วิธีการรับกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ
การเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าและกฎหมายฟาราเดย์
Michael Faraday ในปี 1831 ค้นพบรูปแบบหลังจากนั้นเขาก็ตั้งชื่อตาม - กฎหมายของฟาราเดย์. ในการทดลองของเขาเขาใช้ 2 สถานที่ปฏิบัติงานนอกชายฝั่ง ครั้งแรกประกอบด้วยแกนโลหะที่มีสองแผลและตัวนำที่ไม่เกี่ยวข้อง เมื่อเขาเชื่อมต่อหนึ่งในนั้นกับแหล่งพลังงานเข็มของกระแสไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับตัวนำที่สองกระตุก ดังนั้นอิทธิพลของสนามแม่เหล็กต่อการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุในตัวนำได้รับการพิสูจน์แล้ว
การติดตั้งที่สองคือดิสก์ฟาราเดย์ นี่คือดิสก์โลหะที่มีตัวนำเลื่อนสองตัวเชื่อมต่อและในทางกลับกันก็เชื่อมต่อกับกัลวามิเตอร์ ดิสก์หมุนอยู่ใกล้กับแม่เหล็กและในระหว่างการหมุนบนกัลวาโนมิเตอร์ลูกศรก็เบี่ยงเบน
ดังนั้นข้อสรุปของการทดลองเหล่านี้จึงเป็นสูตรที่เกี่ยวข้องกับเส้นทางของตัวนำผ่านเส้นแรงของสนามแม่เหล็ก
ที่นี่: E คือการเหนี่ยวนำ EMF, N คือจำนวนรอบของตัวนำซึ่งถูกเคลื่อนย้ายในสนามแม่เหล็ก dF / dt คืออัตราการเปลี่ยนแปลงของฟลักซ์แม่เหล็กที่สัมพันธ์กับตัวนำ
ในทางปฏิบัติพวกเขายังใช้สูตรที่คุณสามารถกำหนด EMF ผ่านขนาดของการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก
e = B * l * v * sinα
หากเราจำสูตรที่เกี่ยวข้องกับสนามแม่เหล็กและการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าเราสามารถสรุปได้ว่าการเกิดขึ้นของสูตรข้างต้นเกิดขึ้นได้อย่างไร
Ф = B * S * cosα
ดังนั้นยุคปัจจุบันจึงเกิดขึ้น แต่เรามาพูดถึงวิธีการสลับกระแสให้เข้าใกล้การฝึกฝนมากขึ้น
วิธีรับ AC
สมมติว่าเรามีกรอบของวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า วางไว้ในสนามแม่เหล็ก ตามสูตรข้างต้นถ้าคุณเริ่มหมุนเฟรมกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านมัน ด้วยการหมุนอย่างสม่ำเสมอที่ส่วนท้ายของเฟรมนี้จะได้กระแสไซน์สลับ
นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าขึ้นอยู่กับตำแหน่งตามแนวแกนหมุนจำนวนของเส้นแรงที่แตกต่างกันจะแทรกซึมเข้าไปในเฟรม ดังนั้นขนาดของ EMF จึงไม่ได้เกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอ แต่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของเฟรมเช่นเดียวกับสัญลักษณ์ของปริมาณนี้ สิ่งที่คุณเห็นจู้จี้แผนภูมิด้านบน เมื่อเฟรมหมุนในสนามแม่เหล็กทั้งความถี่ของกระแสไฟฟ้าสลับและขนาดของ EMF ที่ขั้วของเฟรมขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุน เพื่อให้ได้ค่า EMF ที่ความถี่คงที่จะทำการเลี้ยวเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงไม่ปรากฎเป็นเฟรม แต่เป็นขดลวด
กระแสสลับในระดับอุตสาหกรรมสามารถรับได้ในลักษณะเดียวกับที่อธิบายไว้ข้างต้น ในทางปฏิบัติโรงไฟฟ้าที่มีเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับพบการใช้อย่างแพร่หลาย ในกรณีนี้จะใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสเนื่องจากเป็นการง่ายกว่าในการควบคุมทั้งความถี่และขนาดของแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับและพวกเขาสามารถทนกระแสเกินในระยะสั้นได้หลายครั้ง
ตามจำนวนเฟสในโรงไฟฟ้ามีการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟส นี่คือวิธีการประนีประนอมที่เกี่ยวข้องกับความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจและข้อกำหนดทางเทคนิคของการสร้างสนามแม่เหล็กหมุนสำหรับการทำงานของมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งทำให้ส่วนแบ่งสิงโตของอุปกรณ์ไฟฟ้าทั้งหมดในอุตสาหกรรม
ขึ้นอยู่กับชนิดของแรงที่ขับโรเตอร์จำนวนของเสาสามารถแตกต่างกันได้ หากโรเตอร์หมุนด้วยความเร็ว 3,000 รอบต่อนาทีดังนั้นเพื่อให้ได้กระแสสลับด้วยความถี่อุตสาหกรรม 50 Hz คุณต้องมีเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่มี 2 ขั้วสำหรับ 1500 รอบต่อนาที - ด้วย 4 เสาเป็นต้น ในภาพด้านล่างคุณจะเห็นอุปกรณ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัส
มีขดลวดหรือสนามขดลวดบนโรเตอร์มีกระแสไฟฟ้าจ่ายให้จากเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้า (เครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้ากระแสตรง - DCT) หรือจากสารกระตุ้นเซมิคอนดักเตอร์ผ่านอุปกรณ์แปรง แปรงตั้งอยู่บนวงแหวนซึ่งแตกต่างจากเครื่องเก็บผลที่สนามแม่เหล็กของขดลวดไม่เปลี่ยนแปลงทิศทางและเครื่องหมาย แต่การเปลี่ยนแปลงขนาด - เมื่อควบคุมกระแส exciter ดังนั้นเงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุดจะถูกเลือกโดยอัตโนมัติเพื่อรองรับโหมดการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ
ดังนั้นเราจึงจัดการเพื่อให้ได้กระแสสลับในระดับอุตสาหกรรมโดยวิธีการตามปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าคือการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าสามเฟส ในชีวิตประจำวันมีการใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าทั้งแบบเฟสเดียวและสามเฟส แนะนำให้ซื้อหลังสำหรับงานก่อสร้าง ความจริงก็คือเครื่องมือไฟฟ้าและเครื่องมือเครื่องจักรจำนวนมากสามารถทำงานได้จากสามขั้นตอน เหล่านี้เป็นมอเตอร์ไฟฟ้าของเครื่องผสมคอนกรีต, เลื่อยวงเดือนและเครื่องเชื่อมที่ทรงพลังยังใช้พลังงานจากเครือข่ายสามเฟส ยิ่งไปกว่านั้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบซิงโครนัสเหมาะสำหรับงานดังกล่าวเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบอะซิงโครนัสไม่เหมาะสม - เนื่องจากการทำงานที่ไม่ดีกับอุปกรณ์ที่มีกระแสไหลเข้าขนาดใหญ่ โรงไฟฟ้าในครัวเรือนแบบอะซิงโครนัสมีความเหมาะสมกว่าสำหรับแหล่งพลังงานสำรองของบ้านและบ้านพักส่วนตัว
คอนเวอร์เตอร์อิเล็กทรอนิกส์
อย่างไรก็ตามมันไม่สมเหตุสมผลหรือสะดวกในการใช้โรงไฟฟ้าในครัวเรือนที่ใช้น้ำมันเบนซินหรือดีเซล มีวิธีออก - รับกระแสเฟสเดียวหรือสามเฟสจากกระแสตรง เมื่อต้องการทำเช่นนี้ใช้ตัวแปลงหรือตามที่พวกเขาเรียกว่าอินเวอร์เตอร์
อินเวอร์เตอร์เป็นอุปกรณ์ที่แปลงขนาดและชนิดของกระแสไฟฟ้า ในร้านค้าคุณสามารถค้นหาอินเวอร์เตอร์ 12-220 หรือ 24-220 โวลต์ ดังนั้นอุปกรณ์เหล่านี้จะเปลี่ยนค่าคงที่ 12 หรือ 24 โวลต์เป็น 220V AC ด้วยความถี่ 50Hz แผนภาพของตัวแปลงดังกล่าวที่ง่ายที่สุดซึ่งใช้ไดรเวอร์ของตัวแปลงครึ่งสะพาน IR2153 ดังแสดงด้านล่าง
วงจรดังกล่าวสร้างคลื่นไซน์ดัดแปลงที่เอาท์พุท ไม่เหมาะสำหรับการจ่ายกำลังโหลดแบบอินดัคทีฟเช่นมอเตอร์และดอกสว่าน แต่ถ้าไม่ต่อเนื่องมันก็ค่อนข้างเป็นไปได้ที่จะใช้อินเวอร์เตอร์อย่างง่าย
ตัวแปลง DC เป็น AC ที่มีเอาต์พุตคลื่นไซน์บริสุทธิ์มีราคาแพงกว่ามากและวงจรของมันซับซ้อนกว่ามาก
สิ่งสำคัญ! เมื่อซื้อโมดูลบอร์ดราคาถูกที่มี aliexpress อย่าพึ่งพาไซน์บริสุทธิ์หรือความถี่ 50Hz อุปกรณ์เหล่านี้ส่วนใหญ่ผลิตกระแสไฟฟ้าความถี่สูงที่มีแรงดันไฟฟ้า 220V มันสามารถใช้กับเครื่องทำความร้อนและหลอดไส้ต่างๆ
เราทบทวนหลักการผลิตกระแสสลับที่บ้านและในระดับอุตสาหกรรมโดยย่อ ฟิสิกส์ของกระบวนการนี้เป็นที่รู้จักกันมาเกือบ 200 ปีแล้ว แต่ Nikola Tesla เป็นผู้นิยมหลักของวิธีการสร้างพลังงานไฟฟ้าในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 และครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20อุปกรณ์ที่ใช้ในครัวเรือนและอุตสาหกรรมที่ทันสมัยส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่การใช้กระแสไฟ ac เล็กน้อยสำหรับแหล่งจ่ายไฟ
สุดท้ายเราขอแนะนำให้ดูวิดีโอที่แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับทำงานอย่างไร:
แน่นอนคุณไม่ทราบ:
กำลังโหลด ...
