Váltóáram beszerzése: módszerek és alapdefiníciók

A váltakozó áram jelenleg az egyetlen módja annak, hogy olcsón, távolról továbbítsák az áramot. Számos paraméterben felülmúlja az egyenáramot, beleértve az átalakítás egyszerűségét is. Ebben a cikkben elmondjuk, hogyan szerezhet váltakozó áramot a mindennapi életben és a munkahelyen.

Az elektromágneses indukció és a Faraday-törvény

Michael Faraday 1831-ben felfedezett egy mintát, amelyet később róla neveztek el. Faraday törvénye. Kísérleteiben 2 installációt használt. Az első egy fémmagból állt, két tekercselt és nem csatlakoztatott vezetővel. Amikor az egyiket áramforráshoz csatlakoztatta, a második vezetőhöz csatlakoztatott galvanométer nyila megrándult. Ezzel igazolták a mágneses tér hatását a töltött részecskék vezetőben való mozgására.

A második beállítás a Faraday lemez. Ez egy fém korong, amelyre két csúszóvezető van csatlakoztatva, amelyek viszont egy galvanométerhez vannak csatlakoztatva. A tárcsa a mágnes közelében forog, és a galvanométeren való forgatáskor a nyíl is eltér.

Tehát ezeknek a kísérleteknek a következtetése egy képlet volt, amely összeköti a vezető áthaladását a mágneses mező erővonalain.

Itt: E az indukció EMF-je, N a mágneses térben mozgatott vezető meneteinek száma, dF / dt a mágneses fluxus változásának sebessége a vezetőhöz képest.

A gyakorlatban olyan képletet is használnak, amellyel a mágneses indukció nagyságán keresztül meghatározható az EMF.

e = B * l * v * sinα

Ha felidézzük a mágneses fluxust és a mágneses indukciót összekötő képletet, akkor feltételezhetjük, hogy a fenti képlet hogyan származott.

Ф = B * S * cosα

Így született meg a jelenlegi generáció. De beszéljünk arról, hogy a váltakozó áram beszerzése közelebb áll a gyakorlathoz.

Váltakozó áram előállításának módszerei

Tegyük fel, hogy van egy vezetőképes anyagból készült keretünk. Helyezzük mágneses térbe. A fent említett képlet szerint, ha a keret forogni kezd, elektromos áram fog átfolyni rajta. Ennek a keretnek a végein egyenletes forgással váltakozó szinuszos áramot kapunk.

Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a forgástengely menti helyzettől függően a keretet különböző számú erővonal hatol át. Ennek megfelelően az EMF érték indukálása nem egyenletesen történik, hanem a keret helyzetének megfelelően, valamint ennek az értéknek az előjele szerint. Mit látsz a fenti grafikonon. Amikor a keret mágneses térben forog, mind a váltakozó áram frekvenciája, mind az EMF értéke a keret kivezetésein függ a forgási sebességtől. Egy bizonyos EMF érték fix frekvencián történő eléréséhez több fordulatot kell tenni. Így kiderül, hogy nem keret, hanem tekercs.

Váltakozó áramot kaphat ipari méretekben a fent leírt módon. A gyakorlatban a generátoros erőműveket széles körben használják. Ez szinkron generátorokat használ. Mivel így könnyebb szabályozni az AC EMF frekvenciáját és nagyságát, és sokszor ellenállnak a rövid távú áram túlterhelésnek.

Az erőművekben a fázisok számától függően háromfázisú generátorokat használnak. Ez egy kompromisszumos megoldás a rotációs kialakítás gazdasági megvalósíthatóságához és műszaki követelményéhez mágneses mező az elektromos motorok működéséhez, amelyek az összes elektromos berendezés oroszlánrészét teszik ki ipar.

A rotort meghajtó erőtől függően a pólusok száma eltérő lehet. Ha a forgórész 3000 fordulat / perc sebességgel forog, akkor 50 Hz-es ipari frekvenciájú váltakozó áram eléréséhez 2 pólusú generátorra van szükség, 1500 fordulat / perc sebességhez - 4 pólusú és így tovább. Az alábbi képeken egy szinkron típusú generátort látunk.

A forgórészen tekercsek vagy mezőtekercsek vannak, az áramot a generátor-gerjesztőből (DC Generator - GPT) vagy a félvezető gerjesztőből táplálják a kefekészüléken keresztül. A kefék a kollektoros gépekkel ellentétben a gyűrűkön helyezkednek el, aminek következtében a tekercsek mágneses tere a gerjesztés nem irányában és előjelében, hanem nagyságrendjében változik - áramszabályozáskor kórokozó. Így automatikusan kiválasztódnak az optimális feltételek a generátor működési módjának fenntartásához.

Így ipari méretekben váltakozó áramot lehetett előállítani az elektromágneses indukció jelenségén alapuló módszerrel, nevezetesen háromfázisú generátorok segítségével. A mindennapi életben egyfázisú és háromfázisú generátorokat is használnak. Ez utóbbiakat építési munkákhoz ajánlott megvásárolni. Az a tény, hogy számos elektromos szerszám és szerszámgép három fázisban működhet. Ezek különféle betonkeverők, körfűrészek villanymotorjai, és az erős hegesztőgépeket is háromfázisú hálózat táplálja. Sőt, a szinkron generátorok alkalmasak az ilyen feladatokra, az aszinkron generátorok nem alkalmasak - a nagy indítóáramú eszközök gyenge teljesítménye miatt. Az aszinkron háztartási erőművek alkalmasabbak magánházak és nyaralók tartalék áramellátására.

Elektronikus átalakítók

Azonban nem mindig ésszerű vagy kényelmes benzines vagy dízel háztartási erőművek használata. Van egy kiút - egyfázisú vagy háromfázisú váltakozó elektromos áram beszerzése közvetlen áramról. Ehhez használjon átalakítókat vagy, ahogyan ezeket invertereknek is nevezik.

Az inverter olyan eszköz, amely átalakítja az elektromos áram mennyiségét és típusát. Az üzletekben 12-220 vagy 24-220 voltos invertereket találhat. Ennek megfelelően ezeket az eszközöket állandó 12 vagy 24 voltos feszültségű 220 V-os váltóárammá alakítják 50 Hz frekvenciájú. Az alábbiakban látható a legegyszerűbb hasonló konverter diagramja, amely az IR2153 félhíd konverter illesztőprogramján alapul.

Egy ilyen áramkör módosított szinuszhullámot hoz létre a kimeneten. Nem teljesen alkalmas induktív terhelések, például motorok és fúrók táplálására. De ha nem is folyamatosan, akkor teljesen lehetséges egy ilyen egyszerű invertert használni.

A tisztán szinuszos kimenetű DC-AC konverterek lényegesen drágábbak, áramköreik pedig sokkal bonyolultabbak.

Fontos! Ha olcsó alaplapmodulokat vásárol az aliexpresstől, ne hagyatkozzon tiszta szinuszra vagy 50 Hz-es frekvenciára. A legtöbb ilyen eszköz nagyfrekvenciás áramot biztosít 220 V feszültséggel. Különféle fűtőtestek és izzólámpák táplálására használható.

Röviden tárgyaltuk a váltakozó áram otthoni és ipari méretekben történő megszerzésének elveit. Ennek a folyamatnak a fizikája közel 200 éve ismert, ennek ellenére Nikola Tesla volt az elektromos energia beszerzési módszerének fő népszerűsítője a 19. század végén - a 20. század első felében. A legtöbb modern otthoni és ipari berendezés az elnevezett váltóáram tápellátására összpontosít.

Végül javasoljuk, hogy nézzen meg egy videót, amely egyértelműen bemutatja a generátor működését:

Valószínűleg nem tudod:

• Mi a különbség a váltakozó áram és az egyenáram között
• A feszültség csökkentésének módjai
• Hogyan szerezzünk áramot a földből