At få vekselstrøm: metoder og grundlæggende definitioner

Vekselstrøm er i øjeblikket den eneste måde, hvorpå man billigt kan overføre elektricitet over afstande. Det overgår jævnstrøm i en række parametre, herunder letheden ved transformation. I denne artikel vil vi fortælle dig, hvordan du får vekselstrøm i hverdagen og på arbejdet.

Elektromagnetisk induktion og Faradays lov

Michael Faraday opdagede i 1831 et mønster, der senere blev opkaldt efter ham - Faradays lov. I sine eksperimenter brugte han 2 installationer. Den første bestod af en metalkerne med to oprullede og ikke-forbundne ledere. Da han sluttede en af ​​dem til en strømkilde, rykkede pilen på galvanometeret forbundet med den anden leder. Dette var hvordan et magnetfelts indflydelse på bevægelsen af ​​ladede partikler i en leder blev bevist.

Den anden indstilling er Faraday-disken. Det er en metalskive, hvortil der er forbundet to glideledere, som igen er forbundet med et galvanometer. Skiven drejes i nærheden af ​​magneten, og når den drejes på galvanometeret, afbøjes pilen også.

Så konklusionen på disse eksperimenter var en formel, der forbinder en leders passage gennem magnetfeltets kraftlinjer.

Her: E er induktionens EMF, N er antallet af omdrejninger af lederen, som bevæges i et magnetfelt, dF / dt er ændringshastigheden af ​​den magnetiske flux i forhold til lederen.

I praksis bruger de også en formel, som kan bruges til at bestemme EMF gennem størrelsen af ​​den magnetiske induktion.

e = B * l * v * sinα

Hvis vi husker formlen, der forbinder den magnetiske flux og magnetiske induktion, så kan vi antage, hvordan formlen ovenfor blev afledt.

Ф = B * S * cosα

Sådan blev den nuværende generation født. Men lad os tale om, hvordan det er tættere på praksis at få vekselstrøm.

Metoder til at opnå vekselstrøm

Lad os sige, at vi har en ramme lavet af et ledende materiale. Lad os placere det i et magnetfelt. Ifølge formlen nævnt ovenfor, hvis rammen begynder at rotere, vil en elektrisk strøm strømme gennem den. Med ensartet rotation i enderne af denne ramme opnås en sinusformet vekselstrøm.

Dette skyldes det faktum, at rammen, afhængigt af positionen langs rotationsaksen, gennemtrænges af et forskelligt antal kraftlinjer. Følgelig induceres EMF-værdien ikke ensartet, men i henhold til rammens position, såvel som tegnet for denne værdi. Hvad ser du på grafen ovenfor. Når rammen roterer i et magnetfelt, afhænger både frekvensen af ​​vekselstrømmen og værdien af ​​EMF ved rammens terminaler af rotationshastigheden. For at opnå en bestemt EMF-værdi ved en fast frekvens laves flere drejninger. Således viser det sig ikke en ramme, men en spole.

Du kan få vekselstrøm i industriel skala på samme måde som beskrevet ovenfor. I praksis er kraftværker med generatorer meget brugte. Dette bruger synkrone generatorer. Da det på denne måde er lettere at kontrollere både frekvensen og størrelsen af ​​AC EMF, og de kan modstå kortvarige strømoverbelastninger mange gange.

I henhold til antallet af faser i kraftværker anvendes trefasede generatorer. Dette er en kompromisløsning relateret til den økonomiske gennemførlighed og tekniske krav til at skabe en roterende magnetfelt til drift af elektriske motorer, som udgør broderparten af ​​alt elektrisk udstyr i industri.

Afhængigt af den slags kraft, der driver rotoren, kan antallet af poler være forskelligt. Hvis rotoren roterer med en hastighed på 3000 rpm, så for at opnå en vekselstrøm med en industriel frekvens på 50 Hz, er en generator med 2 poler nødvendig, til 1500 rpm - med 4 poler, og så videre. På billederne nedenfor ser du en generatorenhed af synkron type.

Der er spoler eller et feltvikling på rotoren, strømmen leveres til den fra generator-exciteren (DC Generator - GPT) eller fra halvleder-exciteren gennem børsteapparatet. Børsterne er placeret på ringene, i modsætning til samlemaskinerne, som et resultat af hvilket magnetfeltet af viklingerne excitationen ændrer sig ikke i retning og fortegn, men ændrer sig i størrelse - ved regulering af strømmen patogen. Således vælges de optimale forhold automatisk for at opretholde generatorens driftstilstand.

Så det var muligt at opnå vekselstrøm i industriel skala ved en metode baseret på fænomenerne elektromagnetisk induktion, nemlig ved hjælp af trefasede generatorer. I hverdagen bruges både enfasede og trefasede generatorer. Sidstnævnte anbefales at købes til byggearbejde. Faktum er, at et stort antal elektriske værktøjer og værktøjsmaskiner kan arbejde i tre faser. Disse er elektriske motorer af forskellige betonblandere, rundsave, og kraftfulde svejsemaskiner er også drevet af et trefaset netværk. Desuden er synkrone generatorer egnede til sådanne opgaver, asynkrone generatorer er ikke egnede - på grund af deres dårlige ydeevne med enheder, der har store startstrømme. Asynkrone husholdningskraftværker er mere velegnede til backup strømforsyning af private huse og sommerhuse.

Elektroniske omformere

Det er dog ikke altid rationelt eller bekvemt at bruge benzin- eller dieselhusholdningskraftværker. Der er en vej ud - at få en enfaset eller trefaset vekselstrøm fra direkte. For at gøre dette skal du bruge omformere eller, som de også kaldes invertere.

En inverter er en enhed, der konverterer mængden og typen af ​​elektrisk strøm. I butikkerne kan du finde invertere 12-220 eller 24-220 Volt. Følgelig konverteres disse enheder til konstant 12 eller 24 volt til 220V vekselstrøm med en frekvens på 50Hz. Diagrammet over den enkleste lignende konverter baseret på driveren til IR2153 halvbro-konverteren er vist nedenfor.

Et sådant kredsløb producerer en modificeret sinusbølge ved udgangen. Den er ikke helt egnet til at drive induktive belastninger som motorer og boremaskiner. Men hvis ikke løbende, så er det sagtens muligt at bruge sådan en simpel inverter.

DC-til-AC-konvertere med en ren sinusformet udgang er betydeligt dyrere, og deres kredsløb er meget mere komplekse.

Vigtig! Når du køber billige board-moduler fra aliexpress, skal du ikke stole på en ren sinus- eller 50Hz-frekvens. De fleste af disse enheder giver højfrekvent strøm med en spænding på 220V. Den kan bruges til at drive en række varmeovne og glødelamper.

Vi har kort diskuteret principperne for at opnå vekselstrøm i hjemmet og i industriel skala. Fysikken i denne proces har været kendt i næsten 200 år; ikke desto mindre var Nikola Tesla den vigtigste popularisator af denne metode til at opnå elektrisk energi i slutningen af ​​det 19. - første halvdel af det 20. århundrede. Det meste moderne hjem og industrielt udstyr er fokuseret på brugen af ​​navngivne vekselstrøm til strømforsyning.

Endelig anbefaler vi at se en video, der tydeligt viser, hvordan generatoren fungerer:

Du ved sikkert ikke:

• Hvad er forskellen mellem vekselstrøm og jævnstrøm
• Måder at sænke spændingen på
• Sådan får du strøm fra jorden