Sådan får du vekselstrøm
Elektromagnetisk induktion og Faraday-loven
Michael Faraday i 1831 opdagede et mønster, der senere blev opkaldt efter ham - Faradays lov. I sine eksperimenter brugte han 2 installationer. Den første bestod af en metalkerne med to sårede og uforbundne ledere. Da han tilsluttede en af dem til en strømkilde, rykkede galvanometerets nål, der var forbundet til den anden leder. Således blev påvirkningen af et magnetfelt på bevægelsen af ladede partikler i en leder bevist.
Den anden installation er en Faraday-disk. Dette er en metalskive, som to glideledere er forbundet til, og de er igen forbundet til et galvanometer. Disken drejes i nærheden af magneten, og under rotation på galvanometeret afviger pilen også.
Konklusionen af disse eksperimenter var således en formel, der relaterer passage af en leder gennem kraftlinjerne i et magnetfelt.
Her: E er induktions-EMF, N er antallet af omdrejninger af lederen, der bevæges i et magnetfelt, dF / dt er ændringshastigheden for magnetfluxen i forhold til lederen.
I praksis bruger de også formlen, som du kan bestemme EMF gennem størrelsen af den magnetiske induktion.
e = B * l * v * sinα
Hvis vi husker formlen vedrørende magnetisk flux og magnetisk induktion, kan vi antage, hvordan afledningen af formlen ovenfor skete.
Ф = B * S * cosα
Så genereringen af strøm blev født. Men lad os tale om, hvordan man kommer vekselstrøm tættere på praksis.
Måder at få AC
Antag, at vi har en ramme af ledende materiale. Placer det i et magnetfelt. I henhold til ovenstående formel, hvis du begynder at dreje rammen, vil en elektrisk strøm strømme gennem den. Med ensartet drejning ved enderne af denne ramme opnås en vekslende sinusformet strøm.
Dette skyldes det faktum, at afhængigt af positionen langs rotationsaksen, trænger et andet antal kraftlinjer ind i rammen. Følgelig induceres EMF's størrelse ikke ens, men i henhold til rammens placering, hvilket også er tegn på denne mængde. Hvad ser du nag skema ovenfor. Når rammen roterer i et magnetfelt, afhænger både frekvensen af vekselstrømmen og størrelsen af EMF ved klemmerne på rammen af rotationshastigheden. For at opnå en bestemt EMF-værdi ved en fast frekvens foretages flere sving. Således viser det sig ikke en ramme, men en spole.
Vekselstrøm i industriel skala kan opnås på samme måde som beskrevet ovenfor. I praksis bruges kraftværker med vekselstrømsgeneratorer vidt. I dette tilfælde bruges synkrone generatorer.Da det således er lettere at kontrollere både frekvensen og størrelsen af EMF for vekselstrømmen, og de kan modstå kortvarige strømoverbelastninger mange gange.
I henhold til antallet af faser i kraftværker bruges trefasegeneratorer. Dette er en kompromisløsning forbundet med økonomisk gennemførlighed og det tekniske krav om at skabe et roterende magnetfelt til drift af elektriske motorer, der udgør brorparten af alt elektrisk udstyr i industrien.
Afhængig af den slags kraft, der driver rotoren, kan antallet af poler være forskelligt. Hvis rotoren roterer med en hastighed på 3000 o / min, skal du have en generator med 2 poler til 1500 o / min - med 4 poler og så videre for at få vekselstrøm med en industriel frekvens på 50 Hz. I figurerne nedenfor ser du en generatorenhed af synkron type.
Der er spoler eller feltviklinger på rotoren, strøm tilføres den fra en excitergenerator (DC Current Generator - GPT) eller fra en halvledercitator gennem et børsteapparat. Børsterne er placeret på ringene, i modsætning til kollektormaskiner, som et resultat af, at magnetfeltet i viklingerne ikke ændrer sig i retning og tegn, men ændrer sig i størrelse - når der reguleres udløbsstrømmen. Således vælges optimale forhold automatisk for at understøtte driftsformen for generatoren.
Så det lykkedes os at opnå vekselstrøm i industriel skala ved hjælp af en metode baseret på fænomenerne elektromagnetisk induktion, nemlig ved hjælp af trefasegeneratorer. I hverdagen bruges både enfase- og trefasegeneratorer. Det sidstnævnte anbefales at købes til byggeri. Faktum er, at et stort antal elektriske værktøjer og værktøjsmaskiner kan arbejde fra tre faser. Dette er elektriske motorer i forskellige betonblandere, cirkelsave og kraftige svejsemaskiner drives også af et trefaset netværk. Desuden er synkrone generatorer egnede til sådanne opgaver, asynkrone dem er ikke egnede - på grund af deres dårlige drift med enheder, der har store indstrømstrømme. Asynkrone husholdningsværker er mere velegnede til backup strømforsyning til private huse og hytter.
Elektroniske omformere
Det er imidlertid ikke altid rationelt eller praktisk at bruge benzin- eller dieselkraftværker til husholdninger. Der er en vej ud - at få en enfaset eller trefaset skiftende elektrisk strøm fra jævnstrøm. For at gøre dette skal du bruge konvertere eller, som de også kaldes invertere.
En inverter er en enhed, der konverterer størrelsen og typen af elektrisk strøm. I butikkerne kan du finde vekselrettere 12-220 eller 24-220 volt. Følgelig forvandler disse enheder en konstant 12 eller 24 volt til 220 V vekselstrøm med en frekvens på 50Hz. Diagrammet over den enkleste sådan konverter baseret på driveren til IR2153 halvbrokonverter er vist nedenfor.
Et sådant kredsløb frembringer en modificeret sinusbølge ved udgangen. Det er ikke helt egnet til at drive en induktiv belastning, såsom motorer og bor. Men hvis ikke løbende, er det meget muligt at bruge en så simpel inverter.
DC til AC-konvertere med en ren sinusbølgeproduktion er meget dyrere, og deres kredsløb er meget mere kompliceret.
Vigtig! Når du køber billige kortmoduler med aliexpress, skal du ikke regne med hverken en ren sinus eller en 50Hz frekvens. De fleste af disse enheder producerer højfrekvensstrøm med en spænding på 220V. Det kan bruges til at drive forskellige varmeapparater og glødelamper.
Vi gennemgik kort principperne for produktion af vekselstrøm derhjemme og i industriel skala. Fysikken i denne proces har været kendt i næsten 200 år, ikke desto mindre var Nikola Tesla den vigtigste populariserer af denne metode til at få elektrisk energi i slutningen af XIX - første halvdel af XX århundrede.De fleste moderne husholdnings- og industriudstyr er fokuseret på brugen af personlig vekselstrøm til strømforsyning.
Endelig anbefaler vi at se en video, der tydeligt viser, hvordan generatoren fungerer:
Du ved bestemt ikke:
Indlæser...
