Cum să obțineți curent electric alternativ
Inducția electromagnetică și legea Faraday
Michael Faraday în 1831 a descoperit modelul, mai târziu numit după el - Legea lui Faraday. În experimentele sale, a folosit 2 instalații. Primul a constat dintr-un miez de metal cu două conducte de rană și neconectate. Când a conectat unul dintre ele la o sursă de alimentare, acul galvanometrului s-a conectat la al doilea conductor s-a răsucit. Astfel, s-a dovedit influența unui câmp magnetic asupra mișcării particulelor încărcate într-un conductor.
A doua instalare este un disc Faraday. Acesta este un disc metalic la care sunt conectate două conductoare culisante și, la rândul lor, sunt conectate la un galvanometru. Discul este rotit lângă magnet, iar în timpul rotirii pe galvanometru, săgeata deviază și ea.
Deci, concluzia acestor experimente a fost o formulă care raportează trecerea unui conductor prin liniile de forță ale unui câmp magnetic.
Aici: E este inducția EMF, N este numărul de rotații ale conductorului care este deplasat într-un câmp magnetic, dF / dt este viteza de modificare a fluxului magnetic în raport cu conductorul.
În practică, folosesc și formula cu care puteți determina EMF prin mărimea inducției magnetice.
e = B * l * v * sinα
Dacă amintim formula referitoare la fluxul magnetic și inducția magnetică, putem presupune modul în care s-a produs derivarea formulei de mai sus.
Ф = B * S * cosα
Așa s-a născut generația de curent. Dar să vorbim despre cum să ne apropiem curentul alternativ de practică.
Modalități de a obține AC
Să presupunem că avem un cadru de material conductor. Puneți-l într-un câmp magnetic. Conform formulei de mai sus, dacă începeți să rotiți cadrul, va trece un curent electric prin el. Cu o rotație uniformă la capetele acestui cadru, se va obține un curent alternativ sinusoidal.
Acest lucru se datorează faptului că, în funcție de poziția de-a lungul axei de rotație, un număr diferit de linii de forță pătrund în cadru. În consecință, mărimea EMF nu este indusă uniform, ci în funcție de poziția cadrului, așa cum este semnul acestei cantități. Ce vezi graficul de mai sus. Când cadrul se rotește într-un câmp magnetic, atât frecvența curentului alternativ, cât și magnitudinea EMF la bornele cadrului depind de viteza de rotație. Pentru a obține o anumită valoare EMF la o frecvență fixă, se fac mai multe viraje. Astfel, se dovedește nu un cadru, ci o bobină.
Curentul alternativ la scară industrială poate fi obținut în același mod descris mai sus. În practică, centralele electrice cu alternatoare au găsit o utilizare pe scară largă. În acest caz, sunt utilizate generatoare sincrone.Întrucât este astfel mai ușor să controlați atât frecvența, cât și mărimea emf a curentului alternativ, și acestea pot suporta de mai multe ori supraîncărcările de curent pe termen scurt.
În funcție de numărul de faze din centralele electrice, se utilizează generatoare trifazate. Aceasta este o soluție de compromis asociată cu fezabilitatea economică și cerința tehnică a creării unui câmp magnetic rotativ pentru funcționarea motoarelor electrice, care constituie ponderea leului din toate echipamentele electrice din industrie.
În funcție de tipul de forță care conduce rotorul, numărul de poli poate fi diferit. Dacă rotorul se rotește cu o viteză de 3000 rpm, atunci pentru a obține curent alternativ cu o frecvență industrială de 50 Hz, aveți nevoie de un generator cu 2 poli, pentru 1500 rpm - cu 4 poli și așa mai departe. În figurile de mai jos vedeți un dispozitiv generator de tip sincron.
Pe rotor există bobine sau înfășurări de câmp; curentul este furnizat de la un generator de excitatori (generator de curent continuu - GPT) sau de la un excitator semiconductor printr-un aparat cu perie. Periile sunt amplasate pe inele, spre deosebire de mașinile colectoare, în urma cărora câmpul magnetic al înfășurărilor nu se schimbă în direcție și semn, ci se modifică în mărime - la reglarea curentului de excitare. Astfel, sunt selectate automat condiții optime pentru a sprijini modul de operare al alternatorului.
Astfel, am reușit să obținem curent alternativ la scară industrială printr-o metodă bazată pe fenomenele de inducție electromagnetică, și anume folosind generatoare trifazate. În viața de zi cu zi, sunt utilizate atât generatoare monofazate cât și trifazate. Acesta din urmă este recomandat să fie achiziționat pentru lucrări de construcție. Cert este că un număr mare de scule electrice și mașini-unelte pot funcționa din trei faze. Este vorba despre motoare electrice din diverse betoniere, ferăstrău circular, iar mașinile puternice de sudare sunt alimentate și de o rețea trifazată. Mai mult, generatoarele sincrone sunt potrivite pentru astfel de sarcini, generatoarele asincrone nu sunt potrivite - din cauza funcționării precare a acestora cu dispozitive care au curenți mari de intrare. Centralele electrice gospodarești asincrone sunt mai potrivite pentru alimentarea cu energie de rezervă a caselor private și a căsuțelor.
Convertoare electronice
Cu toate acestea, nu este întotdeauna rațional sau convenabil să utilizați benzină sau motorină pentru uz casnic. Există o cale de ieșire - pentru a obține un curent electric monofazat sau trifazat de la curent continuu. Pentru a face acest lucru, utilizați convertoare sau, cum se mai numesc invertoare.
Un invertor este un dispozitiv care transformă mărimea și tipul de curent electric. În magazine puteți găsi invertoare 12-220 sau 24-220 volți. În consecință, aceste dispozitive transformă o constantă de 12 sau 24 de volți în 220V AC cu o frecvență de 50Hz. Diagrama celui mai simplu astfel de convertor bazat pe driver pentru convertorul semi-pod IR2153 este prezentat mai jos.
Un astfel de circuit produce o undă sinusoidală modificată la ieșire. Nu este în întregime potrivit pentru alimentarea unei încărcături inductive, cum ar fi motoare și burghie. Dar dacă nu în mod continuu, este foarte posibil să folosiți un astfel de convertor simplu.
Convertizoarele de curent continuu la curent alternativ cu o ieșire de undă sinusoidală pură sunt mult mai scumpe, iar circuitele lor sunt mult mai complicate.
Important! Atunci când achiziționați module de bord ieftine cu aliexpress, nu contați nici pe un sine pur sau pe o frecvență de 50Hz. Majoritatea acestor dispozitive produc curent de înaltă frecvență cu o tensiune de 220V. Poate fi folosit pentru a alimenta diferite încălzitoare și lămpi incandescente.
Am analizat pe scurt principiile producerii curentului alternativ la domiciliu și la scară industrială. Fizica acestui proces este cunoscută de aproape 200 de ani, cu toate acestea, Nikola Tesla a fost principalul popularizator al acestei metode de obținere a energiei electrice la sfârșitul XIX - prima jumătate a secolului XX.Majoritatea echipamentelor casnice și industriale moderne sunt axate pe utilizarea de curent alternativ nominal pentru alimentarea cu energie electrică.
În cele din urmă, vă recomandăm să vizionați un videoclip care arată clar cum funcționează alternatorul:
Cu siguranță nu știți:
Se încarcă...
