Å få vekselstrøm: metoder og grunnleggende definisjoner

Vekselstrøm er foreløpig den eneste måten å billig overføre strøm over avstander. Den overgår likestrøm i en rekke parametere, inkludert den enkle transformasjonen. I denne artikkelen vil vi fortelle deg hvordan du får vekselstrøm i hverdagen og på jobben.

Elektromagnetisk induksjon og Faradays lov

Michael Faraday i 1831 oppdaget et mønster som senere ble oppkalt etter ham - Faradays lov. I sine eksperimenter brukte han 2 installasjoner. Den første besto av en metallkjerne med to viklede og usammenkoblede ledere. Da han koblet en av dem til en strømkilde, rykket pilen på galvanometeret koblet til den andre lederen. Slik ble påvirkningen av et magnetfelt på bevegelsen til ladede partikler i en leder bevist.

Den andre innstillingen er Faraday-disken. Det er en metallskive som det er koblet to glideledere til, som igjen er koblet til et galvanometer. Skiven roteres nær magneten, og når den roteres på galvanometeret, avbøyer pilen seg også.

Så konklusjonen av disse eksperimentene var en formel som forbinder passasjen til en leder gjennom kraftlinjene til magnetfeltet.

Her: E er induksjons-EMF, N er antall omdreininger til lederen, som beveges i et magnetfelt, dF / dt er endringshastigheten til den magnetiske fluksen i forhold til lederen.

I praksis bruker de også en formel som kan brukes til å bestemme EMF gjennom størrelsen på den magnetiske induksjonen.

e = B * l * v * sinα

Hvis vi husker formelen som forbinder magnetisk fluks og magnetisk induksjon, kan vi anta hvordan formelen ovenfor ble utledet.

Ф = B * S * cosα

Slik ble dagens generasjon født. Men la oss snakke om hvordan å få vekselstrøm er nærmere praksis.

Metoder for å oppnå vekselstrøm

La oss si at vi har en ramme laget av et ledende materiale. La oss plassere den i et magnetfelt. I henhold til formelen nevnt ovenfor, hvis rammen begynner å rotere, vil en elektrisk strøm flyte gjennom den. Med jevn rotasjon i endene av denne rammen vil det oppnås en sinusformet vekselstrøm.

Dette skyldes det faktum at rammen, avhengig av posisjonen langs rotasjonsaksen, penetreres av et annet antall kraftlinjer. Følgelig induseres EMF-verdien ikke jevnt, men i henhold til posisjonen til rammen, så vel som tegnet på denne verdien. Hva ser du på grafen over. Når rammen roterer i et magnetfelt, avhenger både frekvensen av vekselstrømmen og verdien av EMF ved terminalene på rammen av rotasjonshastigheten. For å oppnå en viss EMF-verdi ved en fast frekvens, gjøres det flere svinger. Dermed viser det seg ikke en ramme, men en spole.

Du kan få vekselstrøm i industriell skala på samme måte som beskrevet ovenfor. I praksis er kraftverk med dynamo mye brukt. Dette bruker synkrone generatorer. Siden det på denne måten er lettere å kontrollere både frekvensen og størrelsen på AC EMF, og de tåler kortvarige strømoverbelastninger mange ganger.

I henhold til antall faser brukes trefasegeneratorer i kraftverk. Dette er en kompromissløsning knyttet til den økonomiske gjennomførbarheten og tekniske kravet til å opprette en roterende magnetfelt for drift av elektriske motorer, som utgjør brorparten av alt elektrisk utstyr i industri.

Avhengig av hva slags kraft som driver rotoren, kan antall poler være forskjellig. Hvis rotoren roterer med en hastighet på 3000 rpm, er det nødvendig med en generator med 2 poler for å oppnå en vekselstrøm med en industriell frekvens på 50 Hz, for 1500 rpm - med 4 poler, og så videre. På bildene nedenfor ser du en generatorenhet av synkrontype.

Det er spoler eller en feltvikling på rotoren, strømmen tilføres den fra generator-exciteren (DC Generator - GPT) eller fra halvleder-exciteren gjennom børsteapparatet. Børstene er plassert på ringene, i motsetning til samlemaskinene, som et resultat av at magnetfeltet til viklingene eksitasjonen endres ikke i retning og fortegn, men endres i størrelse - ved regulering av strømmen patogen. Dermed velges de optimale forholdene automatisk for å opprettholde driftsmodusen til dynamoen.

Så det var mulig å oppnå vekselstrøm i industriell skala ved hjelp av en metode basert på fenomenene elektromagnetisk induksjon, nemlig ved hjelp av trefasegeneratorer. I hverdagen brukes både enfase- og trefasegeneratorer. Sistnevnte anbefales å kjøpes for byggearbeid. Faktum er at et stort antall elektriske verktøy og maskinverktøy kan operere i tre faser. Dette er elektriske motorer av forskjellige betongblandere, sirkelsager og kraftige sveisemaskiner som også drives av et trefasenettverk. Dessuten er synkrone generatorer egnet for slike oppgaver, asynkrone generatorer er ikke egnet - på grunn av deres dårlige ytelse med enheter som har store startstrømmer. Asynkrone husholdningskraftverk er mer egnet for reservestrømforsyning av private hus og sommerhus.

Elektroniske omformere

Det er imidlertid ikke alltid rasjonelt eller praktisk å bruke bensin- eller dieselhusholdningskraftverk. Det er en vei ut - å få en enfaset eller trefaset vekselstrøm fra direkte. For å gjøre dette, bruk omformere eller, som de også kalles invertere.

En inverter er en enhet som konverterer mengden og typen elektrisk strøm. I butikkene kan du finne omformere 12-220 eller 24-220 Volt. Følgelig konverteres disse enhetene til konstant 12 eller 24 volt til 220V vekselstrøm med en frekvens på 50Hz. Et diagram over den enkleste lignende omformeren basert på driveren for IR2153 halvbro-omformeren er vist nedenfor.

En slik krets produserer en modifisert sinusbølge ved utgangen. Den er ikke helt egnet for å drive induktive belastninger som motorer og bor. Men hvis ikke på løpende basis, så er det fullt mulig å bruke en så enkel omformer.

DC-til-AC-omformere med en ren sinusformet utgang er betydelig dyrere og kretsene deres er mye mer komplekse.

Viktig! Når du kjøper billige brettmoduler fra aliexpress, ikke stol på enten ren sinus eller 50Hz frekvens. De fleste av disse enhetene gir høyfrekvent strøm med en spenning på 220V. Den kan brukes til å drive ulike varmeovner og glødelamper.

Vi har kort diskutert prinsippene for å oppnå vekselstrøm hjemme og i industriell skala. Fysikken til denne prosessen har vært kjent i nesten 200 år, likevel var Nikola Tesla den viktigste popularisatoren av denne metoden for å skaffe elektrisk energi på slutten av 1800 - første halvdel av 1900-tallet. Mest moderne hjemme- og industriutstyr er fokusert på bruk av navngitt vekselstrøm for strømforsyning.

Til slutt anbefaler vi å se en video som tydelig viser hvordan dynamoen fungerer:

Du vet sannsynligvis ikke:

• Hva er forskjellen mellom vekselstrøm og likestrøm
• Måter å senke spenningen på
• Hvordan få strøm fra bakken