Ontwikkelaar

'n Ontwikkelaar is 'n toestel waarmee elektrisiteit, gas of stoom voortgebring word. Bekende ontwikkelaars is byvoorbeeld die by termo - en hidroëlektriese kragsentrales waarmee 220 V ontwikkel word, asook stoomketels (of selfs gewone huishoudelike ketels) waarmee stoom voortgebring kan word.

Daar word voortdurend met veral elektriese ontwikkelaars geëksperimenteer met die oog daarop om die meganiese arbeid (waarby meganismes byvoorbeeld roteer) by konvensionele kragsentrales uit te skakel, asook om energie te probeer bespaar. 'n Opwindende ontwikkeling is die van magnetohidrodinamiese (MHD) ontwikkelaars, waarby beoog word om elektrisiteit sonder 'n meganiese ontwikkelaar en boonop deur middel van kernenergie te ontwikkel.

Gasontwikkelaar

'n Gasontwikkelaar word vir die vergassing van vaste brandstowwe soos steenkool, kooks en hout gebruik. Die gas wat so verkry word, word vir stadsverligting (ouer stede), huishoudelike gebruik of chemiese prosesse in fabrieke gebruik. Die ontwikkelaar bestaan uit ʼn geslote ruimte (kamer) waarin die brandstof is. Terwyl die brandstof brand, word lug of stoom daarby ingevoer en 'n vergassingsreaksie ontstaan. Die gas word afgevoer en deur 'n voorreiniger gestuur om growwe deeltjies daaruit te verwyder.

Vervolgens kom die gas in 'n verkoeler, en tydens verkoeling vind 'n groot temperatuursvermindering en gevolglik 'n groot volumevermindering plaas. Daarna word die gas deur 'n nareiniger gestuur, en ten slotte word dit met behulp van filters gesuiwer. Na gelang van die brandstof en die vergassingsmetode wat gebruik word, word gasse verkry soos watergas (bestaande uit waterstof en koolmonoksied), lig- of stadsgas (waterstof en metaan), luggas (stikstof en koolmonoksied) en houtgas. Die verbrandingswaarde van die gasse wissel van ongeveer 10 000 tot 20 kJ/kg.

Stoomontwikkelaar

'n Stoomontwikkelaar bestaan in beginsel uit ʼn ketel waarin water verhit word sodat stoom gevorm word. Die belangrikste oorweging by ketels is om die gunstigste moontlike kontak tussen vuur en water te probeer bewerkstellig. So is daar die vlampypketel, waarin 'n aantal pype waardeur warm verbrandingsgasse stroom, deur die water omring word.

Die teenoorgestelde hiervan is die waterpypketel, waarin die water deur 'n aantal pype stroom wat deur 'n vuur omring is. Die stoom wat voortgebring word, word byvoorbeeld gebruik vir die aandrywing van 'n stoomturbine van 'n kragsentrale, waarmee die elektriese ontwikkelaar (generator) uiteindelik aangedryf word.

Hoëspanningsontwikkelaar (uiters hoë spanning)

In fisika- en in sommige geneeskundige laboratoria word 'n geweldig hoë elektriese spanning dikwels benodig, en so ʼn spanning word met behulp van elektrostatiese ontwikkelaars verkry. 'n Elektrostatiese ontwikkelaar kan gewoonlik 'n hoe spanning maar slegs 'n lae stroom lewer.

ʼn Bekende voorbeeld hiervan is die spanning (tot 100 000 V) wat met ʼn klein Van de Graaff-ontwikkelaar ontwikkel word maar wat in ʼn statiese ontlading (deur 'n aarddraad daarmee te verbind) slegs vir 'n breukdeel van 'n sekonde 'n klein stroompie (soms bloot 'n kort vonkie) laat vloei. By die Van de Graaff-ontwikkelaar word 'n aaneenlopende band deur twee wiele aangedryf, terwyl die band teen borseltjies druk waarmee elektrone na 'n sekere punt gevoer word. Die spanning wat so ontwikkel word, is eweredig aan die hoeveelheid versamelde elektrone, en sommige Van de Graaff-ontwikkelaars kan spannings van tot 10 miljoen V lewer.

Gelykstroomontwikkelaar

Wanneer 'n geleier (byvoorbeeld ʼn draad) deur 'n magneetveld beweeg, ontstaan daar 'n spanning oor die punte van die geleier, en as die punte met meka.fr verbind word, sa! 'n stroom deur die geleier vloei. Hier word meganiese arbeid dus in elektriese arbeid omgesit. Om die proses glad te laat verloop, word die geleier byvoorbeeld om 'n anker (ysterkern) gewikkel wat tussen die pole van elektromagnete kan roteer.

Aangesien die elektromagnete ʼn veld veroorsaak wat noord-suid gerig is, beweeg die geleier om die anker dus om die beurt by die noord- en suidpole verby en ontwikkel 'n wisselende spanning. Die wisselende spanning word met behulp van roterende kontakte (kommutator) gelykgerig, waardeur 'n gelykspanning verkry word. As die ontwikkelaar dan aan 'n stroomkring gekoppel word, sal 'n gelykstroom daarin vloei. Gelykstroomontwikkelaars word byvoorbeeld in motors gebruik om batterye te laai (generator).

Wisselstroomontwikkelaars

Wisselstroomontwikkelaars word in elektriese kragsentrales vir grootskaalse elektrisiteitsontwikkeling gebruik, hoewel kleiner weergawes dikwels vir ander doeleindes aangewend word. Bekende klein wisselstroomontwikkelaars is byvoorbeeld die draagbare 220-V-ontwikkelaars wat deur petrolenjins aangedryf en onder meer vir kampeerdoeleindes gebruik word. Die beginsel waarop wisselstroomontwikkelaars werk, is dieselfde as die van gelykstroomontwikkelaars, naamlik 'n geleier wat in 'n magneetveld beweeg.

Die enigste verskil is dat die stroom nie gelykgerig word nie aangesien dit vir die meeste doeleindes onnodig is. Een van die plekke waar die wisselstroom wel gelykgerig, word, is by motors, waar 'n klein wisselstroomontwikkelaar (alternator) saam met 'n gelykrigter gebruik word om die battery te laai (soos in die geval van 'n gelykstroomontwikkelaar). Hoewel ontwikkelaars gebruik word om elektriese energie te lewer, is hulle self energieverbruikers wat gewoonlik deur enjins of turbines (stoom- of waterturbines) aangedryf word. Daar is byvoorbeeld ontwikkelaars wat met behulp van dieselenjins aangedryf word en vermoëns van tot 5 MW (5 000 kW) het.

Groter ontwikkelaars word deur middel van waterturbines by hidroëlektriese kragsentrales aangedryf en kan tot 500 MW lewer. Die grootste ontwikkelaars word egter aangedryf deur stoomturbines, waarvan die stoom uit stoomketels verkry word. Die stoomketels word verhit deur die verbranding van steenkool, olie of gas, of deur kernklowing by kernkragsentrales. Die eerste turbo-ontwikkelaar is in 1903 deur die General Electric-maatskappy gebou en kon 5 MW lewer. Daarna het ontwikkelaars steeds groter en kragtiger geword en teenswoordig kan dit tot 1000 MW per eenheid verskaf (elektriese kragsentrales het gewoonlik meer as een ontwikkelaareenheid).

MHD ontwikkelaar

By magnetohidrodinamiese ontwikkelaars is die oogmerk om die aantal stadiums van energieoordrag wat by die konvensionele ontwikkelaars nodig is, te verminder. By laasgenoemde ontwikkelaars word warmte-energie eers in meganiese en dan in elektriese energie omgesit. 'n MHD ontwikkelaar bestaan uit 'n ruimte waarin 'n geleidende gas (plasma) of 'n vloeibare metaal tussen 2 magneetpole deur gelei word. Weerskante van die magnete word elektrodes aangebring, waarin 'n spanning dan geïnduseer word.

In die Sowjetunie bestaan daar ʼn eksperimentele MHD ontwikkelaar met 'n vermoë van 75 MW, en dit word as die ontwikkelaar van die toekoms beskou. Terwyl kernenergie tans vir die ontwikkeling van stoom gebruik word, word daar beoog om dit in die toekoms vir die vorming van plasma te gebruik. Dit sal dan tussen die MHD magnete deur gelei word om elektrisiteit te ontwikkel.

Termioniese ontwikkelaar

Die termioniese ontwikkelaar is nog ʼn ontwikkelaar waarin bewegende onderdele weggedoen kan word. Dit werk op die beginsel van die termokoppel, 'n toestel waarby 2 drade van verskillende metale om mekaar gedraai en verhit word. Wanneer die drade warm word, vind 'n elektronuitruiling tussen hulle plaas, en wanneer dit aan 'n stroomkring verbind word, laat dit 'n stroom daarin vloei. Die termioniese ontwikkelaar bestaan uit 2 metaalplate.

Wanneer een van die plate tot ongeveer 1800 °C verhit en naby die ander plaat gebring word, sal die elektrone van die warm na die koue plaat oorgedra word. As die plate deur middel van 'n geleier verbind word, sal 'n stroom tussen die plate en in die kring vloei. Om die oordrag van elektrone beter te laat geskied, word uiters fyn metaaldeeltjies tussen die 2 plate "gesaai". Die ontwikkelaar is egter nog nie baie doeltreffend nie, en bied nog baie ruimte vir verbetering.

Bronnelys

• Wêreldspektrum, 1982, ISBN 0908409621, volume 21, bl. 153