Kako doći do izmjenične električne struje
Elektromagnetska indukcija i Faradayev zakon
Michael Faraday 1831. otkrio je uzorak, kasnije nazvan po njemu - Faradayev zakon, U svojim je eksperimentima koristio 2 instalacije. Prvi se sastojao od metalne jezgre s dva namotana i nepovezana vodiča. Kad je jedan od njih povezao s izvorom napajanja, igla galvanometra spojena s drugim vodičem zavrtjela se. Tako je dokazan utjecaj magnetskog polja na kretanje nabijenih čestica u vodiču.
Druga instalacija je Faraday disk. Ovo je metalni disk na koji su spojena dva klizna vodiča, a oni su zauzvrat spojeni na galvanometar. Disk se rotira u blizini magneta, a tijekom rotacije na galvanometru strelica također odstupa.
Dakle, zaključak ovih eksperimenata bila je formula koja povezuje prolazak vodiča kroz silu magnetskog polja.
Ovdje: E je indukcijski EMF, N je broj okretaja vodiča koji se pomiče u magnetskom polju, dF / dt je brzina promjene magnetskog toka u odnosu na vodič.
U praksi se također koriste formulom pomoću koje možete odrediti EMF po jačini magnetske indukcije.
e = B * l * v * sinα
Ako se prisjetimo formule koja se odnosi na magnetski tok i magnetsku indukciju, onda možemo pretpostaviti kako je došlo do izvedbe gornje formule.
F = B * S * cosα
Tako je nastala generacija struje. Ali razgovarajmo o tome kako naizmjeničnu struju približiti praksi.
Načini dobivanja AC
Pretpostavimo da imamo okvir vodljivog materijala. Smjestite ga u magnetsko polje. Prema gornjoj formuli, ako počnete rotirati okvir, kroz njega će teći električna struja. Ravnomjernim okretanjem na krajevima ovog okvira dobit će se izmjenična sinusoidna struja.
To je zbog činjenice da ovisno o položaju duž osi rotacije, u okvir prodire različit broj linija sile. Prema tome, veličina EMF-a se ne inducira jednoliko, već prema položaju okvira, kao što je znak ove količine. Što vidite gore prikazani grafikon. Kad se okvir okreće u magnetskom polju, i frekvencija izmjenične struje i veličina EMF-a na terminalima okvira ovise o brzini vrtnje. Da bi se postigla određena vrijednost EMF-a na određenoj frekvenciji, vrši se više okretaja. Dakle, ispada ne okvir, već zavojnica.
Naizmjenična struja u industrijskoj skali može se dobiti na isti način kao što je gore opisano. U praksi su elektrane s alternatorima našle široku uporabu. U ovom se slučaju koriste sinkroni generatori.Pošto je tako lakše kontrolirati i frekvenciju i jačinu emf izmjenične struje, i oni mogu podnijeti kratkotrajna kratkotrajna opterećenja.
Prema broju faza u elektranama koriste se trofazni generatori. Ovo je kompromisno rješenje povezano s ekonomskom izvedivošću i tehničkim zahtjevima stvaranja rotirajućeg magnetskog polja za rad elektromotora, koji čine lavovski dio sve električne opreme u industriji.
Ovisno o vrsti sile koja pokreće rotor, broj polova može biti različit. Ako se rotor okreće brzinom od 3000 o / min, a zatim za dobivanje naizmjenične struje s industrijskom frekvencijom od 50 Hz, potreban vam je generator s 2 pola, za 1500 okr / min - s 4 pola i tako dalje. Na donjim slikama vidite generator generatora sinkronog tipa.
Na rotoru se nalaze zavojnice ili polja namota, struja se na njega napaja iz pobudnika generatora (istosmjerni generator struje - GPT) ili iz poluprovodničkog pobudnika kroz uređaj četkom. Četke se nalaze na prstenovima, za razliku od sakupljačkih strojeva, zbog kojih se magnetsko polje namota ne mijenja u smjeru i znaku, već se mijenja u veličini - pri reguliranju uzbudne struje. Na taj način, automatski se biraju optimalni uvjeti koji podržavaju način rada alternatora.
Dakle, uspjeli smo dobiti izmjeničnu struju u industrijskim razmjerima metodom koja se temelji na pojavama elektromagnetske indukcije, naime koristeći trofazne generatore. U svakodnevnom životu koriste se jednofazni i trofazni generatori. Potonji se preporučuje kupiti za građevinske radove. Činjenica je da veliki broj električnih alata i alatnih strojeva može raditi iz tri faze. Radi se o elektromotorima raznih miješalica za beton, kružnim testerama, a moćni aparati za zavarivanje također pokreću trofaznu mrežu. Štoviše, sinkroni generatori su prikladni za takve zadatke, asinkroni generatori nisu prikladni - zbog lošeg rada s uređajima koji imaju veliku struju pritiska. Asinkrone elektrane za kućanstvo pogodnije su za rezervno napajanje privatnih kuća i vikendica.
Elektronski pretvarači
Međutim, nije uvijek racionalno ili prikladno koristiti pogonske benzinske ili dizelske pogonske elektrane. Postoji izlaz - da se iz istosmjerne struje dobije jednofazna ili trofazna izmjenična električna struja. Da biste to učinili, upotrijebite pretvarače ili, kako ih još nazivaju pretvarače.
Pretvarač je uređaj koji pretvara veličinu i vrstu električne struje. U trgovinama možete pronaći pretvarače 12-220 ili 24-220 volti. Sukladno tome, ovi uređaji pretvaraju konstantnu 12 ili 24 V u 220V izmjeničnu struju s frekvencijom 50Hz. Dijagram najjednostavnijeg takvog pretvarača temeljenog na pokretaču za pretvarač s pola mosta IR2153 prikazan je dolje.
Takav sklop proizvodi modificirani sinusni val na izlazu. Nije u potpunosti prikladan za pokretanje induktivnog opterećenja, poput motora i bušilica. Ali ako ne na stalnoj osnovi, onda je sasvim moguće koristiti tako jednostavan pretvarač.
Pretvarači istosmjernog i izmjeničnog napona s čistim sinusnim izlazom puno su skuplji, a njihov je krug puno složeniji.
Važno! Kada kupujete jeftine pločaste module s aliexpressom, ne računajte ni na čistu sinusu ni na frekvenciju od 50 Hz. Većina tih uređaja proizvodi visokofrekventnu struju s naponom od 220V. Može se koristiti za napajanje raznih grijača i žarulja.
Ukratko smo pregledali principe proizvodnje izmjenične struje kod kuće i na industrijskoj razini. Fizika ovog procesa poznata je gotovo 200 godina, međutim, Nikola Tesla bio je glavni popularizator ove metode proizvodnje električne energije krajem 19. i prve polovine 20. stoljeća.Većina suvremene opreme za domaćinstvo i industriju usredotočena je na korištenje nazivne struje za napajanje.
Na kraju, preporučujemo da pogledate video koji jasno pokazuje kako alternator radi:
Sigurno ne znate:
Učitavanje ...
