Классификация преобразователей энергии

Преобразователи энергии представляют собой устройства, в которых происходит превращение одних видов энергии в другие. Иногда преобразователи называют генераторами энергии, виды энергии – источниками энергии, а результат преобразования (другие виды энергии) – полезными или рабочими.

Преобразователи энергии бывают простыми, в которых происходит один этап превращения, и сложными, состоящими из нескольких простых преобразователей.

Так как основными полезными видами энергии являются электрическая, механическая и тепловая, часто преобразователи энергии называют соответственно энергетическими, силовыми и тепловыми.

Термин "преобразователь энергии" рекомендуется применять тогда, когда необходимо указать источник энергии (например "преобразователи ядерной энергии"), а термин "генератор энергии" – когда надо указать получаемый полезный вид энергии (например, "генераторы электрической энергии").

Так как человек непосредственно использует главным образом четыре вида энергии – тепловую, электрическую, механическую, световую, а основными источниками энергии являются солнечная, химическая и ядерная энергия, то генераторы энергии можно разделить на следующие четыре группы: генераторы тепла, электрической энергии, механической энергии, света.

К теплогенераторам относятся следующие генераторы:

а) химические – печи, топки котлов, камеры сгорания;

б) ядерные – реакторы, ядерные батареи, генерирующие тепло;

в) электромагнитные – высокочастотные установки для сушки, закалки и т. п.

г) электрические – электропечи, котлы, плазмотроны;

д) механические – ударные трубы, тормозные устройства.

К электрогенераторам относятся генераторы:

а) химические – гальванические элементы (включая аккумуляторы), топливные элементы;

б) ядерные – ядерные батареи, генерирующие электричество;

в) электромагнитные – волновые сверхвысокочастотные (обращенный магнетрон, планотрон), световые – фотоэлементы;

г) тепловые – термоэлектрические и термоэмиссионные преобразователи;

д) механические машинные – обычные вращающиеся генераторы, реже – возвратно-поступательные генераторы;

е) механические безмашинные термоэлектромагнитные – магнитогидродинамические.

К генераторам механической энергии принадлежат генераторы – двигатели:

а) тепловые – двигатели, применяющие расширительные устройства для нагретого газа или плазмы;

б) ядерные и термоядерные двигатели – реакторные двигатели, использующие для создания реактивной тяги кинетическую энергию продуктов деления ядер;

в) электрические – электродвигатели постоянного и переменного тока;

г) электромагнитные или электроракетные двигатели (плазменные, ионные и т. п);

д) световые – фотонные, ракетные двигатели, солнечный парус;

е) механические – двигатели, использующие движение воды в реках, морях (приливы и отливы), ветер.

К генераторам света относятся генераторы:

а) химические – фосфор и др.;

б) ядерные – ядерные светильники;

в) тепловые – электролампы накаливания, свечи, керосиновые лампы и т. п.;

г) электрические – квантовые оптические генераторы (лазеры).

Так как источники энергии могут быть природными – естественными и искусственными, называемыми соответственно первичными и вторичными, то преобразователи энергии в свою очередь можно разделить на первичные и вторичные. К первым относятся, например, преобразователи химической, ядерной и солнечной (электромагнитной) энергии, ко вторым – преобразователи электрической, механической и тепловой энергии.

По характеру протекания рабочего процесса преобразователи делятся на стационарные (непрерывные) и пульсирующие (импульсные).

Стационарный процесс протекает в турбинных и реактивных двигателях, пульсирующий процесс характерен для поршневых двигателей, магнитогидродинамических генераторов, линейных электрических двигателей ограниченного перемещения.

Как известно из термодинамики, пульсирующие процессы более экономичны, чем стационарные.

По мнению специалистов по энергетике, окружающий нас мир состоит из преобразователей и накопителей энергии.

Накопители энергии – устройства, способные накапливать энергию, сохранять ее с возможно меньшими потерями и выдавать при необходимости с требуемой интенсивностью. Эти устройства тесно связаны между собой.

Так как энергия не исчезает и не возникает из ничего, поэтому источником энергии может быть только система, способная энергию накапливать.

Имеется много примеров совмещения функций преобразователей и накопителей. Например, в электрических машинах кинетическая энергия в установившемся режиме хранится во вращающихся частях, а в динамических режимах она преобразуется в электрическую или механическую энергию с обязательным преобразованием в теплоту.

Если предположить, что в электрической машине отсутствуют потери, то такое устройство не может служить электромеханическим преобразователем энергии, а может выполнять только функции накопителя.

Большинство преобразователей преобразуют один вид энергии в другой, например, электрическую в механическую или механическую в тепловую и т. д. Однако к преобразователям энергии можно отнести также и те, которые преобразуют один вид энергии в тот же вид, отличающийся лишь характеристиками, например, температурой, напряжением.

К таким преобразователям относятся горы, моря и водоемы, а также предметы, окружающие человека, которые преобразуют тепловую энергию, нагреваясь и охлаждаясь в течение какого-то времени. Примером может служить и электрический трансформатор, в котором при электромагнитном преобразовании энергии электрическая энергия преобразуется сначала в магнитную, а затем снова в электрическую, но с другими, как правило, токами и напряжениями.

Преобразователи энергии составляют основу окружающего мира.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: