Kaip gauti kintamą elektros srovę
Elektromagnetinė indukcija ir Faradėjaus dėsnis
Michaelas Faradėjus 1831 m. Atrado modelį, vėliau pavadintą jo vardu - Faradėjaus įstatymas. Savo eksperimentuose jis panaudojo 2 instaliacijas. Pirmąjį sudarė metalinė šerdis su dviem suvyniotais ir nesujungtais laidininkais. Kai jis prijungė vieną iš jų prie maitinimo šaltinio, galvanometro adata, sujungta su antruoju laidininku, susitraukė. Taigi įrodyta magnetinio lauko įtaka įkrautų dalelių judėjimui laidininku.
Antrasis diegimas yra „Faraday“ diskas. Tai yra metalinis diskas, prie kurio yra prijungti du stumdomi laidininkai, o jie, savo ruožtu, yra prijungti prie galvanometro. Diskas sukamas šalia magneto, o sukant galvanometrą, rodyklė taip pat nukrypsta.
Taigi, šių eksperimentų išvada buvo formulė, susiejanti laidininko praėjimą pro magnetinio lauko jėgos linijas.
Čia: E yra indukcija EMF, N - laidininko pasisukimų skaičius, judantis magnetiniame lauke, dF / dt - magnetinio srauto kitimo greitis laidininko atžvilgiu.
Praktiškai jie taip pat naudoja formulę, pagal kurią galite nustatyti EML pagal magnetinės indukcijos dydį.
e = B * l * v * sinα
Jei prisimintume formulę, susijusią su magnetiniu srautu ir magnetine indukcija, galime manyti, kaip įvyko aukščiau pateiktos formulės išvedimas.
Ф = B * S * cosα
Taigi gimė srovės karta. Bet pakalbėkime apie tai, kaip priartinti kintamąją srovę prie praktikos.
Būdai gauti AC
Tarkime, kad mes turime laidžios medžiagos rėmą. Padėkite jį į magnetinį lauką. Pagal aukščiau pateiktą formulę, jei pradėsite sukti rėmą, per jį tekės elektros srovė. Esant vienodam sukimui šio rėmo galuose, bus gaunama kintamoji sinusoidinė srovė.
Taip yra dėl to, kad priklausomai nuo padėties išilgai sukimosi ašies, į rėmą įsiskverbia skirtingas jėgos linijų skaičius. Atitinkamai, EML dydis nėra indukuojamas tolygiai, o pagal rėmelio padėtį, kaip ir šio dydžio ženklas. Ką matote aukščiau esančioje diagramoje. Kai rėmas sukasi magnetiniame lauke, tiek kintamosios srovės dažnis, tiek EML dydis rėmo gnybtuose priklauso nuo sukimosi greičio. Norint pasiekti tam tikrą EML vertę fiksuotu dažniu, dar pasukama. Taigi paaiškėja, kad ne rėmas, o ritė.
Pramoninio masto kintamąją srovę galima gauti tokiu pačiu būdu, kaip aprašyta aukščiau. Praktikoje elektrinės su generatoriais buvo plačiai naudojamos. Tokiu atveju naudojami sinchroniniai generatoriai.Kadangi tokiu būdu lengviau valdyti kintamos srovės emf dažnį ir dydį, jie gali daug kartų atlaikyti trumpalaikes srovės perkrovas.
Pagal fazių skaičių elektrinėse naudojami trifaziai generatoriai. Tai yra kompromisinis sprendimas, susijęs su ekonominiu įgyvendinamumu ir techniniu reikalavimu sukurti besisukantį magnetinį lauką elektriniams varikliams, kurie sudaro liūto dalį visos elektros įrangos pramonėje, eksploatuoti.
Polių skaičius gali būti skirtingas, atsižvelgiant į rotoriaus jėgą. Jei rotorius sukasi 3000 aps / min greičiu, tada, norint gauti kintamąją srovę, kurios pramoninis dažnis yra 50 Hz, jums reikia generatoriaus su 2 poliais, už 1500 aps / min - su 4 poliais ir pan. Žemiau esančiuose paveikslėliuose matote sinchroninio tipo generatoriaus įrenginį.
Ant rotoriaus yra ritės arba lauko apvijos, į jį srovė tiekiama iš sužadinimo generatoriaus (nuolatinės srovės generatoriaus - GPT) arba iš puslaidininkio sužadintuvo per šepetėlio aparatą. Šepetėliai, priešingai nei kolektorinės mašinos, yra ant žiedų, todėl apvijų magnetinis laukas nekinta kryptimi ir ženklu, bet keičiasi dydžiu - reguliuojant sužadinimo srovę. Taigi, generatoriaus darbo režimui palaikyti automatiškai parenkamos optimalios sąlygos.
Taigi mums pavyko gauti kintamąją srovę pramoniniu mastu, remiantis elektromagnetinės indukcijos reiškiniais, būtent naudojant trifazius generatorius. Kasdieniniame gyvenime naudojami tiek vienfaziai, tiek trifaziai generatoriai. Pastarąjį rekomenduojama įsigyti atliekant statybos darbus. Faktas yra tas, kad daugybė elektrinių įrankių ir staklių gali veikti iš trijų fazių. Tai yra įvairių betono maišyklių elektriniai varikliai, diskiniai pjūklai, o galingos suvirinimo mašinos taip pat maitinamos iš trifazio tinklo. Be to, sinchroniniai generatoriai yra tinkami tokioms užduotims, o asinchroniniai - netinkami - dėl to, kad jie blogai veikia įrenginiais, turinčiais dideles įsibrovimo sroves. Asinchroninės buitinės elektrinės labiau tinka atsarginiam privačių namų ir kotedžų energijos tiekimui.
Elektroniniai keitikliai
Tačiau ne visada racionalu ar patogu naudoti benzinines ar dyzelines buitines elektrines. Yra išeitis - gauti vienfazę ar trifazę kintamąją elektros srovę iš nuolatinės srovės. Norėdami tai padaryti, naudokite keitiklius arba, kaip jie dar vadinami keitikliais.
Inverteris yra prietaisas, kuris konvertuoja elektros srovės dydį ir tipą. Parduotuvėse galite rasti 12–220 arba 24–220 voltų keitiklius. Atitinkamai, šie prietaisai paverčia nuolatinę 12 arba 24 voltų įtampą 220 V kintamajame dažnyje 50Hz. Paprasčiausio tokio keitiklio schema, pagrįsta pusiau tilto keitiklio IR2153 tvarkykle, parodyta žemiau.
Tokia grandinė išvestyje sukuria modifikuotą sinuso bangą. Jis nėra visiškai tinkamas indukcinei apkrovai, pavyzdžiui, varikliams ir grąžtams, maitinti. Bet jei ne nuolat, tuomet visiškai įmanoma naudoti tokį paprastą keitiklį.
Nuolatiniai nuolatinės srovės keitikliai su gryna sinuso banga yra žymiai brangesni, o jų grandinės yra daug sudėtingesnės.
Svarbu! Pirkdami pigius „modulius“ su „aliexpress“, nesitikėkite nei grynos sinuso, nei 50Hz dažnio. Dauguma šių prietaisų sukuria aukšto dažnio srovę, kurios įtampa yra 220 V. Jis gali būti naudojamas įvairiems šildytuvams ir kaitrinėms lempoms maitinti.
Mes trumpai apžvelgėme kintamos srovės gamybos principus namuose ir pramoniniu mastu. Šio proceso fizika buvo žinoma beveik 200 metų, vis dėlto Nikola Tesla buvo pagrindinis šio elektros energijos gavimo metodo populiarintojas XIX pabaigoje - XX amžiaus pirmoje pusėje.Dauguma šiuolaikinių buitinių ir pramoninių įrenginių yra orientuoti į vardinės kintamosios srovės naudojimą energijos tiekimui.
Galiausiai mes rekomenduojame žiūrėti vaizdo įrašą, kuriame aiškiai parodyta, kaip veikia generatorius:
Tikrai nežinai:
Įkeliama ...
