Làm thế nào để có được dòng điện xoay chiều
Cảm ứng điện từ và định luật Faraday
Michael Faraday vào năm 1831 đã phát hiện ra mô hình, sau này được đặt theo tên ông - Luật của Faraday. Trong các thí nghiệm của mình, ông đã sử dụng 2 cài đặt. Đầu tiên bao gồm một lõi kim loại với hai dây dẫn vết thương và không kết nối. Khi anh kết nối một trong số chúng với nguồn điện, kim của điện kế được nối với dây dẫn thứ hai co giật. Do đó, ảnh hưởng của từ trường lên chuyển động của các hạt tích điện trong một dây dẫn đã được chứng minh.
Cài đặt thứ hai là một đĩa Faraday. Đây là một đĩa kim loại mà hai dây dẫn trượt được kết nối và lần lượt chúng được kết nối với điện kế. Đĩa được quay gần nam châm và trong quá trình quay trên điện kế, mũi tên cũng bị lệch.
Vì vậy, kết luận của những thí nghiệm này là một công thức liên quan đến sự đi qua của một dây dẫn thông qua các đường lực của từ trường.
Ở đây: E là EMF cảm ứng, N là số vòng quay của dây dẫn, được di chuyển trong từ trường, dF / dt là tốc độ thay đổi của từ thông so với dây dẫn.
Trong thực tế, họ cũng sử dụng công thức mà bạn có thể xác định EMF thông qua cường độ của cảm ứng từ.
e = B * l * v * sin
Nếu chúng ta nhớ lại công thức liên quan đến từ thông và cảm ứng từ, chúng ta có thể giả sử làm thế nào dẫn xuất của công thức trên xảy ra.
= = B * S * cosa
Thế là thế hệ hiện tại ra đời. Nhưng hãy nói về làm thế nào để có được dòng điện xoay chiều gần hơn để thực hành.
Cách lấy AC
Giả sử chúng ta có một khung vật liệu dẫn điện. Đặt nó trong một từ trường. Theo công thức trên, nếu bạn bắt đầu xoay khung hình, một dòng điện sẽ chạy qua nó. Với vòng quay đồng đều ở hai đầu của khung này, sẽ có một dòng điện hình sin xen kẽ.
Điều này là do thực tế là tùy thuộc vào vị trí dọc theo trục quay, một số lượng lực khác nhau xuyên qua khung. Theo đó, độ lớn của EMF không được tạo ra đồng đều, nhưng theo vị trí của khung, như là dấu hiệu của đại lượng này. Bạn thấy biểu đồ nag ở trên. Khi khung quay trong từ trường, cả tần số của dòng điện xoay chiều và cường độ của EMF tại các cực của khung phụ thuộc vào tốc độ quay. Để đạt được một giá trị EMF nhất định ở tần số cố định, nhiều lượt được thực hiện. Vì vậy, nó bật ra không phải là một khung, mà là một cuộn dây.
Dòng điện xoay chiều quy mô công nghiệp có thể được lấy theo cách tương tự như mô tả ở trên. Trong thực tế, các nhà máy điện có máy phát điện xoay chiều đã được sử dụng rộng rãi. Trong trường hợp này, máy phát đồng bộ được sử dụng.Do đó dễ dàng hơn để kiểm soát cả tần số và cường độ của emf của dòng điện xoay chiều, và chúng có thể chịu được quá tải dòng ngắn hạn nhiều lần.
Theo số lượng pha trong các nhà máy điện, máy phát điện ba pha được sử dụng. Đây là một giải pháp thỏa hiệp liên quan đến tính khả thi về kinh tế và yêu cầu kỹ thuật tạo ra từ trường quay cho hoạt động của động cơ điện, tạo nên tỷ lệ chung của tất cả các thiết bị điện trong công nghiệp.
Tùy thuộc vào loại lực truyền động rôto, số cực có thể khác nhau. Nếu rôto quay với tốc độ 3000 vòng / phút, thì để có được dòng điện xoay chiều có tần số công nghiệp 50 Hz, bạn cần một máy phát có 2 cực, cho 1500 vòng / phút - với 4 cực, v.v. Trong các hình dưới đây, bạn thấy một thiết bị tạo kiểu đồng bộ.
Có các cuộn dây hoặc cuộn dây trường trên rôto, dòng điện được cung cấp cho nó từ một bộ tạo exciter (Bộ tạo dòng DC - GPT) hoặc từ một bộ kích từ bán dẫn thông qua một thiết bị cọ. Các bàn chải được đặt trên các vòng, không giống như các máy thu, do đó từ trường của cuộn dây không thay đổi theo hướng và dấu hiệu, nhưng thay đổi về cường độ - khi điều chỉnh dòng kích thích. Do đó, các điều kiện tối ưu được tự động chọn để hỗ trợ chế độ hoạt động của máy phát điện.
Vì vậy, chúng tôi quản lý để có được dòng điện xoay chiều ở quy mô công nghiệp bằng phương pháp dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ, cụ thể là sử dụng máy phát điện ba pha. Trong cuộc sống hàng ngày, cả máy phát điện một pha và ba pha đều được sử dụng. Thứ hai được khuyến khích để mua cho công trình xây dựng. Thực tế là một số lượng lớn các công cụ điện và máy công cụ có thể làm việc từ ba giai đoạn. Đây là những động cơ điện của nhiều máy trộn bê tông, cưa tròn và máy hàn mạnh mẽ cũng được cung cấp bởi một mạng ba pha. Hơn nữa, các máy phát đồng bộ phù hợp cho các tác vụ như vậy, các máy phát không đồng bộ không phù hợp - do hoạt động kém với các thiết bị có dòng điện xâm nhập lớn. Các nhà máy điện gia đình không đồng bộ phù hợp hơn cho việc cung cấp điện dự phòng cho nhà ở và nhà ở tư nhân.
Bộ chuyển đổi điện tử
Tuy nhiên, không phải lúc nào cũng hợp lý hoặc thuận tiện để sử dụng các nhà máy điện gia dụng chạy bằng xăng hoặc dầu diesel. Có một lối thoát - để có được dòng điện xoay chiều một pha hoặc ba pha từ dòng điện trực tiếp. Để làm điều này, sử dụng bộ chuyển đổi hoặc, vì chúng còn được gọi là bộ biến tần.
Biến tần là một thiết bị chuyển đổi cường độ và loại dòng điện. Trong các cửa hàng, bạn có thể tìm thấy bộ biến tần 12-220 hoặc 24-220 volt. Theo đó, các thiết bị này biến một hằng số 12 hoặc 24 Vôn thành điện áp xoay chiều 220 V với tần số 50Hz. Sơ đồ của bộ chuyển đổi đơn giản như vậy dựa trên trình điều khiển cho bộ chuyển đổi nửa cầu IR2153 được hiển thị bên dưới.
Một mạch như vậy tạo ra một sóng hình sin sửa đổi ở đầu ra. Nó không hoàn toàn phù hợp để cung cấp năng lượng cho một tải cảm ứng, chẳng hạn như động cơ và máy khoan. Nhưng nếu không phải trên cơ sở liên tục, thì hoàn toàn có thể sử dụng một biến tần đơn giản như vậy.
Bộ chuyển đổi DC sang AC có đầu ra sóng hình sin tinh khiết đắt hơn nhiều và mạch của chúng phức tạp hơn nhiều.
Quan trọng! Khi mua các mô-đun bảng giá rẻ với AliExpress, không được tính vào tần số sin hoặc tần số 50Hz. Hầu hết các thiết bị này tạo ra dòng điện tần số cao với điện áp là 220v. Nó có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các lò sưởi và đèn sợi đốt khác nhau.
Chúng tôi đã xem xét ngắn gọn các nguyên tắc sản xuất dòng điện xoay chiều tại nhà và ở quy mô công nghiệp. Vật lý của quá trình này đã được biết đến gần 200 năm, tuy nhiên, Nikola Tesla là người phổ biến chính của phương pháp lấy năng lượng điện này vào cuối XIX - nửa đầu thế kỷ XX.Hầu hết các thiết bị gia dụng và công nghiệp hiện đại đều tập trung vào việc sử dụng dòng điện xoay chiều danh nghĩa để cung cấp điện.
Cuối cùng, chúng tôi khuyên bạn nên xem video cho thấy rõ cách thức hoạt động của máy phát điện:
Chắc chắn bạn không biết:
Đang tải...
