (это, друг, как, друг, друг).
2. При выборе мы просто случайным образом выберем одно из значений для продолжения.

👉 Это, конечно, не так изящно, как в серьёзных алгоритмах с матрицами и вероятностями, зато работает точно так же и более просто в реализации.

Вот блок с этим кодом на Python:

# словарь, на старте пока пустой
word_dict = {}

# перебираем все слова попарно из нашего списка пар
for word_1, word_2 in pairs:
    # если первое слово уже есть в словаре
    if word_1 in word_dict.keys():
        # то добавляем второе слово как возможное продолжение первого
        word_dict[word_1].append(word_2)
    # если же первого слова у нас в словаре не было
    else:
        # создаём новую запись в словаре и указываем второе слово как продолжение первого
        word_dict[word_1] = [word_2]

Выбираем слово для старта

Чтобы было совсем непредсказуемо, начальное слово тоже будем выбирать случайным образом. Главное требование к начальному слову — первая заглавная буква. Выполним это условие так:

1. Случайно выберем первое слово.
2. Проверим, есть ли в нём большие буквы. Для простоты допустим, что если есть, то они стоят в начале и нам подходят.
3. Если есть — отлично, если нет — выбираем слово заново и повторяем все шаги.
4. Делаем так до тех пор, пока не найдём подходящее слово.

# случайно выбираем первое слово для старта
first_word = np.random.choice(corpus)

# если в нашем первом слове нет больших букв 
while first_word.islower():
    # то выбираем новое слово случайным образом
    # и так до тех пор, пока не найдём слово с большой буквой
    first_word = np.random.choice(corpus)

Запускаем алгоритм

У нас почти всё готово для запуска. Единственное, что нам осталось сделать — установить количество слов в готовом тексте. После этого наш алгоритм возьмёт первое слово, добавит в цепочку, потом выберет для этого слова случайное продолжение, потом выберет случайное продолжение уже для второго слова и так далее. Так он будет делать, пока не наберёт нужное количество слов, после чего остановится.

# делаем наше первое слово первым звеном
chain = [first_word]

# сколько слов будет в готовом тексте
n_words = 100

# делаем цикл с нашим количеством слов
for i in range(n_words):
    # на каждом шаге добавляем следующее слово из словаря, выбирая его случайным образом из доступных вариантов
    chain.append(np.random.choice(word_dict[chain[-1]]))

# выводим результат
print(' '.join(chain))

Результат

После обработки Чехова наш алгоритм выдал такое:

В октябре 1894 г. Текст статьи, написанные за вечерним чаем сидела за ивы. Они понятия о равнодушии к себе в целом — бич божий! Егор Семеныч и боялась. В повести пассивности, пессимизма, равнодушия («формализма») писали это она отвечала она не застав его лоб. Он пишет, что сам Песоцкий впервые явилась мысль о ненормальностях брака. Поймите мои руки; он, — а женщин небось поставил крест на о. Сахалине (см.: М. — Нет, вы тоже, согласитесь, сытость есть две ночи и белые, пухлые руки и мог не содержащем единой и не заслуживает «ни закрепления, ни мне не знаю, для меня с 50 рисунками

Здесь нет смысла, хотя все слова связаны друг с другом. Чтобы результат был более читабельным, нам нужно увеличить количество слов в парах и оптимизировать алгоритм. Это сделаем в другой раз, на сегодня пока всё.

Неправильно ты, Дядя Фёдор, на Питоне кодишь

Опытные питонисты абсолютно справедливо сделают нам замечание: нужно не писать новый алгоритм для обработки цепей Маркова, а использовать какую-нибудь готовую библиотеку типа Markovify. 

Всецело поддерживаем. В рабочих проектах, где вам нужно будет быстро получить правильный и предсказуемый результат, нужно не изобретать алгоритмы с нуля, а использовать опыт предыдущих поколений. 

Но нам было интересно сделать собственный алгоритм. А когда человеку интересно, ничто не должно стоять на его пути. 

Но в другой раз сделаем на библиотеке, окей.

# подключаем библиотеку numpy
import numpy as np

# отправляем в переменную всё содержимое текстового файла
text = open('che.txt', encoding='utf8').read()

# разбиваем текст на отдельные слова (знаки препинания останутся рядом со своими словами)
corpus = text.split()

# делаем новую функцию-генератор, которая определит пары слов
def make_pairs(corpus):
    # перебираем все слова в корпусе, кроме последнего
    for i in range(len(corpus)-1):
        # генерируем новую пару и возвращаем её как результат работы функции
        yield (corpus[i], corpus[i+1])
        
# вызываем генератор и получаем все пары слов
pairs = make_pairs(corpus)

# словарь, на старте пока пустой
word_dict = {}

# перебираем все слова попарно из нашего списка пар
for word_1, word_2 in pairs:
    # если первое слово уже есть в словаре
    if word_1 in word_dict.keys():
        # то добавляем второе слово как возможное продолжение первого
        word_dict[word_1].append(word_2)
    # если же первого слова у нас в словаре не было
    else:
        # создаём новую запись в словаре и указываем второе слово как продолжение первого
        word_dict[word_1] = [word_2]
 
# случайно выбираем первое слово для старта
first_word = np.random.choice(corpus)

# если в нашем первом слове нет больших букв 
while first_word.islower():
    # то выбираем новое слово случайным образом
    # и так до тех пор, пока не найдём слово с большой буквой
    first_word = np.random.choice(corpus)

# делаем наше первое слово первым звеном
chain = [first_word]

# сколько слов будет в готовом тексте
n_words = 100

# делаем цикл с нашим количеством слов
for i in range(n_words):
    # на каждом шаге добавляем следующее слово из словаря, выбирая его случайным образом из доступных вариантов
    chain.append(np.random.choice(word_dict[chain[-1]]))

# выводим результат
print(' '.join(chain))

Текст:

Михаил Полянин

Редактура:

Максим Ильяхов

Художник:

Даня Берковский

Корректор:

Ирина Михеева

Вёрстка:

Мария Дронова

Соцсети:

Олег Вешкурцев

Любишь Python? Зарабатывай на нём!

«Практикум» вернёт деньги, если после обучения вы пойдёте работать в Яндекс. Изучите самый модный язык программирования и станьте крутым бэкенд-разработчиком. Старт — бесплатно.

Центр творческой науки — доктор Джонатан П. Хэйр

Генератор состоит из катушки с проволокой (около 1000 витков), намотанной на последние 3 см или около того большого гвоздя. Когда вращающийся магнит помещается рядом с устройством, он индуцирует напряжение в катушке, которое затем может использоваться для зажигания лампы (или, еще лучше, светодиода, подробности см. На конце) — таким образом, можно просто продемонстрировать генерацию электричества.

Схема простого генератора

Шаг 1
Сделайте два картонных круга диаметром около 3 см (толщиной 1-2 мм).В середине кружков аккуратно проделайте дырочку. Найдите большой (10-15 см длиной, 6 мм шириной) чистый (неноржавый) гвоздь с большой шляпкой. Проденьте один из кружочков на гвоздь и продвиньте его прямо к голове.

Шаг 2
Закройте последние 3-4 см ногтя одинарным слоем изоляционной ленты (шляпку ногтя не закрывайте). Наденьте второй круг на гвоздь, но только до изоляционной ленты. Добавьте еще ленту на другую сторону круга, чтобы закрепить круг на месте.Теперь у вас должна быть готовая «катушка», на которую можно наматывать катушку.

Шаг 3
Возьмите немного тонкой изолированной медной проволоки (скажем, 25 м или около того 30SWG, примерно 0,3 мм в диаметре), оставьте около 20-30 см свободными и начните наматывать витки на изолированную часть гвоздя между двумя кругами. Сделайте 1000-1500 оборотов (точное количество не имеет большого значения и будет зависеть от того, насколько аккуратно вы сможете их надеть, прежде чем они выйдут за сдерживающие картонные круги).Оставьте на конце еще 20-30 см и перережьте проволоку. Заклейте всю сборку изолентой, чтобы проволока не развязывалась.

Шаг 4
Возьмите свободные концы проводов и соскребите изоляцию. Подключите их к лампочке или к светодиоду. Поднесите магнит ближе к головке гвоздя и, удерживая его на расстоянии примерно 5 мм от головки, быстро перемещайте магнит из стороны в сторону. Лампочка или светодиод загорится, показывая выработку электричества !!

КАК РАБОТАЕТ ГЕНЕРАТОР

переменного или постоянного тока
Этот простой генератор называется генератором переменного тока. Это означает, что напряжение, появляющееся на двух проводах, меняется между + и -, и — и + каждый раз, когда магнит совершает полный оборот. В результате генератор может зажечь лампочку или светодиод, не беспокоясь о том, в какую сторону должны идти соединения (поскольку они все равно эффективно реверсируют все время). Однако этот простой генератор не подходит для работы радиоприемников, калькуляторов или других устройств, которым требуется постоянный ток (DC), который вырабатывается, например, от батареи.Вы можете повеселиться, подключив динамики к выходу генератора, так как вы можете услышать переменное электричество — но, пожалуйста, не используйте лучшие Hi-Fi динамики своих родителей! Попробуйте использовать наушники типа Walkman и т. Д.

ГЕНЕРАТОР ДОПОЛНИТЕЛЬНО

Простой генератор с двумя гвоздями и рукояткой

Крупный план генератора

ВОЗМОЖНО САМЫЙ ПРОСТОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР В МИРЕ
Щелкните здесь, чтобы увидеть еще более простой генератор

КАКОЙ ТИП ЛАМПОЧКИ Я ДОЛЖЕН ИСПОЛЬЗОВАТЬ?
Может показаться здравым смыслом использовать лампочку с как можно более низким напряжением в этом типе генератора, но на самом деле лампа с более высоким напряжением часто работает лучше.Например, лампочка на 1,5 В (напряжение) часто требует 0,25 А (ампер — электрический ток), а лампочка на 6 В может потреблять всего 0,05 А. Этот простой генератор может подавать только относительно небольшой ток (скажем, 0,05-0,1 А), поэтому лампы с более высоким напряжением, как правило, работают лучше. Кстати, светодиод (светоизлучающий диод) очень хорошо работает в этой конструкции, потому что они потребляют очень небольшой ток (около 0,01 А). Светодиоды можно купить у Tandys или Maplins (подойдет практически любой) или выбросить из старого радио или игрушки, в которой они есть.

Щелкните здесь для получения информации о светодиодах

КАКОЙ ТИП МАГНИТА Я ДОЛЖЕН ИСПОЛЬЗОВАТЬ?
Как правило, чем сильнее магнит, тем лучше. Eclipse производят всевозможные магниты, и их можно купить в большинстве хозяйственных магазинов. В описанном выше генераторе «кривошипная рукоятка» использовался магнит E825 Eclipse. Стоит попробовать другие типы магнитов, но вам, возможно, придется разработать другие способы вращения магнитов, чтобы убедиться, что магнитное поле изменяется правильным образом по отношению к катушке.Хорошие генераторы можно сделать из кнопок, планок, часовых туфель и цилиндрических магнитов — это просто ваше воображение!

ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТЫ
Картон из крупяной коробки например
Железный гвоздь с головкой (диаметр 1/4 дюйма (6 мм), длина ~ 6 дюймов (15 см))
Катушка (прибл. 25 м) с эмалированной медной проволокой (30 SWG или диаметром ~ 0,3 мм)
E825 Магнит кнопки Eclipse
Лампа фонаря (6 В, 0,06 А) и патрон, а еще лучше — светодиод
Ручная дрель (стандартный тип ящика для инструментов)
Большинство этих деталей можно приобрести в магазине DIY или в электронных магазинах, таких как Tandy или Maplins.

Книг и статей:
Продвинутая физика, Том Дункан, 4-е изд., Джон Мюррей, ISBN 0 7195 5199 4
хороший раздел по генераторам и электричеству.

Идеи для дальнейшей работы:
1) попробуйте варьировать количество оборотов. Всегда ли верно, что напряжение растет с количеством витков для этого простого генератора? Что произойдет, если катушка станет настолько большой, что ее пятна перестанут быть очень близкими к гвоздю?

2) Вы можете найти лучшую оправку для утюга, чем гвоздь?

3) как насчет того, чтобы попробовать другие формы энергии для питания вращающегося магнита, например?энергия ветра, энергия волн (например, см. раздел, посвященный созданию собственной ветряной мельницы)

goto ‘build your own windmill’

4) Можете ли вы встроить подвижный переключатель, чтобы напряжение было постоянным (DC) вместо переменного (AC) — это называется коммутатором

5) Можете ли вы использовать катушку для гвоздей (без магнита) в качестве «поисковая» катушка для обнаружения магнитных полей? Попробуйте поставить катушку с гвоздем рядом с динамиком, проигрывающим загруженную музыку, светодиод мигает вместе с музыкой?
ПРИМЕЧАНИЕ: никогда не приближайтесь к устройствам с питанием от сети с этим устройством

НЕ ИГРАЙТЕ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПИТАНИЕМ — ОНО УБИВАЕТ

Информация о сайте:
Подробная информация о магните, использованном в этом проекте:
www.magnets2buy.com/acatalog/Buttons.html

ВОЗМОЖНО САМЫЙ ПРОСТОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР В МИРЕ
Щелкните здесь, чтобы увидеть еще более простой генератор

ссылка на страницу 6 генов

домой | дневник | что на | Резюме CSC | последние новости

Центр творческой науки — доктор Джонатан П.Заяц

Примечание: для получения подробной информации о переговорах и семинарах по этой теме щелкните здесь:
доклады и семинары

Очень простой, но эффективный генератор, описанный ниже, является результатом (нестандартного мышления) ряда более сложных проектов, которые я исследовал для своих Товарищество НЕСТА.Он прекрасно демонстрирует основы производства электроэнергии.

Генератор состоит из катушки с проволокой (около 500-1000 витков), намотанной на внешнюю часть пластиковой банки из 35-мм пленки. Два конца катушки подключены к светодиоду. Затем в банку помещается магнит, и крышка закрывается на место. (Примечание: магниты должны быть очень сильными — типа редкоземельного неодима). Все, что вам нужно сделать, чтобы создать электричество и зажечь светодиод, — это встряхнуть пленку!

Рисунок, показывающий различные этапы генератора банок с пленкой.В центре изображен один из маленьких (но сильных) магнитов.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГЕНЕРАТОРА
Хотя вы можете просто намотать катушку прямо на пластиковую банку с пленкой (см. Изображение первого прототипа), проще и аккуратнее сделать простой бобин, чтобы наматывать катушку. Вот как это сделать:

Шаг 1
Найдите 35-миллиметровую банку с пластиковой пленкой и снимите крышку. Вырежьте два картонных круга диаметром около 50 мм и вырежьте их центры (отверстие диаметром 33 мм), чтобы они плотно прилегали к канистре.Разместите два круга примерно на 1 см по обе стороны от центра банки. Намотайте несколько витков изоляционной ленты на банку с обеих сторон картона, чтобы удерживать их на месте.

Шаг 2
Используйте картонные кружки в качестве шпульки (или каркаса), на которую наматываете катушку. Намотайте от 500 до 1000 витков тонкой изолированной медной проволоки. Добавьте слой скотча, чтобы они не разматывались. Не забудьте оставить около 10 см проволоки на каждом конце.

Шаг 3
Соскребите часть изоляции (скажем, 5 мм или около того) с концов провода (наждачной бумагой) и подключите к светодиоду (неважно, в каком направлении).Если возможно, припаяйте соединения. Используйте скотч, чтобы прикрепить провод и светодиод к дну банки.

Шаг 4
Вставьте в банку небольшой (но мощный) магнит и снова закройте крышку. Удерживая баллон между большим и указательным пальцами за два конца (большим или указательным пальцем на крышке, чтобы она не соскальзывала!), Встряхните. Светодиод загорится !!

Крупным планом — shake-a-gen («тысячелистник»)

КАК РАБОТАЕТ ГЕНЕРАТОР

Тип провода в катушке также важен. Например, толстый провод означает меньшие потери мощности, но недостаток в том, что катушка станет очень большой, когда потребуется большое количество витков. Поэтому в практическом генераторе необходимо найти компромисс между размером магнита, катушки и провода.

Пиковое напряжение, генерируемое этим маленьким устройством, определяется как:

В = A x M x N

Где A — площадь поперечного сечения банки (0.0008 m & sup2), M — это скорость изменения магнитного поля (примерно, нам нужно использовать очень сильные магниты с поверхностным полем, скажем, 1 тесла (см. Информацию о магните ниже), поэтому встряхивая его, скажем, 5 раз в секунду, мы получаем M = 5 Тесла / сек) и N количество витков.
Если мы хотим, чтобы светодиод светился ярко, нам нужно генерировать пиковое напряжение около 4 В;

Перенастройка формулы позволяет оценить количество витков:

N = V / (A x M) = 4 / (0,0008 x 5) = около 1000 витков — удачной обмотки!
(Примечание: эта упрощенная формула предполагает, что диаметр катушки немного больше диаметра магнита, так что изменяющийся магнитный поток, проходящий через катушку, максимально велик, см. Диаграмму ниже)

(Примечание: для хороший справочник с подробностями о физике см. Advanced Physics, Tom Duncan, 4th Edition.страница. 281. ISBN 0-7195-5199-4)

переменного или постоянного тока
Этот простой генератор называется генератором переменного тока. Это означает, что напряжение, появляющееся на двух проводах, меняется между + и -, и — и + каждый раз, когда магнит перемещается от одного конца банки к другому. В результате генератор может зажечь лампочку или светодиод, не беспокоясь о том, в какую сторону должны идти соединения (поскольку они все равно эффективно реверсируют все время). Однако этот простой генератор не подходит для работы радиоприемников, калькуляторов или других устройств, которым требуется постоянный ток (DC), который вырабатывается, например, от батареи.

Щелкните здесь, чтобы увидеть выпрямитель и запоминающее устройство — простую схему для создания постоянного напряжения из генератора и хранения энергии.
Вы можете повеселиться, подключив динамики к выходу генератора, так как вы можете услышать переменное электричество — но, пожалуйста, не используйте лучшие Hi-Fi динамики своих родителей! Попробуйте использовать наушники типа Walkman и т. Д.

КАКОЙ ТИП ЛАМПОЧКИ Я ДОЛЖЕН ИСПОЛЬЗОВАТЬ?
Практически любой светодиод (светоизлучающий диод) будет хорошо работать в этой конструкции, потому что они потребляют очень небольшой ток (около 0.01A). Светодиоды можно приобрести в любом магазине электронных компонентов (например, Maplins) или, возможно, выбросить из старого радио или игрушки, в которой они есть. Лампа низкого напряжения также может работать в этой конструкции (скажем, лампа 6 В при 0,01 А, но большинство ламп очень низкого напряжения (например, 1,25 В) не будут работать, однако, потому что они потребляют слишком большой ток).
Щелкните здесь, чтобы найти информацию о светодиодах

КАКОЙ ТИП МАГНИТА Я ДОЛЖЕН ИСПОЛЬЗОВАТЬ?
Как правило, чем сильнее магнит, тем лучше.Например, есть много поставщиков подходящих магнитов; Eclipse, Maplin и Axminster Tools и т. Д., А также их можно приобрести в большинстве хозяйственных магазинов. Пока магнит сильный и достаточно маленький, чтобы свободно перемещаться внутри банки (когда вы ее встряхиваете), он будет / должен работать. Удивительные магниты продают лучшие магниты, которые я использовал до сих пор, тип D250H идеально подходит для 35-мм пленки (они чрезвычайно сильны, имея поверхностную напряженность поля около тесла):

Веб-сайт Amazing Magnets

ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ И ИНСТРУМЕНТЫ
Скотч и изоляционная лента
мелкая наждачная бумага
Картон
Катушка (требуется около 50 м изолированного провода) эмалированного медного провода (размер не критичен, но 30 SWG или около 0.Диаметр 3 мм подойдет)
Магнит: Удивительные магниты типа D250H идеально подходят для 35-миллиметровой пленки (или, если это не удается, попробуйте магниты, например, Axminster Tools: 128475, или Eclipse Magnets: E822, или Maplins: SF19V, см. Веб-сайты)
Любой светодиод (например, Maplins: WL84F и для двухцветного светодиода (см. Ниже) Maplins: QY83E),
(вы можете попробовать лампу фонарика, см. примечание выше (6 В, 0,06 А))
Большинство этих деталей можно приобрести в магазине DIY или в электронных магазинах, таких как Tandy или Maplins.

НАМОТКИ
Намотать 1000 витков провода на формирователь непросто. Хуже всего, когда у тебя 800 витков и провод от катушки начинает запутываться и образовывать птичье гнездо! Щелкните ниже, чтобы узнать, как сделать держатель для катушки с проволокой, чтобы этого не произошло:
ДЕРЖАТЕЛЬ ДЛЯ БУТЫВКИ С ПРОВОЛОКОЙ

Информация о сайте:
Подробнее о магнитах:

http: // www.mutr.co.uk

Веб-сайт Amazing Magnets

http://www.axminster.co.uk

http://www.maplin.co.uk

Первый прототип генератора. Просто намотайте катушку на банку!

ИДЕИ ДЛЯ ДАЛЬНЕЙШИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
1) Попробуйте изменить количество оборотов. Всегда ли верно, что напряжение растет с количеством витков для этого простого генератора? Что произойдет, если катушка станет настолько большой, что большая ее часть окажется не очень близко к магниту?

2) Попробуйте использовать магниты разного размера, а также одновременно использовать более одного магнита (соединенного вместе).Получаете ли вы вдвое больше света с вдвое большим объемом магнитов?

3) Имеет ли значение, насколько компактно катушка намотана с внешней стороны банки?

4) Как насчет того, чтобы попробовать другие формы энергии для питания устройства, например. сила ветра или волн?

Пожалуйста, прочтите статью, которую мы с Эллен МакКалли написали об использовании сотрясения для выработки электроэнергии из океанских волн:
Начало изучения силы волн

5) Можете ли вы встроить подвижный переключатель, чтобы напряжение было постоянным (DC), а не переменным (AC) (это называется коммутатором)?

6) с удаленным магнитом можно ли использовать генератор в качестве «поисковой» катушки для обнаружения переменных магнитных полей? Попробуйте поставить рядом с динамиком, играющим загруженную музыку, светодиод мигает вместе с музыкой?

7) Существует тип светодиода, называемый двухцветным светодиодом (код Maplins: QY83E).Эти устройства фактически представляют собой два светодиода, содержащихся в одном корпусе; красный и зеленый светодиоды. Два светодиода подключены таким образом, что один будет гореть (например, красный) при одностороннем подключении, а другой (зеленый) будет гореть при обратном подключении (или изменении направления питания). Если вы подключите этот тип светодиода к генератору, это будет довольно хорошо, так как красный загорится, когда вы встряхнете магнит в одну сторону, а зеленый загорится, когда магнит упадет обратно. Если магнит небольшой, он может крутить и поворачиваться внутри банки, и поэтому свет интересным образом меняет цвет.Изменение цвета светодиода показывает, что этот простой генератор на самом деле является генератором переменного тока (см. Выше).

8) ХРАНЕНИЕ ЭНЕРГИИ ОТ ГЕНЕРАТОРА Выпрямитель и накопитель
— простая схема для создания постоянного напряжения от генератора и хранения энергии.

ПРИМЕЧАНИЕ: никогда не приближайтесь к устройствам с питанием от сети с этим устройством

НЕ ИГРАЙТЕ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ПИТАНИЕМ — ОНО УБИВАЕТ

Благодарности
Я хотел бы поблагодарить NESTA за постоянную поддержку моего Сообщества, которое дает ценное пространство, время и ресурсы для реализации идей и, что наиболее важно, для придумывания новых.Я также хотел бы поблагодарить Криса из сотрудников университетской аптеки, которые копили для меня мешки излишков банок с пленкой! Наконец, я также хотел бы поблагодарить Энджи (забавный цыпленок) Берч из Rough Science Team за то, что она подарила мне партию этих «чертовски сильных» магнитов.

Обратите внимание, что эта статья была опубликована в Physics Education
. см. веб-страницу физического образования

ссылка на страницу 6 генов

(Пожалуйста, обратитесь к этой статье, если используете содержимое где-либо еще)

домой | дневник | что на | Резюме CSC | последние новости

build Ультра-простой электрический генератор, вращающиеся магниты DIY

Когда круг из проволоки окружает магнитное поле, и затем магнитное поле изменяется, появляется круговое «давление», называемое напряжением. появляется. Чем быстрее изменяется магнитное поле, тем больше напряжение становится.Это круговое напряжение пытается заставить подвижные заряды в проволоку вращать по кругу. Другими словами, движущиеся магниты вызывают изменение магнитных полей, которые пытаются создать электрические токи в замкнутых кругах провода. Движущийся магнит вызывает накачивающее действие вдоль проволоки. Если цепь не замкнута, если есть перерыв, тогда насосная сила не вызовет никакого потока заряда. Вместо этого на концах проводов появится перепад напряжения. Но если цепь «замкнута» или «замкнута», тогда накачивающее действие магнита может заставить электроны катушки начать течь.Движущийся магнит может создают электрический ток в замкнутой цепи. Эффект называется Электромагнитная индукция. Это основной закон физики, и он используется всеми электрогенераторами с катушкой / магнитом.

У генераторов нет только одного круга провода. Предположим, что вокруг много кругов. движущийся магнит. Предположим, что все окружности последовательно соединены с образуют катушку. Небольшие напряжения от всех кругов сложатся вместе. чтобы дать гораздо большее напряжение. Катушка на 100 витков будет иметь сто в разы больше напряжения, чем на однооборотной катушке.

Почему этот генератор переменного тока, а не постоянного тока? Когда магниты переворачиваются, они создают импульс напряжения и тока. Но когда они переворачиваются во второй раз, они создать противоположный импульс? да. Итак, вращающийся магнит делает электрические сигналы, которые идут плюс-минус-плюс-минус? Ага. Это происходит потому, что для создания напряжения и тока полюс магнита должен перемещаться вбок по проводу. Если он проведет вдоль провода, ничего не произойдет. В нашем маленький генератор, полюса магнита не качаются постоянно по изгиб провода.Вместо этого сначала северный магнитный полюс проходит через одну сторона катушки, и в то же время южный полюс магнита перемещается назад через другую сторону. Два эффекта складываются вместе. Но дальше магнит продолжает вращаться, и теперь противоположные полюса проведите по этим частям катушки. Магнит перевернулся, магнит Полюса поменяны местами, поэтому напряжение на катушке будет обратным. И если лампочка подключена, тогда любой ток тоже будет обратным. Каждый раз магнит делает один полный оборот, он создает прямой импульс, а затем обратный пульс.Быстро крутите магнит, и он издает переменную волну: AC.

Если вам нужен генератор постоянного тока, вам придется добавить специальный реверсивный переключатель. к валу магнита. Это переключатель, который называется «коммутатор». Если вы посмотрите некоторые проекты DIY генераторов постоянного тока, вы увидите, как построить коммутатор выключатель. Но эти генераторы не Ультра Простые!

Теперь о лампочке. Если соединить концы катушки вместе, то всякий раз, когда магнит движется, заряды металла будут двигаться и большой в катушке появится электрический ток.Змеевик слегка нагревается. Что, если вместо этого мы подключим лампочку между концами катушки? А лампочка на самом деле просто кусок тонкой проволоки. Заряды света нить лампы будет проталкиваться. Когда заряды внутри меди провода продеваем в тонкую нить накаливания лампочки, их скорость сильно увеличивается. Когда заряды покидают нить и движутся обратно в медный провод большего размера, они замедляются опять таки. Внутри узкой нити быстро движущиеся заряды нагревают металл. своего рода электрическим «трением».Металлическая нить нагревается настолько, что он светится. Движущиеся заряды также нагревают провода генератора немного, но так как провода генератора намного толще, и поскольку тонкая нить накала лампы замедляет ток во всем змеевике, почти весь нагрев происходит в лампочка накаливания.

Итак, просто подключите лампочку к катушке провода, поместите короткую мощную магнит в катушке, затем быстро переверните магнит. Чем быстрее вы вращаете магнита, чем выше становится сила накачки напряжения, и тем ярче лампочка загорается.Чем мощнее ваш магнит, тем выше напряжение и ярче лампочка. И чем больше в твоих кругах проволоки катушки, тем выше напряжение и ярче лампочка. Теоретически вы должен иметь возможность зажечь обычную лампочку фонарика 3 В, но только если вы может вращать ваши магниты нечеловечески быстро.

ТАК ЧТО?

Подумайте об этом так. Если слегка потереть руки, кожа остается прохладным, но если вы сильно потрете руки, кожа станет горячей. Нужно приложить больше усилий, чтобы сильно натереть кожу, чтобы она нагрелась; это требует работы. И точно так же сложно греть лампочку нить накала, это требует работы. Вы крутите вал генератора, генератор проталкивает заряд провода через крошечную нить накала, и если вы не держите вращая магнит, он быстро замедлится.

ПОЧУВСТВУЙТЕ ЭЛЕКТРОНЫ

ВЫКЛЮЧИТЕ ПОЛЕ

ИЗМЕРИТЬ НАПРЯЖЕНИЕ И ТОК

Насколько высоким вы можете сделать напряжение просто пальцами? Или с помощью ручной дрели? Попробуйте просто крутить магниты достаточно быстро, чтобы едва зажечь лампочку в темной комнате. Как мало напряжение необходим? Также попробуйте отключение лампочку, затем измерьте напряжение переменного тока на двух концах катушки. Можете ли вы сказать, осталось ли оно таким же, как когда была подключена лампочка? Намекать: чтобы вращать магниты с постоянной скоростью, используйте электродрель с полностью заряженный аккумулятор. Или, возможно, зацепите гвоздь за электродвигатель и Подключите двигатель к источнику постоянного тока с настраиваемым напряжением.

Примечание: электрическая лампочка имеет сопротивление около 50 Ом. Кроме того, 250 футов из №30 проволока вокруг Сопротивление 21 Ом. Из-за сопротивления провода Генератор может создавать ток не более 60 миллиампер (0,06 ампер.) Если вы намотаете на генератор дополнительный провод №30, он увеличится максимальное напряжение и максимальная мощность. Но поскольку это добавляет больше сопротивление это НЕ увеличивает максимально возможный ток. Увеличить максимально возможный ток, либо раскрутите магниты намного быстрее, замените провод №30 с более толстой проволокой или используйте более прочный тип магнитного материала.

ДВИГАТЕЛЬ ВЫЗОВ!

ПОДГОТОВКА ПОСТОЯННОГО ТОКА, ЗАРЯДКА АККУМУЛЯТОРА

Преобразовать в DC:

Трудный путь: добавить вращающийся переключатель «коммутатор» а также скользящие металлические «щетки», так что каждый раз, когда магниты поворачиваются наполовину, переключатель меняет местами подключения генератора.

Простой способ: добавить односторонний клапан! Электроклапан называется диодом. или выпрямитель.Если вы подключите диод последовательно с одним из ваших двигателей провода, это будет только пусть заряды текут в одном направлении. Это изменит Переменный ток в односторонний поток (так называемый «пульсирующий постоянный ток»). Попробуйте диоды от Radio Shack, например 1N4000 или 1N4001. К сожалению диоду требуется около 3/4 вольт для протекания любых зарядов, и это напряжение вычитает из вывода вашего генератора. Если ваш генератор выдает только один вольт, диод снизит его до 1/4 вольт. Итак, если вы хотите добавить диод, попробуйте удвоить или утроить количество проводов на ваш генератор.Также попробуйте использовать специальный диод «Шоттки» с меньшим напряжение более 0,7 В, например 1N5819 с сайта digikey.com

ИСТОРИЯ «УЛЬТРАПРОСТОГО» ГЕНЕРАТОРА

Примерно в 1994 году я думал об сверхпростом электродвигателе, который позже стал известен в Интернете как «Beakman Motor».»Разве это не было бы круто, если бы дети могли так просто сделать электрический генератор ? Но это должно быть возможно с деталями из магазина Radio Shack, поскольку Radio У Shack была специальная лампочка, а также магниты и катушки провод электромагнита. После нескольких часов экспериментов я понял, что едва мог зажечь лампочку на 20 миллиампер, используя одну катушку провода №30 от радиорубки. Но провод должен был быть ОЧЕНЬ близким к быстрому вращающийся магнит, причем магнит должен был состоять из четырех мощных керамические магниты в стопке.

Чтобы произвести впечатление на всех учителей физики, я постарался сделать детали легкими. в наличии, а стоимость минимально возможна. Чтобы сделать проект популярным, я удостоверился, что никаких инструментов, кроме ножниц, не требуется. Я отказался использовать мяч подшипники или пластмассовые детали. Поэтому я сделал свою картонную коробку для катушка, а для вращающегося вала использовался гвоздь. Чтобы избежать лишних деталей, гвоздь просто зажимается мощными магнитами. Если кто-то еще хочет попробовать чтобы сделать более дешевый или простой электрогенератор, они должны делать лучше чем я!

В динамо-машине Gramme можно выполнять основные «пластинки» из длинной длины железная проволока, обернутая в виде обруча и пропитанная эпоксидной смолой, смолой и т. д. звенеть. Я не знаю если тонкую железную проволоку легко найти, а колючая проволока и проволока для тюков сена — общий.Или купить тороидальный трансформатор и отпилить весь провод от сердечника? Затем оберните все железное кольцо слоем толстой медной проволоки и установить это на маховик. Плоско отшлифуйте внешний обод, чтобы медная спираль стала его собственный коммутатор. Ваш неподвижный статор может быть постоянным магнитом или неламинированный твердые железные блоки, так как эта часть — постоянный ток.

В ранних версиях Эдисона использовались «кисти» из тонкой железной проволоки в качестве щеток, позже замененных блоками скользкий графит.

Но затем иди и делай, как Тесла, во время своей проектной работы для Edison corp. Преобразование конструкции статора Эдисона в компактную цилиндрическую форму, которая обнимает маховик и включает закрытые катушки, а не чрезвычайно длинные магниты-подковы, как у Эдисона Дизайн «длинноногая Мэри Энн».

Motor Triva: электродвигатели были всего лишь лабораторные диковинки до Зеноби Грамм разработал генератор, предназначенный для замены аккумуляторных батарей, поскольку он давал чрезвычайно плавное выходное напряжение постоянного тока.Во время выставки изобретателей помощник случайно подключил неиспользованный Gramme Dynamo до другого, который вращался под действием пара. Второй завелась и побежала как моторчик; как мотор * сотни лошадиных сил *. Что Момент был началом электротехнической эры в промышленности. Но это не так много упоминается в американских учебниках, возможно, потому, что это сделало бы Томаса Эдисон выглядел менее гениальным.

ВРАЩАЙТЕ ЕГО БЫСТРО, В ТЕМНОМУ. Иногда ваш генератор работает нормально, но вы не вращаете его достаточно быстро. Или, возможно, тусклое свечение света в ярко освещенной комнате не хватает лампочки. Итак, идите в полумрак. Тогда крутите вещь ДЕЙСТВИТЕЛЬНО БЫСТРО. Попробуйте провернуть его старомодным дрель. (Электродрели не очень быстро вращаются.) Или попробуйте приклеить крошечный колесо к гвоздю, затем потрите колесо о вращающуюся шину вверх ногами велосипед (не езжайте слишком быстро, иначе лампочка перегорит.)

ДОБАВИТЬ БОЛЬШЕ ПРОВОДОВ. Если в вашей катушке больше 250 повороты, тогда лампочка загорится намного ярче. Тонкая катушка # 30 проволоки Radio Shack 200 футов в длину, что дает около 250 оборотов. Если бы вы могли намотать больше витков на катушке, тогда ваша лампочка загорится при более низкой скорости магнита. Купите два комплекта проволоки из Radio Shack, затем используйте обе катушки №30. Соскребите каждый кусочек красного пластикового покрытия со всех концов проводов. потом крутить конец новой катушки до конца старой.Это создает единый более длинный провод. Обязательно намотайте лишнюю проволоку в такой же направление как раньше.

Лучший источник провода: купите большой «Соленоид». от компании, занимающейся доставкой по почте, затем используйте плоскогубцы, чтобы открыть металлический скобка. Отверстие в соленоиде проходит через квадратную стальную пластину и если ты подденьте остальную часть стальной рамы наружу, вы можете удалить квадратную пластину и выньте катушку с проволокой. Снимите ленту и намотайте 600 оборотов на свой генератор. НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ДРУГИЕ МАГНИТЫ, используйте большой 2-дюймовый прямоугольный магниты, продаваемые Radio Shack, №64-1899, смотрите их сайт.Или попробуй Образовательные инновации Teachersource.com или попробуйте magnetsrc.com. Они стоят около 2 долларов за штуку и не имеют отверстий в центре. Не используйте магниты Radio Shack размером менее 1 дюйма. Большинство других магнитов слишком слабый и не будет работать, если вы не раскрутите магниты невероятно быстрые, при тысячах оборотов в минуту (оборотов на минут)

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАЛЕНЬКИХ МАГНИТОВ
Если вы не можете дождаться почтового заказа нужного магнитов, вместо них вы можете использовать двадцать магнитов Radio Shack 1 «64-1879 Склейте их вместе, чтобы получились два больших магнита.

Вот как я это сделал. Сначала сформировал две стопки магнитов: приклеил десять магниты в двух отдельных стопках по пять магнитов в каждой. Я использовал 5-минутную эпоксидную смолу. Прежде чем клей застынет, отрегулируйте магниты так, чтобы стороны каждого маленького стопки плоские и сотрите излишки эпоксидной смолы. (Чтобы стороны стали плоскими, я положил каждую стопку на алюминиевую фольгу, прижал их, чтобы выровнять магниты, затем отклеил фольгу, когда клей затвердел.) Затем приклейте два из этих 5-магнитных стопок вместе, так что стопки отталкиваются друг с другом.См. Схему ниже. Склейте узкую сторону вместе, чтобы блок будет шириной 2 дюйма. Затем держите их вместе, пока клей не затвердеет. Таким образом N полюс одного стека находится рядом с полюсом N другого, а S — около S.

Генератор переменного тока

Пусть будет длина катушки вдоль оси вращения, а ширина катушки перпендикулярно этой оси. Предположим, что катушка вращается с постоянной угловой скоростью в равномерном магнитное поле напряженности.Скорость, с которой двое длинные стороны катушки ( т. е. , стороны и) движутся через магнитное поле, это просто продукт угловой скорости вращения и расстояния каждого сторону от оси вращения, поэтому . Двигательная ЭДС индуцированный в каждую сторону задается , где составляющая магнитного поля, перпендикулярная мгновенному направлению движения рассматриваемой стороны. Если направление магнитного поля составляет угол с нормальным направлением к катушку, как показано на рисунке, затем .Таким образом, величина двигательной ЭДС, генерируемой в сторонах и является

Предположим, что направление вращения катушки такое, что сторона перемещается на страницу на рис. 38 (вид сбоку), тогда как сбоку перемещается со страницы. Двигательная ЭДС, индуцированная в побочных действиях от к . Точно так же двигательный ЭДС индукции в побочных действиях от до. Видно, что обе ЭДС действуйте по часовой стрелке вокруг катушки. Таким образом, чистая ЭДС действуя вокруг катушка .Если в катушке есть витки, то чистая ЭДС становится равной . Таким образом, общее выражение для ЭДС, генерируемой вокруг устойчиво вращающаяся многовитковая катушка в однородном магнитном поле

На рисунке 39 показана ЭДС, указанная в формуле. (211) в виде функции времени. Видно, что изменение ЭДС во времени равно синусоидальный по природе. ЭДС достигает максимальных значений, когда плоскость катушка параллельна плоскости магнитного поля, проходит через ноль, когда плоскость катушки перпендикулярна магнитному полю, и меняет направление подписывать каждые полупериоды оборота катушки.ЭДС периодическая ( т.е. , он постоянно повторяет один и тот же образец во времени), с период (который, конечно же, период вращения катушки).

Предположим, что некоторая нагрузка (, например, , лампочка или электрическое отопление элемент) сопротивления подключается к клеммам генератор.На практике это достигается соединением двух концов катушка к вращающимся кольцам, которые затем подключаются к внешней цепи с помощью металлических щеток. По закону Ома ток, протекающий в нагрузка дается

Ток, протекающий через нагрузку, также должен течь по катушке. Поскольку катушка находится в магнитном поле, этот ток вызывает крутящий момент на катушке, который, как легко продемонстрировать, замедляет ее вращение. Согласно разд. 8.11, тормозной момент действующий на катушке дается выражением

Уравнения (210), (213) и (215) дают

Практически все коммерческие электростанции вырабатывают электроэнергию с помощью генераторов переменного тока. Внешнее питание, необходимое для вращения генерирующей катушки, обычно подается от паровая турбина (продувка паром по вентиляторным лопаткам, которые принудительно вращается). Вода испаряется, чтобы произвести высокое давление пара, сжигая уголь, или используя энергию, выделяемую внутри атомной электростанции. реактор.Конечно, на гидроэлектростанциях мощность нужна на поворот катушки генератора подводится водяная турбина (аналогичная к паровой турбине, за исключением того, что падающая вода играет роль пара). Недавно был разработан новый тип электростанции, в которой мощность, необходимая для вращения генераторной катушки, вырабатывается газовой турбиной. (по сути, большой реактивный двигатель, работающий на природном газе). В Соединенных Штатах и Канаде переменная ЭДС, генерируемая электростанциями, колеблется на Гц, что означает, что катушки генератора на электростанциях вращаются точно шестьдесят раз в секунду.В Европе и большей части остального мира частота колебаний коммерчески производимой электроэнергии составляет Гц.

Как работают генераторы и динамо-машины

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 10 августа 2020 г.

Нефть может быть любимым топливом в мире, но ненадолго. В современных домах в основном используется электричество. и скоро большинство из нас тоже станет водить электромобили. Электричество очень удобно. Вы можете производить его самыми разными способами, используя все, от угля и нефти до ветра и волн. Вы можете сделать это в в одном месте и используйте его на другом конце света, если хотите. И, как только вы его изготовите, вы можете хранить его в батареях и использовать это дни, недели, месяцы или даже годы спустя.Что делает электрический возможная мощность — и действительно практичная — это превосходный электромагнитный устройство, называемое электрогенератором: разновидность электродвигателя. работа в обратном направлении, которая преобразует обычную энергию в электричество. Давайте подробнее рассмотрим генераторы и узнаем, как они работают!

Фото: Дизельный электрогенератор середины 20 века, сделанный в музее электростанции REA недалеко от Хэмптона, штат Айова. Любезно предоставлены фотографиями в Кэрол М. Хайсмит Архив, Библиотека Конгресса, Отдел эстампов и фотографий.

Откуда берется электричество?

Лучший способ понять электричество — начать с того, что его собственное название: электрическая энергия. Если вы хотите запустить что-нибудь электрические, от тостера или зубную щетку MP3-плеер или телевидение, вам необходимо обеспечить его постоянным запасом электроэнергии. Откуда ты это возьмешь? Есть основной закон физики называется закон сохранения энергии, который объясняет, как можно получить энергия — и как вы не можете. Согласно этому закону существует фиксированный количество энергии во Вселенной и некоторые хорошие новости и некоторые плохие новости о том, что мы можем с этим сделать.Плохая новость в том, что мы не можем создавать больше энергии, чем у нас уже есть; хорошая новость в том, что мы не можем уничтожить любую энергию. Все, что мы можем сделать с энергией, это преобразовать из одной формы в другую.

Фото: Большой электрогенератор, приводимый в движение паром, на геотермальной электростанции «Кожа» компании CalEnergy в округе Империал, Калифорния. Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Если вы хотите найти электричество для питания своего телевизора, вы не будет производить энергию из воздуха: сохранение энергии говорит нам, что это невозможно.Вы будете использовать энергию преобразуется из какой-либо другой формы в необходимую вам электрическую энергию. Обычно это происходит на электростанции. на некотором расстоянии от вашего дома. Подключите телевизор к розетке, и электрическая энергия течет в него через кабель. Кабель намного длиннее, чем вы думаете: на самом деле он проходит от вашего телевизора — под землей или по воздуху — до электростанция, на которой для вас подготавливается электроэнергия из богатое энергией топливо, такое как уголь, нефть, газ или атомное топливо.В этих экологически чистые времена, часть вашей электроэнергии также будет поступать из ветряные турбины, гидроэлектростанции (которые вырабатывают энергию, используя энергию плотин рек) или геотермальную энергию (внутренняя нагревать). Откуда бы ни пришла ваша энергия, она почти наверняка будет превратился в электричество с помощью генератора. Только солнечные элементы и топливные элементы производить электричество без использования генераторов.

Как мы можем производить электричество?

Фото: Типичный электрогенератор.Он может вырабатывать до 225 кВт электроэнергии и используется для испытаний прототипов ветряных турбин. Фото Ли Фингерша любезно предоставлено Министерство энергетики США / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (DOE / NREL).

Если вы читали нашу подробную статью о электродвигатели, вы уже довольно много знают, как работают генераторы: генератор — это просто электродвигатель, работающий в обратном направлении. Если ты не прочтите эту статью, вы можете быстро взглянуть, прежде чем читать на — но вот краткое изложение в любом случае.

Электродвигатель — это, по сути, просто плотный моток медной проволоки, намотанный на железный сердечник, который свободно вращается с высокой скоростью внутри мощного постоянного магнита. Когда вы подаете электричество в медную катушку, она становится временный магнит с электрическим приводом — другими словами, электромагнит — и создает вокруг себя магнитное поле. Этот временное магнитное поле противодействует магнитному полю, которое постоянный магнит создает и заставляет катушку вращаться. Немного продуманная конструкция, катушка может непрерывно вращаться в в том же направлении, вращаясь по кругу и питая что угодно из электрическая зубная щетка к электричке.

Фотография: Вращающаяся часть (ротор) типичного небольшого электродвигателя. Электрогенератор имеет точно такие же компоненты, но работает противоположным образом, превращая движение в электрическую энергию.

Так чем же генератор отличается? Предположим, у вас есть электрический зубная щетка с аккумулятором внутри. Вместо того, чтобы позволить батарее питать двигатель, который толкает щетку, что, если бы вы сделали противоположный? Что, если вы несколько раз поворачиваете щетку вперед и назад? То, что вы делали бы, было бы вручную крутить электродвигатель. ось вокруг.Это заставит медную катушку внутри двигателя повернуться постоянно внутри его постоянного магнита. Если вы переместите электрический провод внутри магнитного поля, вы заставляете течь электричество через провод — по сути, вы производите электричество. Так что держи поворачивая зубную щетку достаточно долго, и теоретически вы получите электричества достаточно для подзарядки аккумулятора. По сути, вот как генератор работает. (На самом деле, это немного сложнее, чем это и вы не можете зарядить зубную щетку таким образом, хотя добро пожаловать!)

Как работает генератор?

Изображение: такой простой генератор вырабатывает переменный ток (электрический ток, который периодически меняет направление на противоположное).Каждая сторона генератора (зеленая или оранжевая) движется вверх или вниз. Когда он движется вверх, он будет генерировать односторонний ток; когда он движется вниз, ток течет в другую сторону. Если вы измеритель, подключенный к проводу, вы не знаете, в какую сторону движется провод: все, что вы видите, — это то, что направление тока периодически меняется на противоположное: вы видите переменный ток.

Возьмите кусок провода и подсоедините его к амперметру (то, что измеряет ток) и поместите его между полюсами магнита.Теперь резко проведите проволокой сквозь невидимое магнитное поле, создаваемое магнитом, и через провод на короткое время протекает ток (регистрируемый на измерителе). Это фундаментальная наука, лежащая в основе электрогенератора, продемонстрированная в 1831 году британским ученым Майклом Фарадеем. (прочитать краткая биография или длинная биография). Если вы переместите провод в противоположном направлении, вы создадите ток, который течет в обратном направлении. (Если вам интересно, вы можете выяснить направление, в котором течет ток, используя то, что называется Правило правой руки или правило генератора, которое является зеркальным отображением правила левой руки, используемого для определения того, как работают двигатели.)

Важно отметить, что вы генерируете ток только тогда, когда вы перемещаете провод через магнитное поле (или когда вы перемещаете магнит мимо провода, что равносильно тому же). Недостаточно просто поднести провод к магниту: для выработки электричества провод должен пройти мимо магнита или наоборот. Предположим, вы хотите производить много электроэнергии. Поднимать и опускать провод в течение всего дня не будет особенным удовольствием, поэтому вам нужно придумать способ, как провести провод мимо магнита, установив один или другой из них на колесо.Затем, когда вы поворачиваете колесо, проволока и магнит перемещаются друг относительно друга, и возникает электрический ток.

А теперь самое интересное. Предположим, вы сгибаете проволоку в петлю, помещаете ее между полюсами магнита и размещаете так, чтобы она постоянно вращалась, как на схеме. Вероятно, вы увидите, что при повороте петли каждая сторона провода (оранжевая или зеленая) иногда будет двигаться вверх, а иногда — вниз. Когда он движется вверх, электричество будет течь в одну сторону; когда он движется вниз, ток будет течь в обратном направлении.Таким образом, базовый генератор, подобный этому, будет производить электрический ток, который меняет направление каждый раз, когда петля провода переворачивается (другими словами, переменный ток или переменный ток). Однако большинство простых генераторов на самом деле вырабатывают постоянный ток — так как же им управлять?

Генераторы постоянного тока

Так же, как простой электродвигатель постоянного тока использует электричество постоянного тока (DC) для создания непрерывного вращательного движения, так и простой генератор постоянного тока производит стабильную подачу электричества постоянного тока, когда он вращается.Как двигатель постоянного тока, Генератор постоянного тока использует коммутатор. Это звучит технически, но это всего лишь металлическое кольцо с трещинами в нем, которое периодически меняет местами электрические контакты катушки генератора, одновременно меняя направление тока. Как мы видели выше, простая проволочная петля автоматически меняет направление тока, которое он производит каждые пол-оборота, просто потому, что он вращается, а задача коммутатора — нейтрализовать эффект вращения катушки, обеспечивая создание постоянного тока.

Иллюстрация: Сравнение простейшего генератора постоянного тока с простейшим генератором переменного тока.В этой конструкции катушка (серая) вращается между полюсами постоянного магнита. Каждый раз, когда он поворачивается на пол-оборота, ток, который он генерирует, меняется на противоположный. В генераторе постоянного тока (вверху) коммутатор меняет направление тока каждый раз, когда катушка перемещается на пол-оборота, отменяя реверсирование тока. В генераторе переменного тока (внизу) нет коммутатора, поэтому выходная мощность просто поднимается, опускается и меняет направление вращения при вращении катушки. Вы можете увидеть выходной ток от каждого типа генератора на диаграмме справа.

Генераторы переменного тока

Что делать, если вы хотите генерировать переменный ток (AC) вместо постоянного тока? Тогда вам понадобится генератор, который представляет собой просто генератор переменного тока. Самый простой вид генератора переменного тока похож на генератор постоянного тока без коммутатора. Когда катушка или магниты вращаются мимо друг друга, ток естественным образом растет, падает и меняет направление, давая на выходе переменный ток. Так же, как есть Асинхронные двигатели переменного тока, в которых для создания вращающегося магнитного поля используются электромагниты, а не постоянные магниты, поэтому существуют генераторы, которые работают за счет индукции аналогичным образом.

Генераторы в основном используются для выработки электроэнергии от двигателей транспортных средств. В автомобилях используются генераторы, приводимые в движение их бензиновые двигатели, которые заряжают свои аккумуляторов во время движения (переменный ток преобразуется в постоянный диоды или выпрямительные схемы).

Генераторы в реальном мире

Фотография: Генератор переменного тока — это генератор, вырабатывающий переменный ток (переменный ток) вместо постоянного (постоянного). Здесь мы видим механика, снимающего генератор с двигателя подвесной моторной лодки.Фото Есении Росас любезно предоставлено ВМС США.

Производство электричества звучит просто — и это так. Сложность в том, что нужно приложить огромное количество физических усилий. для выработки даже небольшого количества энергии. Вы поймете это, если у вас есть велосипед с динамо-машиной. фары, работающие от колес: вам нужно немного крутить педали, чтобы фары загорелись — и это просто для производства крошечного количества электричества, необходимого для питания пара лампочек. Динамо — это просто очень маленькое электричество генератор.Напротив, на реальных электростанциях гигантские генераторы электричества приводятся в действие паровыми турбинами. Это немного похоже на вращающиеся пропеллеры или ветряные мельницы, приводимые в движение паром. Пар производится путем кипячения воды с использованием энергии, выделяемой при сжигании угля, масло или другое топливо. (Обратите внимание, как применяется сохранение энергии здесь тоже. Энергия, питающая генератор, поступает от турбина. Энергия, питающая турбину, поступает от топлива. А также топливо — уголь или нефть — изначально поступало с заводов, работающих на энергия Солнца.Суть проста: энергия всегда должна исходить от где-то.)

Сколько мощности вырабатывает генератор?

Генераторы указаны в ваттах (измерение мощности, указывающее, сколько энергии производится каждую секунду). Как и следовало ожидать, чем больше генератор, тем большую мощность он производит. Вот приблизительное руководство от самого маленького до самого большого:

Переносные генераторы

Фото: Переносной электрогенератор, работающий от дизель.Фото Брайана Рида Кастильо любезно предоставлено ВМС США.

В большинстве случаев мы воспринимаем электричество как должное. Мы включаем фонари, телевизоры или стиральные машины, не переставая думать, что электрическая энергия, которую мы используем, должна откуда-то поступать. Но что, если вы работаете на улице, в глуши, и нет источник электричества, который вы можете использовать для питания вашей бензопилы или вашего электрическая дрель?

Одна из возможностей — использовать аккумуляторные инструменты с аккумуляторы. Другой вариант — использовать пневматические инструменты, такие как отбойные молотки.Они полностью механические и питаются от сжатый воздух вместо электричества. Третий вариант — использовать переносной электрогенератор. Это просто небольшой бензиновый двигатель (бензиновый двигатель), похожий на компактный двигатель мотоцикла, с прилагается электрогенератор. Когда двигатель пыхтит, дожигая бензин, он толкает поршень взад и вперед, поворачивая генератор и вырабатывающий на выходе постоянный электрический ток. С участием с помощью трансформатора вы можете использовать такой генератор для производите практически любое напряжение, которое вам нужно, в любом месте, где оно вам нужно.В качестве пока у вас достаточно бензина, вы можете производить собственное электричество поставка на неопределенный срок. Но помните о сохранении энергии: кончится газа, и у вас кончится электричество!

Artwork: Генераторная технология быстро развивалась в 19 веке. Английский химик и физик Майкл Фарадей построил первый примитивный генератор в 1831 году. В течение нескольких десятилетий многочисленные изобретатели создавали практические электрические генераторы. Эта («динамо-электрическая машина») была разработана Эдвардом Уэстоном в 1870-х годах как способ «преобразовывать механическую энергию в электрическую с большей эффективностью, чем прежде.«Он имеет статическое внешнее кольцо из магнитов (синий) и вращающийся якорь (катушки) в центре (красный). Коммутатор (зеленый) преобразует генерируемый ток в постоянный. Из патента США 180 082 переиздание 8 141 Эдварда Уэстона, любезно предоставленного Управлением по патентам и товарным знакам США.

Узнать больше

На этом сайте

Возможно, вам понравятся эти другие статьи на нашем сайте по связанным темам:

Видео

• Демонстрация электрического генератора ?: Превосходное короткое видео доктора Джонатана Хэра и Vega Science Trust очень ясно показывает, как перемещение катушки через магнитное поле может производить электричество.
• Простой генератор: электрический генератор для научной выставки: Уильям Бити дает пошаговое руководство по созданию простого генератора с использованием простых для поиска компонентов (эмалированный провод, магниты, картон и т. Д.).
• Велогенератор: Как привести в действие кухонный комбайн с помощью велосипеда, приводящего в действие генератор переменного тока (разновидность электрогенератора). Довольно изящный эксперимент, хотя комментарий мог бы быть немного яснее.

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

Статьи

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2009/2020) Генераторы. Получено с https://www.explainthatstuff.com/generators.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Что такое генераторная установка и для чего она используется?

В простейшем случае генераторная установка или «генераторная установка» — это портативное оборудование, состоящее из двигателя и генератора переменного тока / электрогенератора, используемого для выработки энергии. Генераторы часто используются в развивающихся районах и других областях, не подключенных к электросети; места, где часты отключения электроэнергии; и / или где отключение питания может вызвать особенно серьезные или опасные проблемы, например, глубоко в шахте.Они могут служить основным источником энергии или дополнительным источником энергии, возможно, в часы пиковой нагрузки.

APR Energy предлагает один из крупнейших парков мобильных контейнерных генераторов в мире. Вот их более подробный взгляд.

Как работает генераторная установка?

Генераторная установка представляет собой комбинацию первичного двигателя (обычно двигателя) и генератора переменного тока. Двигатель преобразует химическую энергию топлива в механическую. Эта механическая энергия используется для вращения ротора генератора переменного тока; преобразование механической энергии в электрическую.Генератор состоит из двух основных частей; ротор и статор. Вращение ротора генератора переменного тока через магнитное поле между ротором и статором создает напряжение на статоре генератора за счет явления электромагнитной индукции. Когда напряжение на статоре подключено к нагрузке, течет электрический ток, и генератор вырабатывает энергию.

Таким образом, генераторная установка создает портативные источники энергии. Когда генератор используется вместе с дизельным двигателем, как только один пример, это создает дизельный генератор.

Дополнительные элементы генераторной установки

Генераторная установка обычно помещается в звукопоглощающий кожух для уменьшения шума в окружающих областях и обычно изготавливается из стали, нержавеющей стали или алюминия. Эта кабина должна выдерживать коррозию и эффективно управлять процессом охлаждения двигателя. Базовая рама содержит антивибрационную систему; он также может содержать топливный бак или же бак может быть отдельным. Другие элементы включают в себя панель управления и автоматический переключатель на случай, если необходимо чередовать энергию между основным источником и вспомогательным.

Преимущества генераторной установки

Преимущества хорошо построенной генераторной установки промышленного качества многочисленны, в том числе:

• Надежность
• Топливная эффективность
• Масштабируемый дизайн
• Прочная конструкция
• Автоматическое или ручное включение в параллель
• Автоматический контроль загрузки
• Местное или дистанционное управление
• Низкие выбросы

Вот подробности. Выбирая генераторный модуль APR Energy, вы можете рассчитывать на дизельные и газовые модули, в которых используются новейшие технологии поршневых двигателей с превосходной эффективностью и значительной экономией топлива, а также улучшенной стабильностью частоты и напряжения.Наши генераторы легко транспортируются по суше, морю или воздуху, они размещаются в стандартном контейнере ISO 12,2 м (40 футов). Чтобы обеспечить быструю установку и ввод в эксплуатацию по всему миру, наша конструкция упаковки имеет минимальное количество интерфейсов. Эти блоки могут быть объединены в масштабируемые блоки мощностью 5,5 МВт и могут облегчить быструю установку до 300 МВт или более.

Дополнительные преимущества генераторных установок APR Energy включают:

• Наши модули поддерживают широкий спектр приложений коммунального / промышленного производства энергии
• Эти прочные и надежные модули имеют минимальный вес
• Распределительное устройство для параллельного подключения к электросети позволяет выполнять параллельное подключение в автоматическом или ручном режиме
• В наших модулях есть система автоматического управления нагрузкой для:
  • Основная нагрузка
  • Мягкая загрузка / разгрузка
  • Коэффициент мощности или регулировка VAR
  • Поддержка напряжения в рабочем режиме
• Автоматическая работа может быть запущена локально или удаленно с помощью системы SCADA
• В этих модулях генераторной установки ведется постоянная регистрация данных двигателя, которые:
  • • Служит важным элементом системы управления
    • Определяет график работ по техобслуживанию на объекте
    • Обеспечивает параллельную работу в автономном режиме с другими силовыми модулями
    • Имеет автономные рабочие возможности с локальным или дистанционным запуском, управлением мощностью и синхронизацией

Генератор, работающий на природном газе, и дизельный генератор

Газовый силовой модуль APR Energy — это высокоэффективный выбор, установка и ввод в эксплуатацию возможны всего за 30 дней.Технические характеристики при 50 Гц включают:

• Длительная выходная мощность 1475 кВт
• Частота вращения двигателя 1500 об / мин
• Трехфазное напряжение: 400 В / 230 В
• Размер: 12,2 x 2,5 x 2,9 м (ДхШхВ)
• CAT (R) G3516C Газовый двигатель с низким уровнем выбросов
• Предназначен для диапазона метанового числа 55-100

Этот модуль, работающий на природном газе, обеспечивает высоконадежную и экономичную энергию для поддержки быстрой подачи электроэнергии с автоматическим контролем нагрузки. Вы можете использовать энергию несколькими способами: непрерывно при базовой нагрузке или только в часы пик, используя автоматическое или ручное параллельное подключение через наше распределительное устройство для параллельного подключения к электросети.

Этот модуль может поддерживать широкий спектр приложений по производству электроэнергии для промышленных и коммунальных нужд, даже в экстремальных условиях и / или в удаленных местах. Эта система была разработана для оптимальной работы с природным газом из трубопроводов низкого давления с низкими выбросами. Вы можете найти значительно больше информации о характеристиках и преимуществах наших газовых генераторов.

Дизельный силовой модуль APR Energy также является высокоэффективным выбором, установка и ввод в эксплуатацию возможны всего за 30 дней.Технические характеристики при 50 Гц включают:

• длительная выходная мощность: 1400 кВт
• Частота вращения двигателя: 1500 об / мин
• Трехфазное напряжение: 400 В / 230 В
• Размер: 12,2 x 2,5 x 2,9 м (ДхШхВ)
• компактный четырехтактный дизельный двигатель CAT® 3516B с турбонаддувом

Технические характеристики при 60 Гц включают:

• длительная выходная мощность: 1640 кВт
• Частота вращения двигателя: 1800 об / мин
• Трехфазное напряжение: 480 В / 277 В
• Размер: 12,2 x 2,5 x 2,9 м (ДхШхВ)
• компактный четырехтактный дизельный двигатель CAT® 3516B с турбонаддувом

Наши дизельные генераторные установки обладают всеми преимуществами газовых двигателей: они экономичны, высоконадежны и способны обеспечивать быструю подачу электроэнергии для промышленных и коммунальных нужд в экстремальных условиях и / или в удаленных местах.Вот дополнительная информация об особенностях и преимуществах наших дизельных генераторов.

Пример использования генераторной установки № 1: временное энергоснабжение в коммунальном секторе Мьянмы

APR Energy была первой компанией, поставляющей электроэнергию в Мьянму после введения санкций. Эта страна, второй по величине производитель природного газа в Юго-Восточной Азии, столкнулась с трудностями из-за сочетания санкций и нехватки иностранных инвестиций. Это привело к неразвитой инфраструктуре, а также к стареющим электростанциям. Семьдесят пять процентов населения не имели доступа к электричеству, и потенциал страны по производству энергии не использовался.

Соединенные Штаты и несколько стран Европейского Союза сняли санкции в 2012 году, а в 2014 году APR Energy подписала соглашение о производстве электроэнергии с правительством Мьянмы. В течение 90 дней мы установили одну из крупнейших в стране тепловых станций, 70 процентов рабочих которой были получены из местных источников. Это получило награду Top Plants 2015.

Причины, по которым Myanmar Electric Power Enterprise выбрало нашу компанию для оказания услуг по генераторным установкам, включают нашу способность:

• быстрое проектирование и развертывание электростанций в больших масштабах
• эффективно оптимизировать внутренние ресурсы
• нанимает местных работников и обеспечивает ценное обучение
• способствует экономическому развитию общины

Дополнительную информацию об этом примере использования генераторной установки, работающей на природном газе, можно найти здесь.

Пример использования генераторной установки № 2: Промышленная горнодобывающая промышленность в Гватемале

Используя дизельные генераторы, APR Energy обеспечила надежным энергоснабжением второй по величине серебряный рудник в мире, получив признание безопасности 2015 года, поскольку мы предоставили масштабируемое решение от разработки до эксплуатации. Проблемы, с которыми мы столкнулись, включали сельский, горный район расположения рудника, а также строгие требования по охране окружающей среды и безопасности, поскольку мы спроектировали и установили систему, обеспечивающую бесперебойную подачу электроэнергии в жизненно важной ситуации.На руднике Эскобаль в Минера-Сан-Рафаэль потребовались ускоренные решения по энергоснабжению отчасти из-за проблем с полосой отвода.
Причины, по которым были выбраны наши услуги по генераторным установкам, включали нашу способность:

• первоначально обеспечивают 2-3 МВт, которые требовались для строительства шахты
• увеличить мощность до 15,5 МВт надежной электроэнергии, что имеет решающее значение для шахтеров, работающих под землей, которым нужны жизнеобеспечивающие водонасосные и вентиляционные системы
• соблюдать строгие стандарты
• обучить рабочих лучшим практикам в области охраны труда, техники безопасности и охраны окружающей среды

Подробнее об этом примере использования дизельной генераторной установки.

Потребляемая мощность генераторной установки широко варьируется в зависимости от географических и промышленных потребностей, а также других факторов. Чтобы обсудить ваши собственные уникальные требования, свяжитесь с APR Energy онлайн, чтобы обсудить наши услуги по генераторным установкам, или позвоните по телефону +1 (904) 223 2278.

— обзор

Первый результат, который мы доказываем, — это декартова версия теоремы Коулинга о том, что магнитное поле B ( x, y, t ) не зависит от z , не может поддерживаться динамо-машиной.В этом случае поток должен иметь вид u ( x, y, t ), так как любая зависимость z будет передаваться магнитному полю. С помощью этого движения жидкости поле B _z может быть создано из компонентов B _x и B _y вертикальными потоками u _z , которые зависят от ( x, y ). Однако нет источника для компонентов B _x и B _y , и это будет означать, что динамо-машина невозможна.

Мы будем рассматривать периодическую декартову геометрию с периодичностью 2π L в x, y и z , позволяя V обозначать один блок периодичности. Для упрощения предположим, что поле постоянного потока u ( x, y ) и что B принимает форму нормального режима.

(3.23) B (x, y, t) = b (x, y) eλt + c.c., Γ = Re╡ λ.

Здесь «c.c» означает комплексное сопряжение предыдущего члена. Это вводится для получения действительного поля как Λ, а собственная функция b ( x, y ) обычно будет сложной, поскольку правая часть уравнения индукции (2.46) не является самосопряженным оператором. Мы ограничим допустимые начальные условия теми, у которых нет среднего магнитного поля в фундаментальном объеме V (по принципу II выше в разделе 2.6). Если потока нет, u = 0, а поле выражено в виде ряда Фурье, ясно, что самая медленная скорость распада — это распад γ = −η / L ² . Соответственно имеем неравенство (ср. (3.22))

(3.24) V | ∇ × B | 2dV≥L − 2∫V | B | 2dV

(3.Bz = (∂zA, −∂xA, Bz).

Важно отметить, что потенциал A ( x, y, t ) является периодическим в x и y , потому что в V. нет среднего поля. Можно проверить, что три компонента уравнения индукции выполняются при условии, что

(3,27) ∂tA + u⋅∇A = η∇2A,

(3.28) ∂tBz + u⋅∇Bz = ((∂yA) ∂x− (∂xA) ∂y) uz + η∇2Bz.

Потенциал Таким образом, подчиняется скалярному уравнению переноса без источников.Следовательно, этот потенциал должен убывать: чтобы показать это, умножьте (3.27) на 2 A и перепишите его как

(3,29) ∂tA2 + ∇⋅ (u A2) = 2η∇⋅ (A∇A) −2η | ∇A | 2.

Мы интегрируем это, используем периодические граничные условия, чтобы отбросить поверхностный интеграл, а затем применяем (3.25), чтобы получить

(3,30) ∂t∫VA2dV = −2η∫V | ∇A | 2dV≤ − 2ηL − 2∫VA2dV.

Таким образом, любая нарастающая нормальная мода (3.23) с γ> γ _распад = −η / L ² должна иметь A ≡ 0.