Ako získať striedavý elektrický prúd
Elektromagnetická indukcia a Faradayov zákon
Michael Faraday v roku 1831 objavil vzor, neskôr pomenovaný po ňom - Faradayov zákon, Vo svojich experimentoch použil 2 inštalácie. Prvý pozostáva z kovového jadra s dvoma vinutými a nezapojenými vodičmi. Keď jeden z nich pripojil k zdroju energie, ihla galvanometra pripojená k druhému vodiču sa škubla. Bol dokázaný vplyv magnetického poľa na pohyb nabitých častíc vo vodiči.
Druhou inštaláciou je disk Faraday. Jedná sa o kovový disk, ku ktorému sú pripojené dva klzné vodiče a ktoré sú zasa spojené s galvanometrom. Disk sa otáča v blízkosti magnetu a počas rotácie na galvanometri sa šípka tiež odchyľuje.
Záverom týchto experimentov bol teda vzorec, ktorý sa týka priechodu vodiča cez silové línie magnetického poľa.
Tu: E je indukčný EMF, N je počet závitov vodiča, ktorý sa pohybuje v magnetickom poli, dF / dt je rýchlosť zmeny magnetického toku vzhľadom na vodič.
V praxi používajú aj vzorec, pomocou ktorého môžete určiť EMF pomocou veľkosti magnetickej indukcie.
e = B * l * v * sinα
Ak si spomenieme na vzorec týkajúci sa magnetického toku a magnetickej indukcie, môžeme predpokladať, ako došlo k derivácii vyššie uvedeného vzorca.
Ф = B * S * cosα
Tak sa zrodila generácia prúdu. Poďme však hovoriť o tom, ako priblížiť alternatívny prúd k praxi.
Spôsoby, ako získať AC
Predpokladajme, že máme rám z vodivého materiálu. Umiestnite ho do magnetického poľa. Podľa vyššie uvedeného vzorca, ak začnete rám otáčať, pretečie ním elektrický prúd. Pri rovnomernej rotácii na koncoch tohto rámu sa získa striedavý sínusový prúd.
Je to spôsobené skutočnosťou, že v závislosti od polohy pozdĺž osi otáčania rámom preniká rôzne množstvo silových čiar. V súlade s tým nie je veľkosť EMF indukovaná rovnomerne, ale podľa polohy rámu, ako je známkou tejto veličiny. Čo vidíte nag graf vyššie. Keď sa rám otáča v magnetickom poli, tak frekvencia striedavého prúdu, ako aj veľkosť EMF na svorkách rámu závisia od rýchlosti otáčania. Na dosiahnutie určitej hodnoty EMF pri pevnej frekvencii sa vykoná viac zákrut. Nejde teda o rám, ale o cievku.
Striedavý prúd v priemyselnom meradle je možné získať rovnakým spôsobom, ako je opísané vyššie. V praxi si elektrárne s alternátormi našli široké uplatnenie. V tomto prípade sa používajú synchrónne generátory.Pretože je teda ľahšie regulovať tak frekvenciu, ako aj veľkosť emf striedavého prúdu, a mnohokrát odolávajú krátkodobému preťaženiu.
Podľa počtu fáz v elektrárňach sa používajú trojfázové generátory. Ide o kompromisné riešenie spojené s ekonomickou uskutočniteľnosťou a technickou požiadavkou na vytvorenie rotačného magnetického poľa na prevádzku elektrických motorov, ktoré tvoria leví podiel na všetkých elektrických zariadeniach v priemysle.
Počet pólov môže byť rôzny v závislosti od druhu sily, ktorá poháňa rotor. Ak sa rotor otáča rýchlosťou 3 000 ot / min, potom na získanie striedavého prúdu s priemyselnou frekvenciou 50 Hz potrebujete generátor s 2 pólmi, pre 1 500 rpm - so 4 pólmi atď. Na obrázkoch nižšie vidíte generátorové zariadenie synchrónneho typu.
Na rotore sú cievky alebo poľné vinutia, prúd sa do neho dodáva z generátora budiča (DC Current Generator - GPT) alebo z polovodičového budiča prostredníctvom kefového prístroja. Kefy sú umiestnené na krúžkoch, na rozdiel od kolektorových strojov, v dôsledku čoho sa magnetické pole vinutí nemení v smere a znamení, ale mení sa veľkosť - pri regulácii budiaceho prúdu. Týmto sa automaticky vyberú optimálne podmienky na podporu prevádzkového režimu alternátora.
Podarilo sa nám teda získať striedavý prúd v priemyselnom meradle metódou založenou na javoch elektromagnetickej indukcie, konkrétne pomocou trojfázových generátorov. V každodennom živote sa používajú jednofázové aj trojfázové generátory. Odporúča sa, aby bol zakúpený na stavebné práce. Faktom je, že veľké množstvo elektrického náradia a obrábacích strojov môže pracovať z troch fáz. Jedná sa o elektrické motory rôznych miešačiek betónu, okružné píly a výkonné zváracie stroje sú tiež poháňané trojfázovou sieťou. Okrem toho sú na takéto úlohy vhodné synchrónne generátory, asynchrónne generátory nie sú vhodné - z dôvodu ich zlej činnosti so zariadeniami, ktoré majú veľké vstupné prúdy. Asynchrónne domáce elektrárne sú vhodnejšie na záložné napájanie súkromných domov a chát.
Elektronické prevodníky
Nie je však vždy racionálne alebo vhodné používať domáce elektrárne na benzín alebo naftu. Existuje cesta von - získať jednofázový alebo trojfázový striedavý elektrický prúd zo jednosmerného prúdu. Na tento účel použite prevodníky alebo, ako sa tiež nazývajú invertory.
Invertor je zariadenie, ktoré prevádza veľkosť a typ elektrického prúdu. V obchodoch nájdete invertory 12-220 alebo 24-220 voltov. Podľa toho tieto zariadenia premieňajú konštantné napätie 12 alebo 24 voltov na 220 V str. S frekvenciou 50 Hz. Schéma najjednoduchšieho takého prevodníka založeného na ovládači polovičného mostíkového konvertora IR2153 je uvedená nižšie.
Takýto obvod vytvára na výstupe modifikovanú sínusovú vlnu. Nie je úplne vhodný na napájanie induktívnej záťaže, ako sú motory a vŕtačky. Ale ak nie priebežne, potom je celkom možné použiť taký jednoduchý menič.
Prevodníky s jednosmerným prúdom na striedavý prúd s výstupom čistej sinusovej vlny sú oveľa drahšie a ich obvody sú oveľa komplikovanejšie.
Dôležité! Pri nákupe lacných doskových modulov s aliexpressom nepočítajte s čistou sinusovou ani 50Hz frekvenciou. Väčšina z týchto zariadení emituje vysokofrekvenčný prúd s napätím 220V. Môže sa používať na napájanie rôznych ohrievačov a žiaroviek.
Stručne sme preskúmali zásady výroby striedavého prúdu doma av priemyselnom meradle. Fyzika tohto procesu je známa takmer 200 rokov, avšak Nikola Tesla bol hlavným popularizátorom tohto spôsobu výroby elektrickej energie na konci 19. a prvej polovice 20. storočia.Väčšina moderných domácich a priemyselných zariadení sa zameriava na používanie nominálneho striedavého prúdu na napájanie.
Nakoniec odporúčame pozerať video, ktoré jasne ukazuje, ako alternátor funguje:
Určite nevieš:
Načítava sa ...
