Hvordan få vekselstrøm
Elektromagnetisk induksjon og Faraday-loven
Michael Faraday i 1831 oppdaget mønsteret, senere oppkalt etter ham - Faradays lov. I eksperimentene brukte han 2 installasjoner. Den første besto av en metallkjerne med to sårede og uforbundne ledere. Da han koblet en av dem til en strømkilde, rykket nålen på galvanometeret som var koblet til den andre lederen. Dermed ble påvirkningen av et magnetfelt på bevegelsen av ladede partikler i en leder bevist.
Den andre installasjonen er en Faraday-disk. Dette er en metallskive som to glideledere er koblet til, og de på sin side er koblet til et galvanometer. Disken roteres i nærheten av magneten, og under rotasjon på galvanometeret avviker pilen også.
Så avslutningen på disse eksperimentene var en formel som forholder passasjen til en leder gjennom kraftlinjene til et magnetfelt.
Her: E er induksjonen EMF, N er antall svinger på lederen som beveges i et magnetfelt, dF / dt er endringshastigheten for magnetfluksen i forhold til lederen.
I praksis bruker de også formelen som du kan bestemme EMF gjennom størrelsen på den magnetiske induksjonen.
e = B * l * v * sinα
Hvis vi husker formelen som angår magnetisk fluks og magnetisk induksjon, kan vi anta hvordan avledningen av formelen ovenfor skjedde.
Ф = B * S * cosα
Så generasjonen av strøm ble født. Men la oss snakke om hvordan du kan få vekselstrøm nærmere praksis.
Måter å få AC
Anta at vi har en ramme av ledende materiale. Plasser den i et magnetfelt. I henhold til formelen ovenfor, hvis du begynner å rotere rammen, vil en elektrisk strøm strømme gjennom den. Med jevn rotasjon i endene av denne rammen, vil en vekslende sinusformet strøm oppnås.
Dette skyldes det faktum at avhengig av posisjonen langs rotasjonsaksen, kommer et annet antall kraftlinjer inn i rammen. Følgelig induseres størrelsen på EMF ikke jevn, men i henhold til rammens stilling, som tegnet på denne mengden. Hva ser du nag-diagram over. Når rammen roterer i et magnetfelt, avhenger både frekvensen av vekselstrømmen og størrelsen på EMF ved terminalene til rammen av rotasjonshastigheten. For å oppnå en viss EMF-verdi med en fast frekvens, gjøres flere svinger. Dermed viser det seg ikke en ramme, men en spole.
Vekselstrøm i industriell skala kan oppnås på samme måte som beskrevet ovenfor. I praksis har kraftverk med generatorer funnet utbredt bruk. I dette tilfellet brukes synkrone generatorer.Siden det dermed er lettere å kontrollere både frekvensen og størrelsen på emk for vekselstrømmen, og de tåler kortvarig strømoverbelastning mange ganger.
I henhold til antall faser i kraftverk brukes trefasegeneratorer. Dette er en kompromissløsning forbundet med økonomisk gjennomførbarhet og det tekniske kravet om å skape et roterende magnetfelt for drift av elektriske motorer, som utgjør brorparten av alt elektrisk utstyr i industrien.
Avhengig av hvilken kraft som driver rotoren, kan antall poler være forskjellige. Hvis rotoren roterer med en hastighet på 3000 o / min, for å oppnå vekselstrøm med en industriell frekvens på 50 Hz, trenger du en generator med 2 poler, for 1500 o / min - med 4 poler og så videre. I figurene nedenfor ser du en generatorenhet av synkron type.
Det er spoler eller feltviklinger på rotoren, strøm tilføres den fra en eksiteringsgenerator (DC Current Generator - GPT) eller fra en halvlederavleder gjennom et børsteapparat. Børstene er plassert på ringene, i motsetning til kollektormaskiner, som et resultat av at magnetfeltet til viklingene ikke endrer seg i retning og tegn, men endres i størrelsesorden - når du regulerer avløpsstrømmen. Dermed velges optimale forhold automatisk for å støtte driftsmodusen til dynamo.
Så, vi klarte å oppnå vekselstrøm i industriell skala ved en metode basert på fenomenene elektromagnetisk induksjon, nemlig ved å bruke trefasegeneratorer. I hverdagen brukes både enfase- og trefasegeneratorer. Det siste anbefales å kjøpes for byggearbeid. Faktum er at et stort antall elektriske verktøy og maskinverktøy kan fungere fra tre faser. Dette er elektriske motorer fra forskjellige betongblandere, sirkelsager og kraftige sveisemaskiner drives også av et trefaset nettverk. Dessuten er synkrone generatorer egnet for slike oppgaver, asynkrone generatorer er ikke egnet - på grunn av deres dårlige drift med enheter som har store innstrømningsstrømmer. Asynkrone husholdningskraftverk er mer egnet for sikkerhetskopiering av private hus og hytter.
Elektroniske omformere
Imidlertid er det ikke alltid rasjonelt eller praktisk å bruke bensin- eller dieselkraftverk. Det er en vei ut - å få en enfase eller trefase vekselstrøm fra likestrøm. For å gjøre dette, bruk omformere eller, som de også kalles omformere.
En omformer er en enhet som konverterer størrelsen og typen elektrisk strøm. I butikkene kan du finne vekselrettere 12-220 eller 24-220 volt. Følgelig gjør disse enhetene en konstant 12 eller 24 volt til 220V vekselstrøm med en frekvens på 50Hz. Diagrammet over den enkleste slike omformeren basert på driveren for IR2153 halvbrokonverterer er vist nedenfor.
Denne kretsen produserer en modifisert sinusbølgeutgang. Den er ikke helt egnet til å drive induktiv belastning, for eksempel motorer og såmaskiner. Men hvis ikke fortløpende, så er det fullt mulig å bruke en så enkel omformer.
DC til AC-omformere med en ren sinusbølgeproduksjon er mye dyrere, og kretsløpet deres er mye mer komplisert.
Viktig! Når du kjøper billige tavlemoduler med aliexpress, må du ikke regne med verken en ren sinus eller en 50Hz frekvens. De fleste av disse enhetene produserer høyfrekvent strøm med en spenning på 220V. Den kan brukes til å drive forskjellige varmeovner og glødelamper.
Vi gjennomgikk kort prinsippene for å produsere vekselstrøm hjemme og i industriell skala. Fysikken i denne prosessen har vært kjent i nesten 200 år. Likevel var Nikola Tesla den viktigste popularisereren av denne metoden for å skaffe elektrisk energi på slutten av XIX - første halvdel av XX århundre.De fleste moderne husholdnings- og industriutstyr er fokusert på bruk av nominell vekselstrøm til strømforsyning.
Til slutt anbefaler vi å se en video som tydelig viser hvordan dynamo fungerer:
Du vet absolutt ikke:
Laster inn ...
