Alternatif elektrik akımı nasıl alınır
Elektromanyetik indüksiyon ve Faraday yasası
1831'de Michael Faraday, daha sonra onun adını taşıyan deseni keşfetti - Faraday yasası. Deneylerinde 2 enstalasyon kullandı. Birincisi, iki sargılı ve bağlı olmayan iletkenli bir metal çekirdekten oluşuyordu. Bunlardan birini bir güç kaynağına bağladığında, ikinci iletkene bağlı galvanometrenin iğnesi seğirdi. Böylece, bir manyetik alanın bir iletken içindeki yüklü parçacıkların hareketi üzerindeki etkisi kanıtlanmıştır.
İkinci kurulum bir Faraday diskidir. Bu, iki kayan iletkenin bağlı olduğu ve sırayla bir galvanometreye bağlandığı metal bir disktir. Disk mıknatısın yakınında döndürülür ve galvanometrede dönüş sırasında ok da sapar.
Dolayısıyla, bu deneylerin sonucu, bir iletkenin manyetik alanın kuvvet çizgilerinden geçişini ilişkilendiren bir formüldür.
Burada: E, endüksiyon EMF'dir, N, manyetik bir alanda hareket ettirilen iletkenin dönüş sayısıdır, dF / dt, manyetik akının iletkene göre değişim hızıdır.
Pratikte, EMF'yi manyetik indüksiyonun büyüklüğü aracılığıyla belirleyebileceğiniz formülü de kullanırlar.
e = B * l * v * sinα
Manyetik akı ve manyetik indüksiyon ile ilgili formülü hatırlarsak, yukarıdaki formülün türetilmesinin nasıl gerçekleştiğini varsayabiliriz.
Ф = B * S * cosα
Böylece akım üretimi doğdu. Ancak alternatif akımı uygulamaya nasıl daha yakın hale getireceğimiz hakkında konuşalım.
AC almanın yolları
Diyelim ki bir iletken malzeme çerçevemiz var. Manyetik bir alana yerleştirin. Yukarıdaki formüle göre, çerçeveyi döndürmeye başlarsanız, içinden bir elektrik akımı akacaktır. Bu çerçevenin uçlarında düzgün bir dönüş ile, alternatif bir sinüzoidal akım elde edilecektir.
Bunun nedeni, dönme ekseni boyunca pozisyona bağlı olarak, çerçeveye farklı sayıda kuvvet çizgisinin nüfuz etmesidir. Buna göre, EMF'nin büyüklüğü eşit olarak değil, bu miktarın işareti gibi çerçevenin konumuna göre uyarılır. Yukarıda nag grafiğini görüyorsunuz. Çerçeve manyetik bir alanda döndüğünde, hem alternatif akımın frekansı hem de çerçevenin terminallerindeki EMF'nin büyüklüğü dönüş hızına bağlıdır. Sabit bir frekansta belirli bir EMF değeri elde etmek için daha fazla dönüş yapılır. Böylece, bir çerçeve değil, bir bobin ortaya çıkıyor.
Endüstriyel ölçekli alternatif akım, yukarıda tarif edilenle aynı şekilde elde edilebilir. Pratikte, alternatörlü santraller yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu durumda, senkron jeneratörler kullanılır.Böylece alternatif akımın emfinin frekansını ve büyüklüğünü kontrol etmek daha kolay olduğundan ve kısa süreli aşırı akım yüklerine birçok kez dayanabilirler.
Enerji santrallerindeki faz sayısına göre, üç fazlı jeneratörler kullanılır. Bu, ekonomik fizibilite ve endüstrideki tüm elektrikli ekipmanların aslan payını oluşturan elektrik motorlarının çalışması için dönen bir manyetik alan yaratmanın teknik gereksinimi ile ilişkili bir uzlaşma çözümüdür.
Rotoru tahrik eden kuvvet türüne bağlı olarak, kutup sayısı farklı olabilir. Rotor 3000 rpm hızda dönüyorsa, 50 Hz endüstriyel frekanslı alternatif akım elde etmek için, 1500 rpm için 2 kutuplu bir jeneratöre ihtiyacınız vardır - 4 kutuplu vb. Aşağıdaki şekillerde senkron tip bir jeneratör cihazı görüyorsunuz.
Rotor üzerinde bobinler veya alan sargıları vardır; akım, bir uyarıcı jeneratörden (DC Akım Jeneratörü - GPT) veya bir fırça aparatı aracılığıyla bir yarı iletken uyarıcıdan sağlanır. Fırçalar, kolektör makinelerinin aksine halkaların üzerinde bulunur, bunun sonucunda sargıların manyetik alanı yön ve işarette değişmez, ancak uyarıcı akımını düzenlerken büyüklükte değişir. Böylece, alternatörün çalışma modunu desteklemek için en uygun koşullar otomatik olarak seçilir.
Bu nedenle, endüstriyel ölçekte elektromanyetik indüksiyon fenomenlerine dayanan bir yöntemle, yani üç fazlı jeneratörler kullanarak alternatif akım elde etmeyi başardık. Günlük yaşamda, hem tek fazlı hem de üç fazlı jeneratörler kullanılır. İkincisinin inşaat işleri için satın alınması önerilir. Gerçek şu ki, çok sayıda elektrikli alet ve takım tezgahı üç fazdan çalışabilir. Bunlar çeşitli beton karıştırıcılarının elektrik motorları, daire testereler ve güçlü kaynak makineleri de üç fazlı bir ağ ile güçlendirilmiştir. Dahası, senkron jeneratörler bu tür görevler için uygundur, asenkron jeneratörler uygun değildir - büyük ani akımlara sahip cihazlarla zayıf çalışması nedeniyle. Asenkron ev elektrik santralleri, özel evlerin ve kır evlerinin yedek güç kaynağı için daha uygundur.
Elektronik konvertörler
Ancak, benzinli veya dizel ev tipi elektrik santrallerinin kullanılması her zaman mantıklı veya uygun değildir. Bir çıkış yolu var - doğru akımdan tek fazlı veya üç fazlı alternatif elektrik akımı elde etmek. Bunu yapmak için dönüştürücüler kullanın veya bunlara çeviriciler de denir.
İnverter, elektrik akımının büyüklüğünü ve türünü dönüştüren bir cihazdır. Mağazalarda 12-220 veya 24-220 volt inverter bulabilirsiniz. Buna göre, bu cihazlar 12 veya 24 Voltluk bir sabiti, 50Hz'lik bir frekansla 220V AC'ye dönüştürür. IR2153 yarım köprü dönüştürücüsünün sürücüsüne dayanan bu tür en basit dönüştürücünün bir diyagramı aşağıda gösterilmiştir.
Böyle bir devre, çıkışta değiştirilmiş bir sinüs dalgası üretir. Motorlar ve matkaplar gibi endüktif bir yüke güç vermek için tamamen uygun değildir. Ancak sürekli olarak değilse, böyle basit bir invertör kullanmak oldukça mümkündür.
Saf sinüs dalga çıkışı olan DC'den AC'ye dönüştürücüler çok daha pahalıdır ve devreleri çok daha karmaşıktır.
Önemli! Aliexpress ile ucuz tahta modülleri satın alırken, saf sinüs veya 50Hz frekansına güvenmeyin. Bu cihazların çoğu 220V voltaj ile yüksek frekanslı akım üretir. Çeşitli ısıtıcılara ve akkor lambalara güç vermek için kullanılabilir.
Evde ve endüstriyel ölçekte alternatif akım üretme ilkelerini kısaca gözden geçirdik. Bu sürecin fiziği neredeyse 200 yıldır biliniyor, ancak Nikola Tesla, 20. yüzyılın sonunda ve ilk yarısında elektrik enerjisi üretme yönteminin ana popülerleştiricisiydi.Modern ev ve endüstriyel ekipmanların çoğu, güç kaynağı için nominal ac kullanımına odaklanmıştır.
Son olarak, alternatörün nasıl çalıştığını açıkça gösteren bir video izlemenizi öneririz:
Elbette bilmiyorsunuz:
Yükleniyor...
