كيفية الحصول على التيار الكهربائي المتناوب
الحث الكهرومغناطيسي وقانون فاراداي
اكتشف مايكل فاراداي في عام 1831 النمط ، الذي سمي لاحقًا باسمه - قانون فاراداي. في تجاربه ، استخدم 2 منشآت. يتكون الأول من قلب معدني مع جرحين وموصلات غير متصلة. عندما قام بتوصيل أحدها بمصدر طاقة ، ارتدت إبرة الجلفانومتر الموصل بالموصل الثاني. وهكذا ، تم إثبات تأثير المجال المغناطيسي على حركة الجسيمات المشحونة في الموصل.
التثبيت الثاني هو قرص Faraday. هذا قرص معدني يتصل به موصلان انزلاقيان ، ويتصلان بدوره بجهاز قياس الجلفانومتر. يتم تدوير القرص بالقرب من المغناطيس ، وأثناء الدوران على الجلفانومتر ، ينحرف السهم أيضًا.
لذا ، كان استنتاج هذه التجارب صيغة ترتبط بمرور موصل من خلال خطوط قوة المجال المغناطيسي.
هنا: E هو الحث EMF ، N هو عدد دورات الموصل التي يتم تحريكها في مجال مغناطيسي ، dF / dt هو معدل تغير التدفق المغناطيسي بالنسبة للموصل.
من الناحية العملية ، يستخدمون أيضًا الصيغة التي يمكنك من خلالها تحديد EMF من خلال حجم الحث المغناطيسي.
e = B * l * v * sinα
إذا تذكرنا الصيغة المتعلقة بالتدفق المغناطيسي والتحريض المغناطيسي ، يمكننا أن نفترض كيف حدث اشتقاق الصيغة أعلاه.
Ф = B * S * cosα
لذلك ولد جيل التيار. لكن دعونا نتحدث عن كيفية تقريب التيار المتناوب من الممارسة.
طرق الحصول على المكيفات
لنفترض أن لدينا إطارًا من مادة موصلة. ضعه في مجال مغناطيسي. وفقًا للصيغة المذكورة أعلاه ، إذا بدأت في تدوير الإطار ، فسوف يتدفق تيار كهربائي عبره. مع دوران منتظم في نهايات هذا الإطار ، سيتم الحصول على تيار جيبي متناوب.
هذا يرجع إلى حقيقة أنه اعتمادًا على الموضع على طول محور الدوران ، يخترق عدد مختلف من خطوط القوة الإطار. وفقًا لذلك ، لا يتم تحريض حجم EMF بشكل موحد ، ولكن وفقًا لموضع الإطار ، كما هو علامة هذه الكمية. ماذا ترى الرسم البياني أعلاه؟ عندما يدور الإطار في مجال مغناطيسي ، يعتمد كل من تردد التيار المتناوب وحجم EMF عند أطراف الإطار على سرعة الدوران. لتحقيق قيمة EMF معينة بتردد ثابت ، يتم إجراء المزيد من المنعطفات. وبالتالي ، فإنه لا يتحول إلى إطار ، بل ملف.
يمكن الحصول على التيار المتناوب على المستوى الصناعي بنفس الطريقة الموضحة أعلاه. من الناحية العملية ، يتم استخدام محطات الطاقة ذات المولدات على نطاق واسع. في هذه الحالة ، يتم استخدام المولدات المتزامنة.نظرًا لأنه من السهل التحكم في كل من تردد وحجم emf للتيار المتناوب ، ويمكنهم تحمل الأحمال الزائدة للتيار قصير المدى عدة مرات.
وفقًا لعدد المراحل في محطات الطاقة ، يتم استخدام مولدات ثلاثية الطور. هذا هو حل وسط مرتبط بالجدوى الاقتصادية والمتطلبات الفنية لإنشاء مجال مغناطيسي دوار لتشغيل المحركات الكهربائية ، والتي تشكل حصة الأسد من جميع المعدات الكهربائية في الصناعة.
اعتمادًا على نوع القوة التي تدفع الدوار ، يمكن أن يكون عدد الأعمدة مختلفًا. إذا كان الدوار يدور بسرعة 3000 دورة في الدقيقة ، فلكي تحصل على تيار متناوب بتردد صناعي 50 هرتز ، فأنت بحاجة إلى مولد بقطبين ، 1500 دورة في الدقيقة - مع 4 أقطاب وما إلى ذلك. في الأشكال أدناه ترى جهاز مولد من نوع متزامن.
هناك لفائف أو لفات ميدانية على الدوار ؛ يتم توفير التيار إليها من مولد المثير (DC Current Generator - GPT) أو من المثير أشباه الموصلات من خلال جهاز فرشاة. توجد الفرش على الحلقات ، على عكس آلات التجميع ، ونتيجة لذلك لا يتغير المجال المغناطيسي للملفات في الاتجاه والعلامة ، ولكن يتغير في الحجم - عند تنظيم تيار المثير. وبالتالي ، يتم اختيار الظروف المثلى تلقائيًا لدعم وضع تشغيل المولد.
لذا ، تمكنا من الحصول على تيار متناوب على نطاق صناعي بطريقة تعتمد على ظاهرة الحث الكهرومغناطيسي ، أي باستخدام مولدات ثلاثية الطور. في الحياة اليومية ، يتم استخدام كل من مولدات أحادية الطور وثلاث مراحل. يوصى بشراء هذا الأخير لأعمال البناء. والحقيقة هي أن عددًا كبيرًا من الأدوات الكهربائية وأدوات الآلات يمكن أن تعمل من ثلاث مراحل. هذه المحركات الكهربائية لمختلف خلاطات الخرسانة ، والمناشير الدائرية ، وآلات اللحام القوية تعمل أيضًا بشبكة من ثلاث مراحل. علاوة على ذلك ، المولدات المتزامنة مناسبة لمثل هذه المهام ، المولدات غير المتزامنة ليست مناسبة - بسبب عملها السيئ مع الأجهزة التي تحتوي على تيارات تدفق كبيرة. تعد محطات الطاقة المنزلية غير المتزامنة أكثر ملاءمة لإمداد الطاقة الاحتياطية للمنازل الخاصة والأكواخ.
محولات إلكترونية
ومع ذلك ، ليس من المنطقي أو المناسب دائمًا استخدام محطات الطاقة المنزلية التي تعمل بالبنزين أو الديزل. هناك مخرج - للحصول على تيار كهربائي أحادي الطور أو ثلاثي الطور من التيار المباشر. للقيام بذلك ، استخدم المحولات أو ، كما يطلق عليها أيضًا العاكسون.
العاكس هو جهاز يحول حجم ونوع التيار الكهربائي. في المتاجر ، يمكنك العثور على محولات 12-220 أو 24-220 فولت. وفقًا لذلك ، تقوم هذه الأجهزة بتحويل 12 أو 24 فولت ثابت إلى 220 فولت تيار متردد بتردد 50 هرتز. الرسم البياني لأبسط محول من هذا القبيل يعتمد على برنامج التشغيل لمحول نصف الجسر IR2153 موضح أدناه.
تنتج هذه الدائرة موجة جيبية معدلة عند الخرج. وهي غير مناسبة تمامًا لتشغيل حمل استقرائي ، مثل المحركات والمثاقب. ولكن إذا لم يكن على أساس مستمر ، فمن الممكن تمامًا استخدام مثل هذا العاكس البسيط.
إن محولات DC إلى AC ذات خرج موجة جيبية نقية هي أكثر تكلفة بكثير ، ودوائرها أكثر تعقيدًا.
هام! عند شراء وحدات لوحة رخيصة مع aliexpress ، لا تعتمد على جيب نقي أو تردد 50 هرتز. تنتج معظم هذه الأجهزة تيارًا عالي التردد بجهد 220 فولت. يمكن استخدامه لتشغيل مختلف السخانات والمصابيح المتوهجة.
استعرضنا بإيجاز مبادئ إنتاج التيار المتناوب في المنزل وعلى نطاق صناعي. كانت فيزياء هذه العملية معروفة منذ ما يقرب من 200 عام ، ومع ذلك ، كان نيكولا تيسلا هو المروج الرئيسي لهذه الطريقة للحصول على الطاقة الكهربائية في أواخر القرن التاسع عشر - النصف الأول من القرن العشرين.تركز معظم المعدات المنزلية والصناعية الحديثة على استخدام التيار المتردد الاسمي لتزويد الطاقة.
أخيرًا ، نوصي بمشاهدة فيديو يوضح بوضوح كيفية عمل المولد:
بالتأكيد أنت لا تعرف:
جار التحميل ...
