Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Понастоящем променливият ток е единственият начин да се прехвърли евтино електроенергията на разстояние. Той превишава постоянния ток в редица параметри, включително лекотата на трансформация. В тази статия ще опишем как да получим променлив електрически ток в ежедневието и на работното място.Електромагнитна индукция и закон Фарадей
През 1831 г. Майкъл Фарадей открива модел, по-късно кръстен на него - закона на Фарадей. В неговите експерименти той използва 2 инсталации. Първият се състои от метално ядро с два проводника, които не са свързани помежду си. Когато свързва един от тях към източник на захранване, стрелката на галванометъра, свързана с втория проводник, се дръпна. Така беше доказано влиянието на магнитното поле върху движението на заредените частици в проводника.
Втората инсталация е дискът на Фарадей. Това е метален диск, към който са свързани два плъзгащи проводника, които на свой ред са свързани с галванометър. Дискът се завърта близо до магнита и при въртене на галванометъра стрелката също се отклонява.
Така че, заключението на тези експерименти е формулата, която свързва преминаването на проводника през линиите на магнитното поле.
Тук: Е е индуцираната ЕМ, 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 използват и формулата, с която е възможно да се определи ЕДС 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 се е получило извличането на горната формула.
F = B * S * cosα
Така започна сегашното поколение. Но нека поговорим за това как да се приближим променливият ток до практиката.
Начини за получаване на AC
Да предположим, че имаме рамка от проводящ материал. Сложете го в магнитно поле. Съгласно горната формула, ако рамката започне да се върти, през нея ще тече електрически ток. При равномерно въртене в краищата на тази рамка се получава променлив синусоидален ток.
Това се дължи на факта, че в зависимост от позицията по оста на въртене, една рамка преминава през различен брой силови линии. Съответно стойността на ЕМП не е равномерно индуцирана, а според позицията на рамката, както е знакът от тази величина. Какво виждате по-горе. Когато рамката се върти в магнитно поле, както честотата на променливия ток, така и стойността на ЕРС на клемите на рамката зависят от скоростта на въртене. За да се постигне определена стойност на ЕМП на фиксирана честота - направете повече завои. Така се оказва, че не е рамка, а намотка.
Възможно е да се получи променлив ток в промишлен мащаб по същия начин, както е описано по-горе. На практика широко използвани електроцентрали с алтернатори. Това използва синхронни генератори. Тъй като по този начин е по-лесно да се контролира както честотата, така и стойността на едс на променлив ток, и те могат да издържат краткотрайно претоварване на ток многократно.
По броя на фазите в електроцентралите се използват трифазни генератори. Това е компромисно решение, свързано с икономическата осъществимост и техническите изисквания за създаване на ротационно магнитно поле за експлоатацията на електродвигатели, които представляват най-големият дял от всички електрически съоръжения в индустрията.
В зависимост от вида на силата, която задвижва ротора, броят на полюсите може да е различен. Ако роторът се върти със скорост 3000 об / мин, тогава за получаване на променлив ток с индустриална честота от 50 Hz е необходим генератор с 2 полюса за 1500 об / мин, генератор с 4 полюса и т.н. На фигурите по-долу можете да видите генератор на синхронен тип.
На ротора има намотки или намотки за възбуждане, токът към него идва от генератора-патоген (генератор на постоянен ток - GPT) или от полупроводниковия патоген чрез четкащо устройство. Четките се намират на пръстените, за разлика от колекторните машини, в резултат на което възбуждащото магнитно поле на намотките не се променя в посоката и знака, а се променя по величина, когато се регулира токът на патогена. По този начин автоматично се избират оптимални условия за поддържане на режима на работа на алтернатора.
Така е възможно да се получи променлив ток в промишлен мащаб по начин, основан на явленията на електромагнитна индукция, а именно с помощта на трифазни генератори. В ежедневието те използват еднофазни и трифазни генератори. Последното се препоръчва да се закупи за строителни работи. Факт е, че голям брой електрически инструменти и машинни инструменти могат да работят на три фази. Това са електрически двигатели на различни бетонови миксери, циркулярни триони, а мощни заваръчни машини също се захранват от трифазна мрежа. Нещо повече, синхронните генератори са подходящи за такива задачи, асинхронните не са подходящи - поради тяхната лоша работа с устройства, които имат големи пускови токове. Асинхронни битови електроцентрали са по-подходящи за резервно електрозахранване на частни къщи и вили.
Електронни преобразуватели
Въпреки това, не винаги е рационално или удобно да се използват бензинови или дизелови домашни електроцентрали. Има изход - за получаване на еднофазен или трифазен променлив електрически ток от постоянен ток. За целта използвайте преобразуватели или, тъй като те се наричат инвертори.
Инверторът 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 са постоянни 12 или 24 волта, преобразувани в AC 220V с честота от 50 Hz. По-долу е показана диаграма на най-простия такъв, основан на водача конвертор за полумостовия IR2153 конвертор.
Такава схема произвежда модифицирана синусоида на изхода. Не е подходящ за захранване с индуктивни товари, като например двигатели и свредла. Но ако не на постоянна основа - то е напълно възможно да се използва такъв прост инвертор.
DC-към-AC преобразувателите с чиста вълна на изхода са много по-скъпи и техните схеми са много по-сложни.
Важно е! Когато купувате евтини модули на дънната платка с “aliexpress”, не разчитайте нито на чист синус, нито на честота от 50 Hz. Повечето от тези устройства произвеждат високочестотен ток с напрежение 220V. Може да се използва за захранване на различни нагреватели и крушки с нажежаема жичка.
Накратко разгледахме принципите на производство на АС у дома и в индустриален мащаб. Физиката на този процес е известна от почти 200 години, но Никола Тесла е основният популяризатор на този метод за получаване на електрическа енергия в края на ХІХ - първата половина на ХХ век. Най-модерното домашно и промишлено оборудване е фокусирано върху използването на номинален променлив ток за захранване.
Накрая Ви препоръчваме да гледате видеоклипа, който ясно показва как работи алтернаторът:
Със сигурност не знаете:
- Каква е разликата между променлив ток и постоянен ток?
- Методи за намаляване на напрежението
- Как да се получи електричество от земята