Alternatif akım alma: yöntemler ve temel tanımlar

Alternatif akım şu anda elektriği uzak mesafelere ucuza iletmenin tek yoludur. Dönüşüm kolaylığı da dahil olmak üzere bir dizi parametrede doğru akımı aşar. Bu yazıda size günlük yaşamda ve işte alternatif elektrik akımının nasıl alınacağını anlatacağız.

Elektromanyetik indüksiyon ve Faraday yasası

1831'de Michael Faraday, daha sonra onun adıyla anılacak bir kalıp keşfetti - Faraday yasası. Deneylerinde 2 enstalasyon kullanmıştır. Birincisi, iki sargılı ve bağlantısız iletkenli bir metal çekirdekten oluşuyordu. Birini bir güç kaynağına bağladığında ikinci iletkene bağlı galvanometrenin oku seğirdi. Manyetik alanın iletkendeki yüklü parçacıkların hareketi üzerindeki etkisi bu şekilde kanıtlandı.

İkinci ayar Faraday diskidir. Bir galvanometreye bağlanan iki kayar iletkenin bağlı olduğu metal bir disktir. Disk, mıknatısın yanında döndürülür ve galvanometre üzerinde dönerken ok da sapar.

Dolayısıyla, bu deneylerin sonucu, bir iletkenin geçişini manyetik alanın kuvvet çizgileri boyunca birbirine bağlayan bir formüldü.

Burada: E, indüksiyonun EMF'sidir, N, bir manyetik alanda hareket eden iletkenin dönüş sayısıdır, dF / dt, iletkene göre manyetik akının değişim hızıdır.

Pratikte, manyetik indüksiyonun büyüklüğü aracılığıyla EMF'yi belirlemek için kullanılabilecek bir formül de kullanırlar.

e = B * l * v * sinα

Manyetik akı ile manyetik indüksiyonu birleştiren formülü hatırlarsak, yukarıdaki formülün nasıl türetildiğini varsayabiliriz.

Ф = B * S * cosα

Şimdiki nesil böyle doğdu. Ancak alternatif akımın uygulamaya nasıl daha yakın olduğundan bahsedelim.

Alternatif akım elde etme yöntemleri

Diyelim ki iletken bir malzemeden yapılmış bir çerçevemiz var. Onu bir manyetik alana yerleştirelim. Yukarıda belirtilen formüle göre, çerçeve dönmeye başlarsa, içinden bir elektrik akımı geçecektir. Bu çerçevenin uçlarında üniform dönüş ile alternatif bir sinüzoidal akım elde edilecektir.

Bunun nedeni, dönme ekseni boyunca konuma bağlı olarak, çerçeveye farklı sayıda kuvvet çizgisi tarafından girilmesidir. Buna göre, EMF değeri tek tip olarak değil, çerçevenin konumuna ve bu değerin işaretine göre indüklenir. Yukarıdaki grafikte ne görüyorsunuz? Çerçeve bir manyetik alanda döndüğünde, hem alternatif akımın frekansı hem de çerçevenin terminallerindeki EMF değeri dönüş hızına bağlıdır. Sabit bir frekansta belirli bir EMF değerine ulaşmak için daha fazla dönüş yapılır. Böylece bir çerçeve değil, bir bobin ortaya çıkıyor.

Yukarıda açıklandığı gibi endüstriyel ölçekte alternatif akım elde edebilirsiniz. Uygulamada, alternatörlü enerji santralleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu senkron jeneratörler kullanır. Bu şekilde AC EMF'nin hem frekansını hem de büyüklüğünü kontrol etmek daha kolay olduğundan ve kısa süreli akım aşırı yüklerine birçok kez dayanabilirler.

Santrallerde faz sayısına göre üç fazlı jeneratörler kullanılmaktadır. Bu, dönen bir sistem yaratmanın ekonomik fizibilitesi ve teknik gerekliliği ile ilgili bir uzlaşma çözümüdür. tüm elektrikli ekipmanların aslan payını oluşturan elektrik motorlarının çalışması için manyetik alan sanayi.

Rotoru hareket ettiren kuvvetin türüne bağlı olarak kutup sayısı farklı olabilir. Rotor 3000 rpm hızında dönüyorsa, 50 Hz endüstriyel frekansta alternatif bir akım elde etmek için 1500 rpm - 4 kutuplu vb. 2 kutuplu bir jeneratör gerekir. Aşağıdaki resimlerde senkron tip bir jeneratör cihazı görüyorsunuz.

Rotor üzerinde bobinler veya bir alan sargısı vardır, akım ona jeneratör-uyarıcıdan (DC Jeneratör - GPT) veya yarı iletken uyarıcıdan fırça aparatı aracılığıyla sağlanır. Fırçalar, toplayıcı makinelerin aksine halkaların üzerine yerleştirilmiştir, bunun sonucunda sargıların manyetik alanı uyarma yön ve işarette değişmez, ancak büyüklükte değişir - akımı düzenlerken patojen. Böylece, alternatörün çalışma modunu korumak için en uygun koşullar otomatik olarak seçilir.

Böylece, elektromanyetik indüksiyon fenomenine dayanan bir yöntemle, yani üç fazlı jeneratörlerin yardımıyla endüstriyel ölçekte alternatif akım elde etmek mümkün oldu. Günlük yaşamda hem tek fazlı hem de üç fazlı jeneratörler kullanılır. İkincisinin inşaat işleri için satın alınması tavsiye edilir. Gerçek şu ki, çok sayıda elektrikli alet ve takım tezgahı üç fazda çalışabilir. Bunlar çeşitli beton mikserlerinin elektrik motorları, dairesel testereler ve güçlü kaynak makineleri de üç fazlı bir ağ tarafından desteklenmektedir. Ayrıca, senkron jeneratörler bu tür görevler için uygundur, asenkron jeneratörler uygun değildir - çünkü büyük başlangıç ​​akımlarına sahip cihazlarda düşük performansları vardır. Asenkron ev enerji santralleri, özel evlerin ve yazlık evlerin yedek güç kaynağı için daha uygundur.

Elektronik dönüştürücüler

Ancak, benzinli veya dizel ev tipi elektrik santralleri kullanmak her zaman rasyonel veya uygun değildir. Bir çıkış yolu var - doğrudan tek fazlı veya üç fazlı alternatif elektrik akımı elde etmek. Bunu yapmak için dönüştürücüler kullanın veya bunlara invertör de denir.

İnverter, elektrik akımının miktarını ve türünü dönüştüren bir cihazdır. Mağazalarda 12-220 veya 24-220 Volt inverterler bulabilirsiniz. Buna göre bu cihazlar sabit 12 veya 24 volta 50Hz frekansta 220V alternatif akıma dönüştürülür. IR2153 yarım köprü dönüştürücü için sürücüye dayalı en basit benzer dönüştürücünün şeması aşağıda gösterilmiştir.

Böyle bir devre, çıkışta değiştirilmiş bir sinüs dalgası üretir. Motorlar ve matkaplar gibi endüktif yüklere güç sağlamak için pek uygun değildir. Ancak sürekli değilse, bu kadar basit bir invertör kullanmak oldukça mümkündür.

Saf sinüzoidal çıkışlı DC-AC dönüştürücüler önemli ölçüde daha pahalıdır ve devreleri çok daha karmaşıktır.

Önemli! Aliexpress'ten ucuz kart modülleri satın alırken, saf sinüs veya 50Hz frekansına güvenmeyin. Bu cihazların çoğu, 220V'luk bir voltajla yüksek frekanslı akım sağlar. Çeşitli ısıtıcılara ve akkor lambalara güç sağlamak için kullanılabilir.

Evde ve endüstriyel ölçekte alternatif akım elde etme ilkelerini kısaca tartıştık. Bu sürecin fiziği neredeyse 200 yıldır biliniyor; yine de Nikola Tesla, 19. yüzyılın sonlarında - 20. yüzyılın ilk yarısında elektrik enerjisi elde etmek için bu yöntemin ana popülerleştiricisiydi. Çoğu modern ev ve endüstriyel ekipman, güç kaynağı için adlandırılmış alternatif akımın kullanımına odaklanmıştır.

Son olarak, alternatörün nasıl çalıştığını açıkça gösteren bir video izlemenizi öneririz:

Muhtemelen bilmiyorsunuz:

• Alternatif akım ve doğru akım arasındaki fark nedir
• Voltajı düşürmenin yolları
• Yerden elektrik nasıl alınır