Kuinka saada vaihtovirta
Sähkömagneettinen induktio ja Faradayn laki
Michael Faraday vuonna 1831 löysi mallin, jonka nimi oli myöhemmin hänen nimensä - Faradayn laki. Kokeiluissaan hän käytti 2 installaatiota. Ensimmäinen koostui metalliytimestä, jossa oli kaksi haavaa ja kytkentäjohdot. Kun hän liitti yhden niistä virtalähteeseen, toiseen johtimeen kytketyn galvanometrin neula kutistui. Siten todistettiin magneettikentän vaikutus varautuneiden hiukkasten liikkeelle johtimessa.
Toinen asennus on Faraday-levy. Tämä on metallilevy, johon kaksi liukuvaa johdinta on kytketty, ja ne puolestaan on kytketty galvanometriin. Levyä pyöritetään lähellä magneettia, ja galvanometrin pyörittämisen aikana myös nuoli poikkeaa.
Joten näiden kokeiden päätelmä oli kaava, joka liittyy johtimen kulkemiseen magneettikentän voimalinjojen läpi.
Tässä: E on induktio EMF, N on magneettikentässä siirretyn johtimen kierrosten lukumäärä, dF / dt on magneettisen vuon muutosnopeus suhteessa johtimeen.
Käytännössä he käyttävät myös kaavaa, jolla voit määrittää EMF: n magneettisen induktion suuruuden perusteella.
e = B * l * v * sinα
Jos muistelemme kaavaa, joka liittyy magneettivuon ja magneettisen induktion suhteen, voidaan olettaa, kuinka yllä oleva kaava johdettiin.
Ф = B * S * cosα
Joten virran sukupolvi syntyi. Mutta puhutaanpa siitä, kuinka vaihtovirta saadaan lähemmäksi käytäntöä.
Tapoja saada AC
Oletetaan, että meillä on kehys johtavaa materiaalia. Sijoita se magneettikenttään. Yllä olevan kaavan mukaan, jos ala alkaa pyörittää kehystä, sen läpi virtaa sähkövirta. Yhdenmukaisella pyörimisellä tämän kehyksen päissä saadaan vuorotteleva sinimuotoinen virta.
Tämä johtuu tosiasiasta, että riippuen asennosta pyörimisakselilla, eri määrä voimalinjoja tunkeutuu kehykseen. Vastaavasti EMF: n suuruutta ei indusoida tasaisesti, vaan kehyksen sijainnin mukaan, samoin kuin tämän määrän merkki. Mitä näet yllä olevasta kaaviosta. Kun kehys pyörii magneettikentässä, sekä vaihtovirran taajuus että EMF: n voimakkuus kehyksen liittimissä riippuvat pyörimisnopeudesta. Tietyn EMF-arvon saavuttamiseksi kiinteällä taajuudella tehdään lisää käännöksiä. Siten käy ilmi, ettei kehys vaan kela.
Teollisuuden mittakaavan vaihtovirta voidaan saada samalla tavalla kuin edellä on kuvattu. Käytännössä vaihtovirtalaitteilla varustetut voimalaitokset ovat löytäneet laajan käytön. Tässä tapauksessa käytetään synkronisia generaattoreita.Koska siten on helpompaa hallita sekä vaihtovirran emf: n taajuutta että suuruutta, ja ne kestävät lyhytaikaisia virran ylikuormituksia monta kertaa.
Voimalaitosten vaiheiden lukumäärän mukaan käytetään kolmivaihegeneraattoreita. Tämä on kompromissiratkaisu, joka liittyy taloudelliseen toteutettavuuteen ja tekniseen vaatimukseen pyörivän magneettikentän luomiseksi sähkömoottorien käyttöä varten, jotka muodostavat leijonaosan kaikista teollisuuden sähkölaitteista.
Napojen lukumäärä voi olla erilainen roottorin käyttämästä voimasta riippuen. Jos roottori pyörii nopeudella 3000 rpm, vaihtovirtaa varten teollisen taajuuden 50 Hz saamiseksi tarvitaan generaattori, jolla on 2 napaa, nopeudella 1500 rpm - 4 napaa ja niin edelleen. Seuraavissa kuvissa näet synkronisen tyypin generaattorilaitteen.
Roottorissa on käämejä tai kenttäkäämiä, virta syötetään siihen viritingeneraattorista (DC Current Generator - GPT) tai puolijohdeherottimesta harjalaitteen kautta. Harjat sijaitsevat renkaissa, toisin kuin keräyskoneet, minkä seurauksena käämien magneettikenttä ei muutu suunnassa ja merkissä, vaan muuttuu suuruudessa - viritettäessä virran virrankulkua. Siten optimaaliset olosuhteet valitaan automaattisesti tukemaan laturin toimintatapaa.
Joten onnistuimme saamaan vaihtovirran teollisessa mittakaavassa menetelmällä, joka perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiöihin, nimittäin käyttämällä kolmivaihegeneraattoreita. Arjessa käytetään sekä yksivaiheisia että kolmivaiheisia generaattoreita. Jälkimmäistä suositellaan ostamaan rakennustöihin. Tosiasia, että suuri määrä sähkötyökaluja ja työstökoneita voi toimia kolmesta vaiheesta. Nämä ovat erilaisten betonisekoittimien sähkömoottoreita, pyörösahoja ja voimakkaita hitsauslaitteita käytetään myös kolmivaiheverkossa. Lisäksi synkroniset generaattorit ovat sopivia sellaisiin tehtäviin, asynkroniset generaattorit eivät ole sopivia - koska ne toimivat huonosti laitteiden kanssa, joilla on suuret sisäänvirtausvirrat. Asynkroniset kotitalousvoimalaitokset soveltuvat paremmin yksityistalojen ja mökkien varavirtalähteeseen.
Elektroniset muuntimet
Kotitalouksien bensiini- tai dieselöljyjen käyttö ei kuitenkaan aina ole järkevää tai kätevää. On olemassa tapa - saada yksivaiheinen tai kolmivaiheinen vaihtovirta tasavirrasta. Käytä tätä varten muuntimia tai, koska niitä kutsutaan myös inverttereiksi.
Invertteri on laite, joka muuntaa sähkövirran suuruuden ja tyypin. Kaupoista löydät inverttereitä 12–220 tai 24–220 volttia. Vastaavasti nämä laitteet kääntävät vakion 12 tai 24 voltin 220 V: n vaihtovirtaan taajuudella 50 Hz. Alla on esitetty kaavio yksinkertaisimmasta sellaisesta muuntimesta, joka perustuu IR2153-puolisiltamuuntimen ohjaimeen.
Tällainen piiri tuottaa ulostulossa modifioidun siniaallon. Se ei ole täysin sopiva induktiivisen kuorman, kuten moottorien ja porakoneiden, syöttämiseen. Mutta jos ei jatkuvasti, niin on täysin mahdollista käyttää sellaista yksinkertaista taajuusmuuttajaa.
DC / AC-muuntimet, joissa on puhdas siniaalto, ovat paljon kalliimpia, ja niiden piirit ovat paljon monimutkaisempia.
Tärkeää! Kun ostat halpoja levymoduuleja aliexpress-laitteella, älä luota puhtaaseen siniin tai 50 Hz: n taajuuteen. Suurin osa näistä laitteista tuottaa korkeataajuusvirtaa jännitteellä 220V. Sitä voidaan käyttää erilaisten lämmittimien ja hehkulamppujen virran kytkemiseen.
Tarkastelimme lyhyesti vaihtovirtatuotannon periaatteita kotona ja teollisessa mittakaavassa. Tämän prosessin fysiikka on ollut tiedossa melkein 200 vuotta, silti Nikola Tesla oli tämän sähköenergian tuotantomenetelmän tärkein popularisoija 19. vuosisadan lopulla ja 20-luvun alkupuolella.Useimmat nykyaikaiset kotitalous- ja teollisuuslaitteet ovat keskittyneet nimellisvirtavirran käyttöön virtalähteessä.
Lopuksi suosittelemme katsomaan videota, joka osoittaa selvästi miten laturin toiminta toimii:
Et todellakaan tiedä:
Ladataan ...
