ترانسفورماتور چگونه استفاده می شود؟
جورج وستینگهاوس برای حل مشکل ارسال برق در مسافت های طولانی دستگاهی به نام ترانسفورماتور تولید کرد. ترانسفورماتور اجازه می داد تا برق در فواصل طولانی به طور مثر منتقل شود. این امکان برق رسانی به خانه ها و مشاغل مستقر در محل کار دور از نیروگاه تولید برق را فراهم می کند.

با وجود اهمیت زیادی که در زندگی روزمره دارد ، اکثر ما بندرت متوقف می شویم و فکر می کنیم زندگی بدون برق چگونه خواهد بود. با این وجود مانند هوا و آب ، ما برق را امری طبیعی می دانیم. هر روز ، ما از برق برای انجام بسیاری از کارها برای خود استفاده می کنیم - از روشنایی و گرمایش / خنک سازی خانه ها ، تا منبع تغذیه تلویزیون ها و رایانه ها. برق نوعی انرژی قابل کنترل و راحت است که در کاربردهای گرما ، نور و نیرو مورد استفاده قرار می گیرد.

امروزه صنعت برق ایالات متحده (ایالات متحده) تاسیس شده است تا اطمینان حاصل کند که منبع کافی برق برای تأمین تمام نیازهای تقاضا در هر لحظه وجود دارد.

چگونه برق تولید می شود؟
ژنراتور الکتریکی وسیله ای برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی است. این فرایند بر اساس رابطه بین مغناطیس و الکتریسیته است. هنگامی که یک سیم یا هر ماده رسانای الکتریکی دیگری از طریق یک میدان مغناطیسی حرکت می کند ، جریان الکتریکی در سیم رخ می دهد. ژنراتورهای بزرگ مورد استفاده در صنعت لوازم الکتریکی دارای یک رسانای ثابت هستند. آهن ربایی که به انتهای شافت چرخشی متصل است ، در داخل یک حلقه رسانای ثابت قرار دارد که با یک قطعه سیم بلند و پیوسته پیچیده شده است. هنگامی که آهنربا می چرخد ​​، در هنگام عبور جریان الکتریکی کوچکی را در هر بخش از سیم ایجاد می کند. هر قسمت از سیم یک هادی الکتریکی جداگانه و کوچک را تشکیل می دهد. تمام جریانهای کوچک بخشهای جداگانه به یک جریان با اندازه قابل توجه اضافه می شوند. این جریان همان چیزی است که برای برق استفاده می شود.

چگونه توربین ها برای تولید برق استفاده می شوند؟
یک نیروگاه برق از توربین ، موتور ، چرخ آب یا ماشین مشابه دیگری برای راه اندازی ژنراتور الکتریکی یا دستگاهی که انرژی مکانیکی یا شیمیایی را به برق تبدیل می کند استفاده می کند. توربین های بخار ، موتورهای احتراق داخلی ، توربین های احتراق گازی ، توربین های آب و توربین های بادی متداول ترین روش ها برای تولید برق هستند.

بیشتر برق در ایالات متحده در توربین های بخار تولید می شود. توربین انرژی جنبشی سیال در حال حرکت (مایع یا گاز) را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند. توربین های بخار دارای یک سری تیغه هستند که بر روی شافتی نصب شده اند که بخار آن مجبور می شود ، بنابراین شافت متصل به ژنراتور را می چرخاند. در توربین بخار با سوخت فسیلی ، سوخت در کوره سوزانده می شود تا آب در دیگ بخار گرم شود و بخار تولید شود.

ذغال سنگ ، نفت (روغن) و گاز طبیعی در کوره های بزرگ می سوزانند تا آب را گرم کنند تا بخار ایجاد شود که به نوبه خود بر روی پره های یک توربین فشار می آورد. آیا می دانید زغال سنگ بزرگترین منبع اصلی اصلی انرژی است که برای تولید برق در ایالات متحده استفاده می شود؟ در سال 1998 ، بیش از نیمی (52٪) از 3.62 تریلیون کیلووات ساعت برق شهرستان از زغال سنگ به عنوان منبع انرژی خود استفاده کرد.

گاز طبیعی علاوه بر سوختن برای گرم كردن آب بخار ، می تواند برای تولید گازهای احتراق داغ كه مستقیماً از یك توربین عبور می كنند ، سوزانده و پره های توربین را برای تولید برق بچرخاند. توربین های گازی معمولاً زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که مصرف برق بسیار مورد تقاضا باشد. در سال 1998 ، 15٪ از برق کشور توسط گاز طبیعی تأمین می شد.

همچنین می توان از نفت برای ساخت بخار برای چرخاندن توربین استفاده کرد. مازوت باقیمانده ، محصولی که از نفت خام تصفیه می شود ، غالباً فرآورده نفتی است که در کارخانه های برقی که از نفت برای تولید بخار استفاده می کنند ، استفاده می شود. از نفت برای تولید کمتر از سه درصد (3٪) کل برق تولید شده در کارخانه های برق ایالات متحده در سال 1998 استفاده شد.

انرژی هسته ای روشی است که در آن بخار در اثر حرارت دادن آب از طریق فرایندی به نام شکافت هسته ای تولید می شود. در یک نیروگاه هسته ای ، یک راکتور حاوی هسته ای سوخت هسته ای است که عمدتا اورانیوم غنی شده است. هنگامی که اتم های سوخت اورانیوم توسط نوترون ها برخورد می کنند ، شکسته می شوند (تقسیم می شوند) ، گرما و بیشتر نوترون آزاد می کنند. در شرایط کنترل شده ، این نوترونهای دیگر می توانند به اتمهای اورانیوم بیشتری برخورد کنند ، اتمهای بیشتری شکافته شوند و غیره. در نتیجه ، شکافت مداوم می تواند رخ دهد ، و یک واکنش زنجیره ای ایجاد می کند که گرما را آزاد می کند. گرما برای تبدیل آب به بخار استفاده می شود ، که به نوبه خود توربی را می چرخاند که برق تولید می کند. در سال 2015 ، از انرژی هسته ای برای تولید 19.47 درصد از کل برق کشور استفاده می شود.

از سال 2013 ، برق آبی 6.8 درصد از تولید برق ایالات متحده را تشکیل می دهد. فرآیندی است که در آن از آب جاری برای چرخاندن توربین متصل به یک ژنراتور استفاده می شود. عمدتا دو نوع اساسی از سیستم های برق آبی وجود دارد که برق تولید می کنند. در سیستم اول ، آب جاری در مخازن ایجاد شده با استفاده از سدها جمع می شود. آب از طریق لوله ای به نام penstock می افتد و به پره های توربین فشار وارد می کند تا ژنراتور را برای تولید برق هدایت کند. در سیستم دوم که رواناب نامیده می شود ، نیروی جریان رودخانه (به جای سقوط آب) برای تولید برق به پره های توربین فشار وارد می کند.

سایر منابع تولید کننده
نیروی زمین گرمایی از انرژی گرمائی دفن شده در زیر سطح زمین حاصل می شود. در بعضی از مناطق کشور ، ماگما (ماده مذاب در زیر پوسته زمین) به اندازه کافی نزدیک به سطح زمین جریان می یابد تا آب زیرزمینی را به بخار گرم کند ، که می توان از آن برای استفاده در گیاهان توربین بخار استفاده کرد. از سال 2013 ، این منبع انرژی کمتر از 1٪ برق در کشور تولید می کند ، اگر چه ارزیابی توسط اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده مبنی بر اینکه 9 ایالت غربی به طور بالقوه می توانند برق کافی برای تأمین 20 درصد انرژی مورد نیاز کشور تولید کنند.

انرژی خورشیدی از انرژی خورشید حاصل می شود. با این حال ، انرژی خورشید به صورت تمام وقت در دسترس نیست و به طور گسترده ای پراکنده است. فرآیندهای مورد استفاده برای تولید برق با استفاده از انرژی خورشید در طول تاریخ گرانتر از استفاده از سوخت های فسیلی معمولی بوده است. تبدیل فتوولتائیک مستقیماً از نور خورشید در یک سلول فتوولتائیک (خورشیدی) نیروی الکتریکی تولید می کند. ژنراتورهای الکتریکی خورشیدی-حرارتی از انرژی تابشی خورشید برای تولید بخار برای هدایت توربین ها استفاده می کنند. در سال 2015 ، کمتر از 1٪ برق کشور از طریق انرژی خورشیدی تأمین می شود.

نیروی باد از تبدیل انرژی موجود در باد به برق حاصل می شود. نیروی باد ، مانند خورشید ، معمولاً منبع گران قیمت تولید برق است. در سال 2014 ، تقریباً برای 44/4 درصد از برق کشور استفاده شد. توربین بادی مشابه آسیاب بادی معمولی است.

زیست توده (چوب ، پسماند جامد شهری (زباله) و زباله های کشاورزی ، مانند بلال ذرت و کاه گندم ، از دیگر منابع تولید برق هستند. این منابع جایگزین سوخت های فسیلی در دیگ بخار می شوند. احتراق چوب و زباله بخار ایجاد می کند که در سال 2015 ، زیست توده 1.57 درصد از برق تولید شده در ایالات متحده را تشکیل می دهد.

برق تولید شده توسط یک ژنراتور در امتداد کابل ها به یک ترانسفورماتور منتقل می شود ، که برق را از ولتاژ پایین به ولتاژ بالا تبدیل می کند. برق را می توان با استفاده از ولتاژ بالا ، مسافت های طولانی را با کارایی بیشتری منتقل کرد. از خطوط انتقال برای انتقال برق به یک پست فرعی استفاده می شود. پستها دارای ترانسفورماتورهایی هستند که برق ولتاژ بالا را به برق ولتاژ پایین تبدیل می کنند. از پست ، خطوط توزیع برق را به خانه ها ، دفاتر و کارخانه ها منتقل می کنند ، که به برق کم ولتاژ نیاز دارند