Kintamosios srovės gavimas: metodai ir pagrindiniai apibrėžimai

Kintamoji srovė šiuo metu yra vienintelis būdas pigiai perduoti elektros energiją dideliais atstumais. Jis pranoksta nuolatinę srovę daugeliu parametrų, įskaitant transformacijos paprastumą. Šiame straipsnyje mes jums pasakysime, kaip gauti kintamą elektros srovę kasdieniame gyvenime ir darbe.

Elektromagnetinė indukcija ir Faradėjaus dėsnis

Michaelas Faradėjus 1831 m. atrado modelį, kuris vėliau buvo pavadintas jo vardu. Faradėjaus dėsnis. Savo eksperimentuose jis panaudojo 2 instaliacijas. Pirmąjį sudarė metalinė šerdis su dviem suvyniotais ir nesujungtais laidininkais. Kai jis vieną iš jų prijungė prie maitinimo šaltinio, galvanometro, prijungto prie antrojo laidininko, rodyklė susitraukė. Taip buvo įrodyta magnetinio lauko įtaka įkrautų dalelių judėjimui laidininke.

Antrasis nustatymas yra Faradėjaus diskas. Tai metalinis diskas, prie kurio prijungti du slankiojantys laidininkai, kurie savo ruožtu sujungti su galvanometru. Diskas sukamas šalia magneto, o sukant ant galvanometro rodyklė taip pat nukrypsta.

Taigi, šių eksperimentų išvada buvo formulė, jungianti laidininko praėjimą per magnetinio lauko jėgos linijas.

Čia: E yra indukcijos EMF, N yra laidininko, kuris juda magnetiniame lauke, apsisukimų skaičius, dF / dt yra magnetinio srauto kitimo greitis laidininko atžvilgiu.

Praktiškai jie taip pat naudoja formulę, pagal kurią galima nustatyti EML pagal magnetinės indukcijos dydį.

e = B * l * v * sinα

Jei prisiminsime formulę, jungiančią magnetinį srautą ir magnetinę indukciją, galime manyti, kaip buvo gauta aukščiau pateikta formulė.

Ф = B * S * cosα

Taip gimė dabartinė karta. Bet pakalbėkime apie tai, kaip kintamosios srovės gavimas yra arčiau praktikos.

Kintamosios srovės gavimo būdai

Tarkime, kad turime rėmą iš laidžios medžiagos. Įdėkime jį į magnetinį lauką. Pagal aukščiau paminėtą formulę, jei rėmas pradės suktis, juo tekės elektros srovė. Tolygiai sukantis šio rėmo galuose, bus gaunama kintamoji sinusoidinė srovė.

Taip yra dėl to, kad, priklausomai nuo padėties išilgai sukimosi ašies, rėmą prasiskverbia skirtingas jėgos linijų skaičius. Atitinkamai, EMF reikšmė indukuojama ne tolygiai, o pagal rėmo padėtį, taip pat šios reikšmės ženklą. Ką matote aukščiau esančiame grafike. Kai rėmas sukasi magnetiniame lauke, nuo sukimosi greičio priklauso ir kintamosios srovės dažnis, ir EMF reikšmė rėmo gnybtuose. Norint pasiekti tam tikrą EMF vertę fiksuotu dažniu, daroma daugiau posūkių. Taigi, pasirodo, ne rėmas, o ritė.

Kintamąją srovę galite gauti pramoniniu mastu taip pat, kaip aprašyta aukščiau. Praktikoje plačiai naudojamos elektrinės su generatoriais. Tam naudojami sinchroniniai generatoriai. Kadangi tokiu būdu lengviau valdyti kintamosios srovės EMF dažnį ir dydį, be to, jie gali daug kartų atlaikyti trumpalaikes srovės perkrovas.

Pagal fazių skaičių elektrinėse naudojami trifaziai generatoriai. Tai kompromisinis sprendimas, susijęs su ekonominiu pagrįstumu ir techniniu reikalavimu sukurti besisukantį magnetinis laukas, skirtas elektros varikliams, kurie sudaro liūto dalį visos elektros įrangos industrija.

Priklausomai nuo jėgos, kuri varo rotorių, polių skaičius gali būti skirtingas. Jei rotorius sukasi 3000 aps./min. greičiu, tai norint gauti kintamąją srovę, kurios pramoninis dažnis yra 50 Hz, reikalingas generatorius su 2 poliais, 1500 aps./min. - su 4 poliais ir pan. Toliau pateiktose nuotraukose matote sinchroninio tipo generatoriaus įrenginį.

Ant rotoriaus yra ritės arba lauko apvija, srovė į jį tiekiama iš generatoriaus-žadintuvo (DC Generator - GPT) arba iš puslaidininkinio žadintuvo per šepečio aparatą. Šepečiai yra ant žiedų, priešingai nei kolektorių mašinos, dėl to apvijų magnetinis laukas sužadinimas nesikeičia kryptimi ir ženklu, o keičiasi dydžiu - reguliuojant srovę patogenas. Taigi automatiškai parenkamos optimalios sąlygos generatoriaus darbo režimui palaikyti.

Taigi, buvo galima gauti kintamąją srovę pramoniniu mastu metodu, pagrįstu elektromagnetinės indukcijos reiškiniais, būtent naudojant trifazius generatorius. Kasdieniame gyvenime naudojami tiek vienfaziai, tiek trifaziai generatoriai. Pastaruosius rekomenduojama įsigyti atliekant statybos darbus. Faktas yra tas, kad daugelis elektrinių įrankių ir staklių gali veikti trimis etapais. Tai įvairių betono maišytuvų elektros varikliai, diskiniai pjūklai, o galingi suvirinimo aparatai taip pat maitinami trifaziu tinklu. Be to, sinchroniniai generatoriai yra tinkami tokioms užduotims atlikti, asinchroniniai generatoriai netinka - dėl prasto veikimo su įrenginiais, kurie turi dideles paleidimo sroves. Asinchroninės buitinės elektrinės labiau tinka privačių namų ir vasarnamių rezerviniam maitinimui.

Elektroniniai keitikliai

Tačiau ne visada racionalu ar patogu naudoti benzinines ar dyzelines buitines elektrines. Yra išeitis - gauti vienfazę arba trifazę kintamąją elektros srovę iš tiesioginės. Norėdami tai padaryti, naudokite keitiklius arba, kaip jie taip pat vadinami inverteriais.

Inverteris yra prietaisas, kuris konvertuoja elektros srovės kiekį ir tipą. Parduotuvėse galite rasti 12-220 arba 24-220 voltų inverterius. Atitinkamai šie įrenginiai į nuolatinę 12 arba 24 voltų įtampą konvertuojami į 220 V kintamąją srovę, kurios dažnis yra 50 Hz. Žemiau parodyta paprasčiausio panašaus keitiklio schema, pagrįsta IR2153 pusiau tilto keitiklio tvarkykle.

Tokia grandinė išvestyje sukuria modifikuotą sinusinę bangą. Jis ne visai tinka indukcinėms apkrovoms, tokioms kaip varikliai ir grąžtai, maitinti. Bet jei ne nuolat, tai visiškai įmanoma naudoti tokį paprastą keitiklį.

DC-AC keitikliai su gryna sinusoidine išvestimi yra žymiai brangesni, o jų grandinės yra daug sudėtingesnės.

Svarbu! Pirkdami pigius plokštės modulius iš aliexpress, nepasikliaukite grynu sinuso ar 50 Hz dažniu. Dauguma šių įrenginių tiekia aukšto dažnio srovę, kurios įtampa yra 220 V. Jis gali būti naudojamas įvairiems šildytuvams ir kaitrinėms lempoms maitinti.

Trumpai aptarėme kintamosios srovės gavimo namuose ir pramoniniu mastu principus. Šio proceso fizika žinoma jau beveik 200 metų, tačiau Nikola Tesla buvo pagrindinis šio elektros energijos gavimo metodo populiarintojas XIX amžiaus pabaigoje – XX amžiaus pirmoje pusėje. Dauguma šiuolaikinių namų ir pramoninių įrenginių yra orientuoti į vardinės kintamosios srovės naudojimą elektros tiekimui.

Galiausiai rekomenduojame žiūrėti vaizdo įrašą, kuriame aiškiai parodyta, kaip veikia generatorius:

Jūs tikriausiai nežinote:

• Kuo skiriasi kintamoji ir nuolatinė srovė
• Būdai sumažinti įtampą
• Kaip gauti elektros energiją iš žemės