Πώς να πάρετε εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα
Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και ο νόμος Faraday
Ο Michael Faraday το 1831 ανακάλυψε το μοτίβο, το οποίο αργότερα πήρε το όνομά του - Ο νόμος του Faraday. Στα πειράματά του, χρησιμοποίησε 2 εγκαταστάσεις. Ο πρώτος αποτελείται από έναν μεταλλικό πυρήνα με δύο πληγές και μη συνδεδεμένους αγωγούς. Όταν συνέδεσε ένα από αυτά σε μια πηγή ισχύος, η βελόνα του γαλβανόμετρου συνδέθηκε με τον δεύτερο αγωγό. Έτσι, αποδείχθηκε η επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου στην κίνηση φορτισμένων σωματιδίων σε έναν αγωγό.
Η δεύτερη εγκατάσταση είναι ένας δίσκος Faraday. Πρόκειται για έναν μεταλλικό δίσκο στον οποίο συνδέονται δύο συρόμενοι αγωγοί και με τη σειρά τους συνδέονται με ένα γαλβανόμετρο. Ο δίσκος περιστρέφεται κοντά στον μαγνήτη και κατά τη διάρκεια περιστροφής στο γαλβανόμετρο, το βέλος αποκλίνει επίσης.
Έτσι, το συμπέρασμα αυτών των πειραμάτων ήταν ένας τύπος που σχετίζεται με τη διέλευση ενός αγωγού μέσω των γραμμών δύναμης ενός μαγνητικού πεδίου.
Εδώ: E είναι το επαγωγικό EMF, N είναι ο αριθμός στροφών του αγωγού, ο οποίος κινείται σε μαγνητικό πεδίο, dF / dt είναι ο ρυθμός μεταβολής της μαγνητικής ροής σε σχέση με τον αγωγό.
Στην πράξη, χρησιμοποιούν επίσης τον τύπο με τον οποίο μπορείτε να προσδιορίσετε το EMF μέσω του μεγέθους της μαγνητικής επαγωγής.
e = B * l * v * sinα
Εάν θυμηθούμε τον τύπο που σχετίζεται με τη μαγνητική ροή και τη μαγνητική επαγωγή, τότε μπορούμε να υποθέσουμε πώς συνέβη η παραγωγή του παραπάνω τύπου.
Ф = B * S * cosα
Έτσι γεννήθηκε η γενιά του ρεύματος. Αλλά ας μιλήσουμε για το πώς να πλησιάζουμε το εναλλασσόμενο ρεύμα στην πρακτική.
Τρόποι λήψης AC
Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα πλαίσιο αγώγιμου υλικού. Τοποθετήστε το σε μαγνητικό πεδίο. Σύμφωνα με τον παραπάνω τύπο, εάν αρχίσετε να περιστρέφετε το πλαίσιο, ένα ηλεκτρικό ρεύμα θα ρέει μέσα από αυτό. Με ομοιόμορφη περιστροφή στα άκρα αυτού του πλαισίου, λαμβάνεται εναλλασσόμενο ημιτονοειδές ρεύμα.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ανάλογα με τη θέση κατά μήκος του άξονα περιστροφής, ένας διαφορετικός αριθμός γραμμών δύναμης διεισδύει στο πλαίσιο. Κατά συνέπεια, το μέγεθος του EMF δεν προκαλείται ομοιόμορφα, αλλά σύμφωνα με τη θέση του πλαισίου, όπως είναι το σημάδι αυτής της ποσότητας. Τι βλέπετε παραπάνω στο διάγραμμα nag. Όταν το πλαίσιο περιστρέφεται σε μαγνητικό πεδίο, τόσο η συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος όσο και το μέγεθος του EMF στους ακροδέκτες του πλαισίου εξαρτώνται από την ταχύτητα περιστροφής. Για να επιτευχθεί μια συγκεκριμένη τιμή EMF σε μια σταθερή συχνότητα, γίνονται περισσότερες στροφές. Έτσι, αποδεικνύεται όχι ένα πλαίσιο, αλλά ένα πηνίο.
Το εναλλασσόμενο ρεύμα βιομηχανικής κλίμακας μπορεί να ληφθεί με τον ίδιο τρόπο όπως περιγράφεται παραπάνω. Στην πράξη, οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής με εναλλάκτες έχουν ευρεία χρήση. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούνται σύγχρονες γεννήτριες.Δεδομένου ότι είναι επομένως πιο εύκολο να ελέγξετε τόσο τη συχνότητα όσο και το μέγεθος του emf του εναλλασσόμενου ρεύματος, και μπορούν να αντέξουν τις βραχυπρόθεσμες υπερφορτώσεις ρεύματος πολλές φορές.
Σύμφωνα με τον αριθμό των φάσεων σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας, χρησιμοποιούνται τριφασικές γεννήτριες. Αυτή είναι μια συμβιβαστική λύση που σχετίζεται με την οικονομική σκοπιμότητα και την τεχνική απαίτηση δημιουργίας περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου για τη λειτουργία ηλεκτρικών κινητήρων, οι οποίοι αποτελούν το μερίδιο του συνόλου του ηλεκτρικού εξοπλισμού στη βιομηχανία.
Ανάλογα με το είδος της δύναμης που κινεί τον ρότορα, ο αριθμός των πόλων μπορεί να είναι διαφορετικός. Εάν ο ρότορας περιστρέφεται με ταχύτητα 3000 σ.α.λ., τότε για να αποκτήσετε εναλλασσόμενο ρεύμα με βιομηχανική συχνότητα 50 Hz, χρειάζεστε μια γεννήτρια με 2 πόλους, για 1500 σ.α.λ. - με 4 πόλους και ούτω καθεξής. Στα παρακάτω σχήματα βλέπετε μια συσκευή δημιουργίας σύγχρονου τύπου.
Υπάρχουν σπείρες ή περιελίξεις πεδίου στον ρότορα · το ρεύμα τροφοδοτείται σε αυτόν από μια γεννήτρια διέγερσης (DC Current Generator - GPT) ή από έναν διεγέρτη ημιαγωγών μέσω μιας συσκευής βούρτσας. Οι βούρτσες βρίσκονται στους δακτυλίους, σε αντίθεση με τις συλλεκτικές μηχανές, ως αποτέλεσμα των οποίων το μαγνητικό πεδίο των περιελίξεων δεν αλλάζει σε κατεύθυνση και σήμα, αλλά αλλάζει σε μέγεθος - κατά τη ρύθμιση του ρεύματος διέγερσης. Έτσι, οι βέλτιστες συνθήκες επιλέγονται αυτόματα για να υποστηρίξουν τον τρόπο λειτουργίας του εναλλάκτη.
Έτσι, καταφέραμε να αποκτήσουμε εναλλασσόμενο ρεύμα σε βιομηχανική κλίμακα με μια μέθοδο βασισμένη στα φαινόμενα της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, δηλαδή χρησιμοποιώντας τριφασικές γεννήτριες. Στην καθημερινή ζωή, χρησιμοποιούνται μονοφασικές και τριφασικές γεννήτριες. Συνιστάται η αγορά του τελευταίου για κατασκευαστικές εργασίες. Το γεγονός είναι ότι ένας μεγάλος αριθμός ηλεκτρικών εργαλείων και εργαλειομηχανών μπορεί να λειτουργήσει από τρεις φάσεις. Αυτοί είναι ηλεκτρικοί κινητήρες διαφόρων αναμεικτήρων σκυροδέματος, κυκλικά πριόνια και ισχυρές μηχανές συγκόλλησης τροφοδοτούνται επίσης από ένα τριφασικό δίκτυο. Επιπλέον, οι σύγχρονες γεννήτριες είναι κατάλληλες για τέτοιες εργασίες, οι ασύγχρονες γεννήτριες δεν είναι κατάλληλες - λόγω της κακής λειτουργίας τους με συσκευές που έχουν μεγάλα ρεύματα εισόδου. Οι ασύγχρονες οικιακές μονάδες παραγωγής ενέργειας είναι πιο κατάλληλες για εφεδρική τροφοδοσία ιδιωτικών κατοικιών και εξοχικών σπιτιών.
Ηλεκτρονικοί μετατροπείς
Ωστόσο, δεν είναι πάντοτε λογικό ή βολικό να χρησιμοποιείτε βενζίνη ή ντίζελ σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος. Υπάρχει μια διέξοδος - για να λάβετε ένα μονοφασικό ή τριφασικό εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα από συνεχές ρεύμα. Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιήστε μετατροπείς ή, καθώς ονομάζονται και μετατροπείς.
Ένας μετατροπέας είναι μια συσκευή που μετατρέπει το μέγεθος και τον τύπο του ηλεκτρικού ρεύματος. Στα καταστήματα μπορείτε να βρείτε μετατροπείς 12-220 ή 24-220 volt. Κατά συνέπεια, αυτές οι συσκευές μετατρέπουν μια σταθερή 12 ή 24 Volts σε 220V AC με συχνότητα 50Hz. Το διάγραμμα του απλούστερου τέτοιου μετατροπέα που βασίζεται στον οδηγό για τον μετατροπέα ημι-γέφυρας IR2153 φαίνεται παρακάτω.
Ένα τέτοιο κύκλωμα παράγει ένα τροποποιημένο ημιτονοειδές κύμα στην έξοδο. Δεν είναι απολύτως κατάλληλο για τροφοδοσία επαγωγικού φορτίου, όπως κινητήρες και τρυπάνια. Αλλά αν όχι σε συνεχή βάση, είναι πολύ πιθανό να χρησιμοποιήσετε έναν τόσο απλό μετατροπέα.
Οι μετατροπείς DC σε AC με καθαρή έξοδο ημιτονοειδούς κύματος είναι πολύ πιο ακριβοί και το κύκλωμα τους είναι πολύ πιο περίπλοκο.
Σημαντικό! Όταν αγοράζετε φθηνές μονάδες πλακέτας με aliexpress, μην βασίζεστε σε καθαρό ημιτονοειδές ή σε συχνότητα 50Hz. Οι περισσότερες από αυτές τις συσκευές εκπέμπουν ρεύμα υψηλής συχνότητας με τάση 220V. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία διαφόρων θερμαντήρων και λαμπτήρων πυρακτώσεως.
Εξετάσαμε εν συντομία τις αρχές της παραγωγής εναλλασσόμενου ρεύματος στο σπίτι και σε βιομηχανική κλίμακα. Η φυσική αυτής της διαδικασίας είναι γνωστή εδώ και σχεδόν 200 χρόνια, ωστόσο, η Nikola Tesla ήταν ο κύριος δημοφιλής αυτής της μεθόδου απόκτησης ηλεκτρικής ενέργειας στα τέλη του ΧΙΧ - πρώτο μισό του ΧΧ αιώνα.Οι περισσότεροι σύγχρονοι οικιακοί και βιομηχανικοί εξοπλισμοί εστιάζονται στη χρήση του ονομαστικού εναλλασσόμενου ρεύματος για τροφοδοσία.
Τέλος, συνιστούμε να παρακολουθήσετε ένα βίντεο που να δείχνει με σαφήνεια πώς λειτουργεί ο εναλλάκτης:
Σίγουρα δεν ξέρετε:
Φόρτωση ...
