La historia del desarrollo de los generadores termoeléctricos de isótopos
En 1866, Siemens de Alemania inventó el generador de CC autoexcitado.
En 1869, el belga Gram fabricó una armadura de anillo e inventó el generador de armadura de anillo. Este tipo de generador utiliza energía hidráulica para hacer girar el rotor del generador. Después de repetidas mejoras, se obtuvo una potencia de salida de 3,2 KW.
En 1882, Gordon de los Estados Unidos construyó un generador gigante bifásico con una potencia de 447 KW, una altura de 3 metros y un peso de 22 toneladas. Tesla en los Estados Unidos estaba decidido a desarrollar motores de CA cuando estaba en Edison Company, pero Edison insistió en tener solo un modo de CC, por lo que vendió los derechos de patente para el alternador y el motor de dos fases a Westinghouse.
En 1896, el alternador bifásico de Tesla comenzó a funcionar en la central eléctrica de Nyala y se envió energía de 3750 KW y 5000 V CA a Buffalo, a 40 kilómetros de distancia.
En 1889, Westinghouse construyó una central eléctrica en Oregón. En 1892, envió con éxito 15.000 voltios a Pittsfield.
En 1831 d.C., Faraday pasó un cable en un circuito cerrado a través de un campo electromagnético. Cuando el cable giraba, la corriente fluía a través del cable. Faraday se dio cuenta así de la estrecha relación entre la electricidad y los campos magnéticos y construyó el primer prototipo de generador, que consistía en un disco de cobre que giraba en un campo magnético, produciendo así electricidad. Antes de esto, toda la electricidad era producida por máquinas electrostáticas y baterías, ninguna de las cuales podía producir mucha energía. Sin embargo, el generador de Faraday finalmente cambió todo.
Un generador consta de un electroimán que gira rápidamente entre dos o más campos magnéticos. Cuando los dos campos magnéticos se cruzan, se produce electricidad y el cable conduce a un generador. Los ingenieros electrónicos derivan corriente alterna (CA) o corriente continua (CC) en función de cómo está enrollado el generador y cómo están dispuestos los imanes. La mayoría de los generadores producen corriente alterna, que es más fácil de transmitir a largas distancias a través de líneas eléctricas que la corriente continua.
Cualquiera que haya estudiado física recordará que el científico británico Faraday descubrió el principio de inducción electromagnética en 1831. Este principio, que juega un papel importante en el desarrollo de la sociedad humana, dice: "Cuando las líneas del campo magnético cambian, se induce una corriente en los cables que las rodean".
Faraday minuciosamente, a través de la investigación y Experimentos repetidos, finalmente descubiertos. Después de conocer este influyente principio científico, quedó convencido de que podría usarse para crear un generador que realmente pudiera generar electricidad.
En el segundo año después de que Faraday descubriera el principio de inducción electromagnética, inspirado por el descubrimiento de Faraday, el francés Pisy aplicó el principio de inducción electromagnética para fabricar el primer generador.
El generador de Pixie está cerca de un imán giratorio en forma de U (impulsado por un volante y engranajes para girar). Los dos núcleos de hierro están envueltos alrededor de la bobina en línea y están alineados con el polo N y el polo S de. El imán respectivamente. El cable de la bobina sale. De esta manera, cuando se gira el volante para hacer girar el imán, las líneas del campo magnético cambian, lo que da como resultado una corriente eléctrica en el conductor de la bobina.
En el dispositivo generador, cada vez que el imán gira media vuelta, el polo magnético del imán correspondiente a la bobina cambia una vez, por lo que la dirección de la corriente también cambia. Para cambiar esta situación y mantener inalterada la dirección de la corriente, a Pixie se le ocurrió un método ingenioso: añadiendo dos láminas metálicas cilíndricas separadas entre sí en el eje giratorio del imán, y se pasaron los dos extremos que salían de la bobina. a través de láminas de resorte y dos piezas de metal entran en contacto. Además, dos cables están en contacto con dos piezas de metal para extraer corriente. Este dispositivo se llama conmutador y todavía se utiliza en generadores posteriores.
¿Por qué el rectificador puede mantener inalterada la dirección de la corriente? Esto se debe a que la corriente fluye desde la bobina hacia el conmutador, que gira con el imán. Cuando el imán gira media vuelta, la dirección de la corriente en la bobina se invierte. El conmutador gira exactamente media vuelta y luego gira nuevamente, por lo que la dirección de la corriente de salida es siempre la misma.
El generador inventado por Pixie es el primero del mundo, pero también tiene carencias. Necesita mejoras. En primer lugar, los imanes giratorios no son tan convenientes y flexibles como las bobinas giratorias. En segundo lugar, se puede obtener corriente direccional a través del rectificador, pero la intensidad de la corriente aún está cambiando. Para cambiar esta situación, la gente utiliza el método de aumentar el número de imanes y bobinas y escalonar ligeramente las corrientes cambiantes, para controlar los cambios de intensidad de la corriente de salida dentro de un cierto rango.
En los más de 30 años desde que Pixie inventó el generador, aunque se han realizado algunas mejoras y han aparecido algunos inventos nuevos, los resultados no han sido muy buenos, y nunca han podido desarrollar un generador que Puede generar tanta corriente como una batería y puede usarse en generadores prácticos.
En 1867, el inventor alemán Werner von Siemens realizó importantes mejoras en el generador. Creía que el generador utilizaba electroimanes en lugar de imanes (es decir, imanes permanentes), que podían aumentar la fuerza magnética y generar una fuerte corriente.
El principio detrás del uso de electroimanes en lugar de imanes permanentes por parte de Siemens para generar electricidad es que el núcleo del electroimán todavía tiene un magnetismo débil en ausencia de corriente. Cuando la bobina gira, el magnetismo residual débil se utiliza para generar corriente, que luego se devuelve al electroimán para mejorar su fuerza magnética, de modo que el electroimán también pueda producir un magnetismo fuerte. Entonces, Siemens comenzó a estudiar generadores electromagnéticos. Esta nueva dinamo se construyó rápidamente y era capaz de producir corrientes mucho más poderosas que la dinamo Piccolo.
Al mismo tiempo, este tipo de generador es mucho más conveniente que conectar muchas baterías para energizarlo, por lo que se usa ampliamente como generador práctico.
Poco después de la llegada del nuevo generador de Siemens, el físico italiano Pacinutti inventó la armadura del generador de anillos en 1865. Este tipo de armadura utiliza una bobina enrollada alrededor de un anillo de hierro en lugar de una bobina enrollada alrededor de una varilla con núcleo de hierro, lo que mejora la eficiencia del generador.
De hecho, Pasnuti propuso la idea de una armadura de generador ya en 1860, pero no logró atraer la atención de la gente. Publicó este original punto de vista en una revista en 1865, pero hasta ahora no ha sido reconocido por la sociedad.
En 1869, cuando el estudioso belga Gulam estudiaba electricidad en París, vio un artículo publicado por Pachinuti y creyó que este invento tenía sus ventajas. Por lo tanto, basándose en el diseño de Pachinuti y el principio del generador electromagnético adoptado por Siemens, desarrolló un generador con excelente rendimiento en 1870.
En el invento de Pachinuti, se realizaron importantes mejoras en la parte del conmutador del generador, permitiendo al generador producir cambios muy pequeños en la intensidad de la corriente. Sin embargo, la intensidad actual del generador de gulam fabricado según el diseño de Pachinutian no cambió mucho. Ésta es una de las excelentes propiedades del generador de ghulam.
Los generadores de Guram tienen muy buen rendimiento, por lo que se venden ampliamente. No sólo hizo una fortuna, sino que también fue conocido como el "Padre del Generador".
Algunas personas vieron el éxito de la invención del generador por parte de Gulam y quisieron mejorarlo y hacer uno más avanzado. Entre estas personas se encontraba Atni, un ingeniero que trabajaba en generadores en Siemens en Alemania. Inventó diferentes métodos de bobinado del generador Ghulam e hizo un generador con buen rendimiento.
La armadura del generador Ghulam está hecha de alambre de hierro enrollado en un círculo, con aislamiento de papel entre los círculos. Luego, los círculos se unen como un núcleo de hierro, y se enrolla una bobina sobre él. luego se conducen diferentes partes de la bobina. Algunos cables se conducen al conmutador. La armadura del generador Atney está hecha de muchas láminas circulares delgadas de hierro aisladas con papel y luego apiladas para formar un núcleo de hierro, sobre el cual se enrolla una bobina. La gente llama a este método "gu", que significa forma de tambor. Después de esta mejora, la apariencia y el rendimiento del generador han mejorado enormemente.
Debido a este invento, Siemens se hizo cada vez más famosa. Como resultado, Alemania, con Siemens como núcleo, desarrolló vigorosamente varios generadores, lo que resultó en el rápido desarrollo de la industria energética.
A medida que los generadores se hicieron gradualmente más grandes, la potencia del generador giratorio también cambió. Entre ellos, la energía hidráulica es la más interesante. Esto se debe a que es más conveniente hacer funcionar los grandes generadores con energía hidráulica, no consume combustible y es de bajo costo. Por ello, Siemens invirtió en la investigación de la energía hidroeléctrica.
La hidroelectricidad es diferente a la hidroelectricidad. En el primero, el generador debe instalarse en un lugar con flujo de agua turbulento, es decir, un lugar con una gran caída en el flujo de agua. Esto requiere generar electricidad aguas arriba de los ríos en zonas montañosas y luego transportarla a ciudades distantes.
Para transmitir electricidad a largas distancias, es necesario construir una larga línea de transmisión. Sin embargo, cuando pasan corrientes fuertes a través de las líneas de transmisión de energía, los cables se calientan. De esta forma, la energía eléctrica final generada se pierde en el camino hacia el lugar lejano debido al calentamiento de los cables.
Para reducir la pérdida de calor en la transmisión de energía eléctrica a larga distancia, se pueden adoptar dos métodos: uno es aumentar el área de la sección transversal del voltaje, es decir, espesar los cables y reducir la resistencia; el otro es aumentar el voltaje y reducir la corriente.
El primer método es difícil de adoptar porque requiere una gran cantidad de alambre metálico y es difícil pasar alambres gruesos. En comparación, el último método es más práctico. Pero con la corriente continua utilizada en aquella época, era difícil aumentar o disminuir su voltaje. Por lo tanto, la gente tiene que empezar a pensar en utilizar corriente alterna, cuyo voltaje se puede cambiar fácilmente.
Parece ser más fácil cambiar el generador de CC por un alternador, principalmente quitando el conmutador. Por lo tanto, Artne de Siemens inventó el alternador en 1873. Posteriormente, se popularizó la investigación sobre alternadores, lo que también condujo al rápido desarrollo de este tipo de generador.