כיצד להשיג זרם חשמלי מתחלף
אינדוקציה אלקטרומגנטית וחוק פאראדיי
מייקל פאראדיי בשנת 1831 גילה את התבנית, שלימים נקראה על שמו - החוק של פאראדיי. בניסויים שלו הוא השתמש בשני מתקנים. הראשון כלל ליבת מתכת עם שני מוליכים פצועים ולא קשורים. כאשר חיבר אחד מהם למקור כוח, מחט הגלווניומטר שהתחברה למוליך השני כווצה. כך הוכחה השפעת שדה מגנטי על תנועת חלקיקים טעונים במוליך.
ההתקנה השנייה היא דיסק של פאראדיי. זהו דיסק מתכת אליו מחוברים שני מוליכי הזזה, והם, בתורם, מחוברים לגלוונומטר. הדיסק מסתובב בסמוך למגנט, ובמהלך סיבובו על הגלוונומטר, החץ גם סוטה.
אם כן, מסקנת הניסויים הללו הייתה נוסחה המתייחסת למוליך דרך קווי הכוח של שדה מגנטי.
כאן: E הוא EMF האינדוקציה, N הוא מספר הסיבובים של המוליך, המועבר בשדה מגנטי, dF / dt הוא קצב השינוי של השטף המגנטי ביחס למוליך.
בפועל הם משתמשים גם בפורמולה איתה ניתן לקבוע את ה- EMF באמצעות גודל האינדוקציה המגנטית.
e = B * l * v * sinα
אם נזכור את הנוסחה הנוגעת לשטף מגנטי והשראה מגנטית, אנו יכולים להניח כיצד התרחשה הנגזרת של הנוסחה לעיל.
Ф = B * S * cosα
אז נולד דור הזרם. אבל בואו נדבר על איך להתקרב זרם חילופין להתאמן.
דרכים להשיג AC
נניח שיש לנו מסגרת של חומר מוליך. מקם אותו בשדה מגנטי. על פי הנוסחה לעיל, אם תתחיל לסובב את המסגרת, זרם חשמלי יזרום דרכה. עם סיבוב אחיד בקצות מסגרת זו, יתקבל זרם סינוסואידי מתחלף.
זה נובע מהעובדה שתלוי במיקום לאורך ציר הסיבוב, מספר שונה של קווי כוח חודרים למסגרת. בהתאם לכך, גודל EMF אינו מושר באופן אחיד, אלא לפי מיקום המסגרת, כמו גם הסימן לכמות זו. מה אתה רואה תרשים נדנדה למעלה. כאשר המסגרת מסתובבת בשדה מגנטי, תדירות הזרם החילופי ועוצמת ה- EMF בקווי המסגרת תלויות במהירות הסיבוב. כדי להשיג ערך EMF מסוים בתדר קבוע, נעשים פניות נוספות. כך, מסתבר שלא מסגרת, אלא סליל.
ניתן להשיג זרם חילופין בקנה מידה תעשייתי באותו אופן שתואר לעיל. בפועל, תחנות כוח עם אלטרנטורים מצאו שימוש נרחב. במקרה זה משתמשים בגנרטורים סינכרוניים.מכיוון שלפיכך קל יותר לשלוט הן בתדר והן בעוצמת היקף הזרם החילופי, והם יכולים לעמוד בעומסי זרם לטווח הקצר פעמים רבות.
על פי מספר השלבים בתחנות הכוח משתמשים בגנרטורים תלת פאזיים. זהו פיתרון פשרה הקשור בכדאיות כלכלית והדרישה הטכנית של יצירת שדה מגנטי מסתובב להפעלת מנועים חשמליים, המהווים את החלק הארי של כל ציוד החשמל בתעשייה.
תלוי בסוג הכוח המניע את הרוטור, מספר הקטבים יכול להיות שונה. אם הרוטור מסתובב במהירות של 3000 סל"ד, אז כדי לקבל זרם חילופין בתדר תעשייתי של 50 הרץ, אתה צריך גנרטור עם 2 קטבים, עבור 1500 סל"ד - עם 4 קטבים וכן הלאה. בתמונות למטה אתה רואה מכשיר מחולל מסוג סינכרוני.
יש סלילים או פיתולי שדה על הרוטור; זרם מסופק אליו מגנרטור מעורר (מחולל זרם DC - GPT) או מפולט מוליכים למחצה דרך מכשיר מברשת. המברשות ממוקמות על הטבעות, בשונה ממכונות אספנים, כתוצאה מהן השדה המגנטי של הפיתולים אינו משתנה בכיוון ובסימן, אלא משתנה בעוצמתו - בעת ויסות זרם המעורר. לפיכך, תנאים אופטימליים נבחרים באופן אוטומטי לתמיכה במצב ההפעלה של האלטרנטור.
אז הצלחנו להשיג זרם חילופי בקנה מידה תעשייתי בשיטה המבוססת על תופעות של אינדוקציה אלקטרומגנטית, כלומר באמצעות גנרטורים תלת פאזיים. בחיי היומיום משתמשים בגנרטורים חד-פאזיים וגם בתלת-פאזיים. את האחרון מומלץ לרכוש לעבודות בנייה. העובדה היא שמספר גדול של כלים חשמליים וכלים מכניים יכולים לעבוד משלושה שלבים. מדובר במנועים חשמליים של מערבלי בטון שונים, מסורים עגולים ומכונות ריתוך עוצמתיות מופעלות גם על ידי רשת תלת פאזית. יתר על כן, גנרטורים סינכרוניים מתאימים למשימות כאלה, אלה אסינכרוניים אינם מתאימים - בגלל פעולתם הגרועה עם מכשירים שיש להם זרמי פורץ גדולים. תחנות כוח ביתיות אסינכרוניות מתאימות יותר לאספקת חשמל לגיבוי של בתים וקוטג'ים פרטיים.
ממירים אלקטרוניים
עם זאת, לא תמיד זה רציונלי או נוח להשתמש בתחנות כוח ביתיות בנזין או דיזל. יש דרך החוצה - להשיג זרם חשמלי מתח או שלב פאזי או זרם זרם ישר. לשם כך, השתמשו בממירים או כפי שהם נקראים גם ממירים.
מהפך הוא מכשיר הממיר את גודל הזרם החשמלי וסוגו. בחנויות תוכלו למצוא ממירים 12-220 או 24-220 וולט. בהתאם, מכשירים אלה הופכים 12 או 24 וולט קבועים ל 220 וולט AC עם תדר של 50 הרץ. התרשים של הממיר הפשוט ביותר כזה המבוסס על מנהל ההתקן של ממיר IR2153 חצי גשר מוצג להלן.
מעגל כזה מייצר גל סינוס שונה בפלט. זה לא מתאים לחלוטין להפעלת עומס אינדוקטיבי, כמו מנועים ומקדחות. אבל אם לא באופן שוטף, אז בהחלט ניתן להשתמש במהפך פשוט כל כך.
ממירי DC ל AC עם תפוקת גל סינוס טהור יקרים בהרבה והמעגלים שלהם הרבה יותר מסובכים.
חשוב! ברכישת מודולי לוח זולים עם aliexpress, אל תסמכו על סינוס טהור או על תדר 50 הרץ. מרבית המכשירים הללו מייצרים זרם בתדר גבוה עם מתח של 220 וולט. ניתן להשתמש בו להפעלת תנורי חימום שונים ומנורות ליבון.
סקרנו בקצרה את העקרונות של ייצור זרם חילופין בבית ובקנה מידה תעשייתי. הפיזיקה של תהליך זה ידועה כמעט 200 שנה, עם זאת, ניקולה טסלה הייתה הפופולרית העיקרית של שיטה זו להשגת אנרגיה חשמלית בשלהי ה- XIX - המחצית הראשונה של המאה ה- XX.רוב ציוד הבית והתעשייה המודרניים מתמקדים בשימוש בזרם זרם זרם זרם זרם חשמלי לאספקת חשמל.
לבסוף, אנו ממליצים לצפות בסרטון שמראה בבירור כיצד עובד האלטרנטור:
בטח אינך יודע:
טעינה...
