1.1: mikä on suora Energiamuunnos?

energian muuntolaitteet muuntavat sähköenergian, magneettisen, kineettisen, potentiaalisen, optisen, kemiallisen, ydinenergian ja muiden energiamuotojen välillä. Energiamuunnosprosessit tapahtuvat luonnollisesti. Esimerkiksi energia muuttuu optisesta sähkömagneettisesta säteilystä lämmöksi, kun auringonvalo lämmittää taloa, ja energia muuttuu potentiaalienergiasta liike-energiaksi, kun lehti putoaa puusta. Vaihtoehtoisesti energian muuntaminen laitteet on suunniteltu ja valmistettu monenlaisia tutkijoita ja insinöörejä. Nämä energiamuunnoslaitteet vaihtelevat pienistä integroiduista piirikomponenteista, kuten termopareista, joita käytetään lämpötilan aistimiseen muuntamalla mikrowatteja energiaa lämpöenergiasta sähköksi valtaviin hiilivoimaloihin, jotka muuttavat hiilen kemiallisiin sidoksiin varastoituneen energian gigawatteiksi sähköksi.

suora energiamuunnoslaite muuntaa yhden energiamuodon toiseen yhden prosessin kautta. Esimerkiksi aurinkokenno on suora energiamuunnoslaite, joka muuntaa optisen sähkömagneettisen säteilyn sähköksi. Vaikka osa aurinkokennon päälle osuvasta auringonvalosta saattaa sen sijaan kuumentaa sitä, tämä vaikutus ei ole aurinkokennon toiminnan kannalta oleellinen. Vaihtoehtoisesti epäsuoraan energiamuunnokseen liittyvät laitteet sisältävät sarjan suoria energiamuunnosprosesseja. Esimerkiksi joissakin aurinkovoimaloissa optinen sähkömagneettinen säteily muutetaan sähköksi kuumentamalla nestettä niin, että se haihtuu. Kaasun haihtuminen ja laajeneminen pyörittävät turbiinin roottoria. Roottorin mekaanisesta liikkeestä saatava energia muunnetaan aika-vaihtelevaksi magneettikentäksi, joka sitten muunnetaan generaattorin keloissa vaihtuvaksi sähkövirraksi.

tässä tekstissä keskitytään suoriin energiamuunnoslaitteisiin, jotka muuntavat sähköenergian toiseen muotoon. Koska erilaisia laitteita, jotka sopivat tähän luokkaan, energian muuntaminen on tärkeä aihe kaikentyyppisille sähköinsinööreille. Jotkut sähköinsinöörit ovat erikoistuneet instrumentointijärjestelmien rakentamiseen. Monet näiden insinöörien käyttämät anturit ovat suoran energian muuntolaitteita, mukaan lukien paineen mittaamiseen käytettävät venymämittarit, magneettikenttää mittaavat Hall-ilmiöanturit ja mekaanisten värähtelyjen havaitsemiseen käytettävät pietsosähköiset anturit. Anturin tuottama sähköenergia voi olla niin pieni, että vahvistus on tarpeen. Muut sähköinsinöörit ovat erikoistuneet sähkötehon tuotantoon ja jakeluun. Akut ja aurinkokennot ovat suoran energian muuntolaitteita, joita käytetään sähkön varastointiin ja tuottamiseen. Ne ovat erityisen hyödyllisiä syrjäisissä paikoissa tai kädessä pidettävissä vempaimissa, joissa ei ole helppoa tapaa kytkeä sähköverkkoon. Suoraan energiaa muuntavia laitteita, kuten lämpösähköisiä laitteita ja polttokennoja, käytetään satelliittien, kiertäjien ja muiden ilmailu-ja avaruusjärjestelmien voimanlähteenä. Monet sähköinsinöörit työskentelevät autoteollisuudessa. Autoista löytyviä suoran energian muuntolaitteita ovat muun muassa akut, Optiset kamerat, Pyörimisnopeuden mittaamiseen käytettävän kierroslukumittarin Halliefektisensorit sekä paineanturit.

suora energiamuunnos on kiehtova aihe, koska se ei sovi siististi yhteen tieteenalaan. Energian muuntaminen on perustavaa laatua sähkötekniikan aloilla, mutta se on myös olennaista koneenrakennuksessa, fysiikassa, kemiassa ja muilla tieteen ja tekniikan aloilla. Esimerkiksi jouset ovat usein mekaanisten insinöörien tutkimia energian varastointilaitteita, kondensaattorit ovat sähköinsinöörien usein tutkimia energian varastointilaitteita ja akut ovat kemistien usein tutkimia energian varastointilaitteita. Relatedly, energian varastointi ja energian muuntaminen laitteet, kuten Jouset, kondensaattorit, ja akut, eivät ole esoteerinen. Ne ovat yleisiä, halpoja ja laajalti saatavilla. Vaikka niitä löytyy arkisista esineistä, ne ovat myös aktiivisia nykytutkimuksen kohteita. Esimerkiksi kannettavia tietokoneita rajoittaa akkujen käyttöikä, ja kännykän kuuluvuutta rajoittaa usein antennin laatu. Paristoja, antenneja ja muita suoran energian muuntolaitteita tutkivat sekä kuluttajayritykset, jotka yrittävät rakentaa parempia tuotteita, että akateemiset tutkijat, jotka yrittävät ymmärtää perusfysiikkaa.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.