Jak získat střídavý elektrický proud
Elektromagnetická indukce a Faradayův zákon
Michael Faraday v roce 1831 objevil vzorec, později pojmenovaný po něm - Faradayův zákon. Ve svých experimentech použil 2 instalace. První sestával z kovového jádra se dvěma vinutými a nespojenými vodiči. Když jeden z nich připojil ke zdroji energie, jehla galvanometru připojená k druhému vodiči se škubla. Byl tak prokázán vliv magnetického pole na pohyb nabitých částic ve vodiči.
Druhou instalací je disk Faraday. Jedná se o kovový disk, ke kterému jsou připojeny dva posuvné vodiče, a ty jsou zase spojeny s galvanometrem. Disk se otáčí poblíž magnetu a během otáčení na galvanometru se šipka také odchyluje.
Závěr těchto experimentů tedy byl vzorec, který se týká průchodu vodiče liniemi síly magnetického pole.
Zde: E je indukční EMF, N je počet závitů vodiče, který se pohybuje v magnetickém poli, dF / dt je rychlost změny magnetického toku vzhledem k vodiči.
V praxi také používají vzorec, pomocí kterého můžete stanovit EMF pomocí velikosti magnetické indukce.
e = B * l * v * sinα
Pokud si vzpomeneme na vzorec týkající se magnetického toku a magnetické indukce, můžeme předpokládat, jak došlo k odvození výše uvedeného vzorce.
Ф = B * S * cosα
Takže se zrodila generace proudu. Ale pojďme mluvit o tom, jak přiblížit střídavý proud blíže k praxi.
Způsoby, jak získat AC
Předpokládejme, že máme rám z vodivého materiálu. Umístěte jej do magnetického pole. Podle výše uvedeného vzorce, pokud začnete rám otáčet, protéká ním elektrický proud. Při rovnoměrné rotaci na koncích tohoto snímku bude získán střídavý sinusový proud.
To je způsobeno skutečností, že v závislosti na poloze podél osy otáčení proniká do rámu jiný počet silových čar. V důsledku toho není velikost EMF indukována rovnoměrně, ale podle polohy rámce, což je známkou této veličiny. Co vidíte nag graf výše. Když se rám otáčí v magnetickém poli, jak frekvence střídavého proudu, tak velikost EMF na terminálech rámu závisí na rychlosti rotace. K dosažení určité hodnoty EMF při pevné frekvenci se provede více závitů. Tak se ukázalo, že to není rám, ale cívka.
Střídavý proud v průmyslovém měřítku lze získat stejným způsobem, jak je popsáno výše. V praxi si elektrárny s alternátory našly široké využití. V tomto případě se používají synchronní generátory.Protože je tedy snazší řídit jak frekvenci, tak velikost emf střídavého proudu, a mnohokrát vydrží krátkodobé přetížení proudu.
Podle počtu fází v elektrárnách se používají třífázové generátory. Jedná se o kompromisní řešení spojené s ekonomickou proveditelností a technickým požadavkem na vytvoření rotujícího magnetického pole pro provoz elektromotorů, které tvoří lví podíl na všech elektrických zařízeních v průmyslu.
V závislosti na druhu síly, která pohání rotor, může být počet pólů různý. Pokud se rotor otáčí rychlostí 3000 otáček za minutu, pak pro získání střídavého proudu s průmyslovou frekvencí 50 Hz potřebujete generátor se 2 póly, pro 1500 otáček za minutu - se 4 póly atd. Na obrázcích níže vidíte generátor synchronního typu.
Na rotoru jsou cívky nebo pole vinutí, proud je do něj dodáván z budiče generátoru (DC Current Generator - GPT) nebo z polovodičového budiče pomocí kartáčového přístroje. Kartáče jsou umístěny na prstencích, na rozdíl od kolektorových strojů, v důsledku čehož se magnetické pole vinutí nemění ve směru a znaménku, ale mění se velikost - při regulaci proudu budiče. Tím jsou automaticky vybrány optimální podmínky pro podporu provozního režimu alternátoru.
Podařilo se nám tedy získat střídavý proud v průmyslovém měřítku metodou založenou na jevech elektromagnetické indukce, konkrétně pomocí třífázových generátorů. V každodenním životě se používají jednofázové i třífázové generátory. Doporučuje se, aby byl zakoupen pro stavební práce. Faktem je, že velké množství elektrického nářadí a obráběcích strojů může pracovat ze tří fází. Jedná se o elektrické motory různých míchaček na beton, kotoučové pily a výkonné svařovací stroje jsou také poháněny třífázovou sítí. Kromě toho jsou pro takové úkoly vhodné synchronní generátory, asynchronní generátory nejsou vhodné - kvůli jejich špatnému fungování se zařízeními, která mají velké spínací proudy. Asynchronní domácí elektrárny jsou vhodnější pro záložní napájení soukromých domů a chat.
Elektronické převodníky
Není však vždy racionální nebo vhodné používat domácí elektrárny na benzín nebo naftu. Existuje cesta ven - získat jednofázový nebo třífázový střídavý elektrický proud ze stejnosměrného proudu. K tomu použijte převaděče nebo, jak se také nazývají střídače.
Střídač je zařízení, které převádí velikost a typ elektrického proudu. V obchodech najdete měniče 12-220 nebo 24-220 voltů. V souladu s tím tato zařízení mění konstantu 12 nebo 24 V na 220 V stř. S frekvencí 50 Hz. Schéma nejjednoduššího takového převodníku založeného na ovladači pro můstkový konvertor IR2153 je uveden níže.
Takový obvod vytváří na výstupu modifikovanou sinusovou vlnu. Není zcela vhodný pro napájení induktivní zátěže, jako jsou motory a vrtačky. Ale pokud ne průběžně, pak je docela možné použít takový jednoduchý střídač.
Měniče stejnosměrného proudu na střídavý proud s čistě sinusovým výstupem jsou mnohem dražší a jejich obvody jsou mnohem komplikovanější.
Důležité! Při nákupu levných deskových modulů s aliexpressem nepočítejte s čistě sinusovou nebo 50Hz frekvencí. Většina těchto zařízení produkuje vysokofrekvenční proud s napětím 220V. Může být použit k napájení různých ohřívačů a žárovek.
Krátce jsme zhodnotili principy výroby střídavého proudu doma a v průmyslovém měřítku. Fyzika tohoto procesu je známa téměř 200 let, nicméně Nikola Tesla byl hlavním popularizátorem této metody získávání elektrické energie na konci XIX - první polovina XX. Století.Většina moderních domácích a průmyslových zařízení je zaměřena na využití jmenovitého střídavého proudu pro napájení.
Nakonec doporučujeme sledovat video, které jasně ukazuje, jak alternátor funguje:
Určitě nevíte:
Načítání...
