Как да получите променлив електрически ток
Електромагнитна индукция и законът на Фарадей
Майкъл Фарадей през 1831 г. открива модела, по-късно кръстен на него - Законът на Фарадей, В експериментите си той използва 2 инсталации. Първият се състоеше от метална сърцевина с две навити и несвързани проводници. Когато свърза един от тях към източник на захранване, иглата на галванометъра, свързан към втория проводник, се изкриви. По този начин беше доказано влиянието на магнитното поле върху движението на заредени частици в проводник.
Втората инсталация е диск на Faraday. Това е метален диск, към който са свързани два плъзгащи проводника, а те от своя страна са свързани с галванометър. Дискът се завърта близо до магнита и по време на въртенето на галванометъра стрелката също се отклонява.
И така, заключението на тези експерименти беше формула, която свързва преминаването на проводник през силните линии на магнитно поле.
Тук: E е индукционната ЕРС, N е броят на завъртанията на проводника, който се движи в магнитно поле, dF / dt е скоростта на промяна на магнитния поток спрямо проводника.
На практика те също използват формулата, с която можете да определите ЕМП чрез величината на магнитната индукция.
e = B * l * v * sinα
Ако си припомним формулата, свързана с магнитния поток и магнитната индукция, можем да предположим как е възникнало извеждането на формулата по-горе.
Ф = B * S * cosα
Така се роди поколението на тока. Но нека да поговорим за това как да приближим променлив ток до практиката.
Начини за получаване на променлив ток
Да предположим, че имаме рамка от проводим материал. Поставете го в магнитно поле. Според горната формула, ако започнете да въртите рамката, електрически ток ще тече през нея. При равномерно въртене в краищата на тази рамка ще се получи променлив синусоидален ток.
Това се дължи на факта, че в зависимост от положението по оста на въртене различен брой силови линии проникват в рамката. Съответно, величината на ЕМП не се индуцира равномерно, а според позицията на рамката, каквато е признакът на това количество. Какво виждате нагоре диаграма по-горе. Когато рамката се върти в магнитно поле, честотата на променливия ток и големината на ЕРС в клемите на рамката зависят от скоростта на въртене. За да се постигне определена стойност на EMF с фиксирана честота, се правят повече обороти. Така се оказва не рамка, а намотка.
Променливият ток в индустриален мащаб може да се получи по същия начин, както е описано по-горе. На практика електроцентралите с алтернатори са намерили широко приложение. В този случай се използват синхронни генератори.Тъй като по този начин е по-лесно да се контролира както честотата, така и величината на емф на променливия ток, и те могат да издържат на краткотрайни претоварвания на тока многократно.
Според броя на фазите в електроцентралите се използват трифазни генератори. Това е компромисно решение, свързано с икономическата осъществимост и техническото изискване за създаване на въртящо се магнитно поле за работа на електродвигатели, които съставляват лъвския дял от цялото електрическо оборудване в индустрията.
В зависимост от вида на силата, която задвижва ротора, броят на полюсите може да бъде различен. Ако роторът се върти със скорост 3000 об / мин, тогава за да получите променлив ток с индустриална честота 50 Hz, се нуждаете от генератор с 2 полюса, за 1500 об / мин - с 4 полюса и така нататък. На фигурите по-долу виждате генератор на синхронен тип.
На ротора има намотки или полеви намотки, към него се подава ток от генератор на възбудители (DC Current Generator - GPT) или от полупроводников възбудител чрез четка. Четките са разположени на пръстените, за разлика от колекторните машини, в резултат на което магнитното поле на намотките не се променя по посока и знак, а се променя по величина - при регулиране на тока на възбудителя. Така оптималните условия се избират автоматично, за да поддържат режима на работа на алтернатора.
И така, ние успяхме да получим променлив ток в индустриален мащаб по метод, основан на явленията на електромагнитната индукция, а именно с помощта на трифазни генератори. В ежедневието се използват както еднофазни, така и трифазни генератори. Последното се препоръчва да бъде закупено за строителни работи. Факт е, че голям брой електрически инструменти и машинни инструменти могат да работят от три фази. Това са електродвигатели от различни бетонови смесители, циркуляри, а мощните заваръчни машини също се захранват от трифазна мрежа. Нещо повече, синхронните генератори са подходящи за такива задачи, асинхронните генератори не са подходящи - поради лошата им работа с устройства, които имат големи токове на удар. Асинхронните битови електроцентрали са по-подходящи за резервно захранване на частни къщи и вили.
Електронни преобразуватели
Въпреки това, не винаги е рационално или удобно да се използват бензинови или дизелови електроцентрали за бита. Има изход - да получите еднофазен или трифазен променлив електрически ток от постоянен ток. За целта използвайте преобразуватели или, както те също се наричат инвертори.
Инвертор е устройство, което преобразува величината и вида на електрическия ток. В магазините можете да намерите инвертори 12-220 или 24-220 волта. Съответно тези устройства превръщат константа 12 или 24 волта в 220V променлив ток с честота 50Hz. Диаграмата на най-простия такъв преобразувател въз основа на драйвера за полумостовия преобразувател IR2153 е показана по-долу.
Такава схема произвежда модифицирана синусоида на изхода. Не е напълно подходящ за захранване на индуктивен товар, като двигатели и тренировки. Но ако не на текуща основа, тогава е напълно възможно да се използва такъв прост инвертор.
DC към променливотокови преобразуватели с чист синусов изход са много по-скъпи, а схемата им е много по-сложна.
Важно! Когато купувате евтини бордови модули с aliexpress, не разчитайте нито на чист синус, нито на 50Hz честота. Повечето от тези устройства произвеждат високочестотен ток с напрежение 220V. Може да се използва за захранване на различни нагреватели и лампи с нажежаема жичка.
Накратко разгледахме принципите за производство на променлив ток у дома и в индустриален мащаб. Физиката на този процес е позната от почти 200 години, въпреки това Никола Тесла е основният популяризатор на този метод за генериране на електрическа енергия в края на 19 и първата половина на 20 век.Повечето съвременни домакински и промишлени съоръжения са фокусирани върху използването на номинален ток за захранване.
И накрая, препоръчваме да гледате видео, което ясно показва как работи алтернаторът:
Със сигурност не знаете:
Зареждането ...
