Dari mana datangnya elektrik? Bagaimanakah arus muncul dalam soket kami? Mengapakah alternator kereta menghasilkan arus ulang alik? Bagaimana arus elektrik dijana

Sepuluh kali sehari, menghidupkan dan mematikan lampu dan menggunakan peralatan rumah, kita langsung tidak memikirkan dari mana datangnya elektrik dan apakah sifatnya. Jelas, sudah tentu, mengikut talian kuasa ( talian kuasa) ia datang dari loji kuasa terdekat, tetapi ini adalah idea yang sangat terhad tentang dunia di sekeliling kita. Tetapi jika penjanaan elektrik di seluruh dunia terhenti sekurang-kurangnya beberapa hari, angka kematian akan diukur dalam ratusan juta.

Bagaimanakah arus dijana?

Dari kursus fizik kita tahu bahawa:

• Semua jirim terdiri daripada atom, zarah terkecil.
• Elektron beredar dalam orbit mengelilingi nukleus atom, ia mempunyai cas negatif.
• Nukleus mengandungi proton bercas positif.
• Biasanya, sistem ini berada dalam keadaan keseimbangan.

Tetapi jika sekurang-kurangnya satu atom kehilangan hanya satu elektron:

1. Cajnya menjadi positif.
2. Atom yang bercas positif akan mula menarik elektron ke arah dirinya sendiri, disebabkan oleh perbezaan cas.
3. Untuk mendapatkan elektron yang hilang untuk diri sendiri, ia perlu "dipetik" dari orbit seseorang.
4. Akibatnya, satu lagi atom akan bercas positif dan semuanya akan berulang, bermula dari titik pertama.
5. Kitaran sedemikian akan membawa kepada pembentukan litar elektrik dan pengagihan arus linear.

Jadi dari sudut pandangan fizik nuklear, semuanya sangat mudah, atom cuba mendapatkan apa yang paling kurang, dan dengan itu memulakan reaksi .

"Zaman keemasan" elektrik

Manusia menyesuaikan undang-undang alam semesta dengan keperluannya agak baru-baru ini. Dan ia berlaku kira-kira dua abad yang lalu, apabila seorang pencipta bernama Volt membangunkan bateri pertama yang mampu mengekalkan cas kuasa yang mencukupi untuk masa yang lama.

Percubaan untuk menggunakan arus untuk kepentingan mereka sendiri mempunyai sejarah kuno. Penggalian arkeologi telah menunjukkan bahawa walaupun di tempat perlindungan Rom, dan kemudian di gereja Kristian pertama, terdapat "bateri" kraftangan yang diperbuat daripada tembaga, yang memberikan voltan yang minimum. Sistem sedemikian disambungkan ke mezbah atau kandangnya, dan sebaik sahaja orang yang beriman menyentuh struktur itu, dia segera menerima " percikan ilahi". Sebaliknya, ini adalah ciptaan seorang tukang daripada amalan yang meluas, tetapi hakikatnya ingin tahu, dalam apa jua keadaan.

Abad kedua puluh telah menjadi ledakan kuasa:

1. Bukan sahaja jenis penjana dan bateri baru muncul, tetapi juga konsep unik untuk pengeluaran tenaga ini telah dibangunkan.
2. Selama beberapa dekad, peralatan elektrik telah memasuki kehidupan setiap orang di planet ini.
3. Tidak ada negara yang tinggal, kecuali negara yang paling kurang maju, di mana loji kuasa dan diadakan talian kuasa.
4. Semua kemajuan selanjutnya adalah berdasarkan kemungkinan elektrik dan peranti yang berfungsi daripadanya.
5. Era pengkomputeran telah menjadikan seseorang ketagih dengan semasa, dalam erti kata yang sebenar.

Bagaimana untuk mendapatkan elektrik?

Membayangkan seseorang sebagai penagih dadah yang kerap memerlukan "dos elektrik yang memberi nyawa" adalah sedikit naif, tetapi cuba untuk menghilangkan tenaga sepenuhnya di rumah anda dan hidup dengan tenang selama sekurang-kurangnya sehari. Keputusasaan boleh membuatkan anda mengingati cara asal mengekstrak arus. Dalam amalan, ini tidak berguna kepada sesiapa sahaja, tetapi mungkin beberapa Volt akan menyelamatkan nyawa atau membantu menarik perhatian kanak-kanak:

• Bateri mati telefon boleh disapu pada pakaian, seluar jeans atau sweater bulu akan sesuai. Elektrik statik tidak akan bertahan lama, tetapi ia sekurang-kurangnya sesuatu.
• Jika ada berdekatan air laut, anda boleh tuangkannya ke dalam dua balang atau gelas, sambungkannya dengan dawai tembaga, selepas membungkus kedua-dua hujungnya dengan kerajang. Sudah tentu, untuk semua ini, sebagai tambahan kepada air masin, anda juga memerlukan bekas, tembaga dan kerajang. Bukan pilihan terbaik untuk situasi yang melampau.
• Jauh lebih realistik paku besi dan alat loyang kecil. Dua keping logam harus digunakan sebagai anod dan katod - paku di pokok terdekat, tembaga di dalam tanah. Tarik sebarang benang di antara mereka, reka bentuk yang mudah akan memberikan kira-kira satu Volt.
• Jika menggunakan logam berharga- emas dan perak, ia akan menjadi mungkin untuk mencapai ketegangan yang lebih besar.

Bagaimana untuk menjimatkan elektrik?

Menjimatkan elektrik boleh mempunyai sebab yang berbeza - keinginan untuk menyelamatkan alam sekitar, percubaan untuk mengurangkan bil bulanan, atau sesuatu yang lain. Tetapi kaedahnya sentiasa hampir sama:

Ia tidak semestinya perlu mengehadkan diri anda dalam sesuatu untuk mengurangkan kos. Terdapat satu lagi petua yang baik - cabut plag semua peralatan semasa anda tidak menggunakannya.

Peti sejuk, sudah tentu, tidak dikira. Walaupun berada dalam mod "siap sedia", peralatan menggunakan sejumlah elektrik. Tetapi jika anda berfikir walaupun seketika, anda boleh membuat kesimpulan bahawa anda tidak memerlukan hampir semua peranti untuk kebanyakan hari. Dan selama ini mereka teruskan membakar elektrik anda .

Teknologi moden juga bertujuan untuk mengurangkan tahap keseluruhan penggunaan elektrik. Apa yang sekurang-kurangnya bernilai mentol lampu penjimatan tenaga, yang boleh mengurangkan kos pencahayaan bilik, lima kali ganda. Nasihat untuk hidup dengan "jam matahari" mungkin kelihatan liar dan tidak masuk akal, tetapi telah lama terbukti bahawa pencahayaan buatan meningkatkan risiko kemurungan.

Bagaimanakah tenaga elektrik dijana?

Pergi ke butiran saintifik:

1. Arus muncul kerana kehilangan elektron oleh atom.
2. Atom bercas positif menarik zarah bercas negatif kepada dirinya sendiri.
3. Atom lain kehilangan elektronnya dari orbit dan sejarah berulang.
4. Ini menerangkan pergerakan terarah arus dan kehadiran vektor perambatan.

Tetapi secara umum elektrik dijana oleh loji kuasa. Mereka sama ada membakar bahan api, atau menggunakan tenaga pemisahan atom, atau mungkin juga menggunakan unsur semula jadi. Kita bercakap tentang panel solar, kincir angin dan loji kuasa.

Tenaga mekanikal atau haba yang terhasil, disebabkan oleh penjana, ditukar kepada arus. Ia terkumpul dalam bateri dan memasuki setiap rumah melalui talian kuasa.

Hari ini, tidak perlu mengetahui dari mana sumber elektrik untuk menikmati semua faedah yang disediakannya. Orang ramai telah lama berpindah dari intipati asal sesuatu dan perlahan-lahan mula melupakannya.

Video: dari mana datangnya elektrik?

Video ini dengan jelas akan menunjukkan laluan elektrik dari loji kuasa kepada kami, dari mana ia datang dan bagaimana ia memasuki rumah kami:

Penjana adalah peranti yang menukar tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik. Sebagai peraturan, mereka menghasilkan dua jenis arus elektrik - terus dan berselang-seli.

Penjana DC dan AC

Jika kita pertimbangkan penjana DC, maka strukturnya termasuk pemegun tetap dengan pemutar berputar dan belitan tambahan. Disebabkan pergerakan rotor, arus elektrik terhasil. Penjana DC digunakan terutamanya dalam industri keluli, kapal marin dan pengangkutan awam.

Alternator menjana tenaga dengan memutarkan rotor dalam medan magnet. Dengan memutarkan litar segi empat tepat mengelilingi medan magnet tetap, tenaga mekanikal ditukar kepada arus elektrik. Penjana jenis ini mempunyai kelebihan bahawa pemutar (elemen pemacu utama) berputar lebih cepat daripada alternator.

Penjana segerak dan tak segerak

Penjana arus ulang alik ialah segerak Dan tak segerak. Mereka berbeza antara satu sama lain dalam keupayaan mereka. Kami tidak akan mempertimbangkan secara terperinci prinsip operasi mereka, tetapi hanya memikirkan beberapa ciri.

Penjana segerak strukturnya lebih kompleks daripada tak segerak, ia menghasilkan arus yang lebih bersih dan pada masa yang sama mudah bertolak ansur dengan beban lebihan permulaan. Unit segerak sangat bagus untuk menyambungkan peralatan yang sensitif kepada penurunan voltan (komputer, TV dan pelbagai peranti elektronik). Selain itu, mereka melakukan kerja yang sangat baik dengan bekalan kuasa motor elektrik dan alatan kuasa.

Penjana tak segerak, kerana kesederhanaan reka bentuk, ia cukup tahan terhadap litar pintas. Atas sebab ini, ia digunakan untuk peralatan kimpalan kuasa dan alat kuasa. Peralatan berketepatan tinggi tidak boleh disambungkan kepada unit ini.

Penjana fasa tunggal dan tiga fasa

Ia perlu mengambil kira ciri yang berkaitan dengan jenis arus yang dihasilkan. fasa tunggal model mengeluarkan 220 V, tiga fasa- 380 V. Ini adalah parameter teknikal yang sangat penting yang perlu diketahui oleh setiap pembeli.

Model fasa tunggal dianggap paling biasa, kerana ia sering digunakan untuk keperluan domestik. Tiga fasa membolehkan anda membekalkan elektrik secara terus ke kemudahan perindustrian besar, bangunan dan seluruh kampung.

Sebelum membeli penjana, anda perlu mempunyai maklumat teknikal tertentu, memahami bagaimana ia berbeza, kerana ini akan membantu anda memilih model yang baik, khusus untuk keperluan anda, serta menyingkirkan masalah yang tidak perlu dan menjimatkan wang.

LLC "Kronvus-Selatan" menjual dan mengeluarkan , dan yang anda boleh beli dengan harga murah.

Penjana elektrik ialah mesin atau pemasangan yang direka untuk menukar tenaga bukan elektrik kepada tenaga elektrik: tenaga mekanikal kepada tenaga elektrik, tenaga kimia kepada tenaga elektrik, tenaga haba kepada tenaga elektrik, dll. tenaga kepada elektrik.

Ia boleh menjadi penjana mudah alih diesel atau petrol, penjana loji kuasa nuklear, penjana kereta, penjana buatan sendiri daripada motor elektrik tak segerak, atau penjana kelajuan rendah untuk kincir angin berkuasa rendah. Pada akhir artikel, kita akan melihat dua penjana yang paling biasa sebagai contoh, tetapi pertama-tama kita akan bercakap tentang cara ia berfungsi.

Satu cara atau yang lain, dari sudut pandangan fizikal, prinsip operasi setiap penjana mekanikal adalah sama: apabila, apabila garisan medan magnet melintasi konduktor, EMF aruhan timbul dalam konduktor ini. Sumber daya yang membawa kepada pergerakan bersama konduktor dan medan magnet boleh menjadi pelbagai proses, bagaimanapun, sebagai hasilnya, penjana sentiasa perlu menerima EMF dan arus untuk menggerakkan beban.

Prinsip operasi penjana elektrik - Hukum Faraday

Prinsip operasi penjana elektrik telah ditemui pada tahun 1831 oleh ahli fizik Inggeris Michael Faraday. Prinsip ini kemudiannya dipanggil hukum Faraday. Ia terletak pada hakikat bahawa apabila konduktor melintasi medan magnet secara berserenjang, perbezaan potensi timbul pada hujung konduktor ini.

Penjana pertama dibina oleh Faraday sendiri mengikut prinsip yang ditemuinya, ia adalah "cakera Faraday" - penjana unipolar di mana cakera tembaga berputar di antara kutub magnet ladam. Peranti memberikan arus yang ketara pada voltan rendah.

Kemudian didapati bahawa konduktor bertebat individu dalam penjana adalah jauh lebih berkesan dari sudut pandangan praktikal daripada cakera konduktif pepejal. Dan dalam penjana moden, ia adalah belitan wayar stator yang kini digunakan (dalam kes demonstrasi paling mudah, gegelung wayar).

Alternator

Sebilangan besar penjana moden adalah alternator segerak. Mereka mempunyai belitan angker pada stator, dari mana tenaga elektrik yang dihasilkan dialihkan. Penggulungan medan terletak pada pemutar, di mana arus terus dikenakan melalui sepasang gelang gelincir untuk mendapatkan medan magnet berputar daripada pemutar berputar.

Disebabkan fenomena aruhan elektromagnet, apabila pemutar berputar dari pemacu luaran (contohnya, dari enjin pembakaran dalaman), fluks magnetnya bersilang seterusnya setiap fasa belitan stator, dan dengan itu mendorong EMF di dalamnya.

Selalunya, terdapat tiga fasa, mereka secara fizikal disesarkan pada sauh relatif kepada satu sama lain sebanyak 120 darjah, jadi arus sinusoidal tiga fasa diperolehi. Fasa boleh disambungkan mengikut skema "bintang" atau "segi tiga" untuk mendapatkan.

Kekerapan EMF sinusoidal f adalah berkadar dengan kelajuan pemutar: f = np/60, di mana - p ialah bilangan pasangan tambah magnet pemutar, n ialah bilangan pusingan pemutar seminit. Lazimnya, kelajuan rotor maksimum ialah 3000 rpm. Jika anda menyambungkan penerus tiga fasa ke belitan stator penjana segerak sedemikian, anda akan mendapat penjana DC (ini adalah bagaimana, dengan cara ini, semua penjana kereta berfungsi).

Penjana Segerak Tiga Mesin

Sudah tentu, penjana segerak klasik mempunyai satu kelemahan yang serius - gelang gelincir dan berus bersebelahan dengannya terletak pada pemutar. Berus percikan dan haus akibat geseran dan hakisan elektrik. Ini tidak dibenarkan dalam suasana yang meletup. Oleh itu, penjana segerak bukan sentuhan, khususnya, tiga mesin, lebih biasa dalam penerbangan dan dalam penjana diesel.

Untuk peranti tiga mesin, tiga mesin dipasang dalam satu perumahan: pra-penguja, penguja dan penjana - pada aci biasa. Preexciter adalah penjana segerak, ia teruja oleh magnet kekal pada aci, voltan yang dihasilkannya digunakan pada belitan stator penguja.

Stator penguja bertindak pada belitan pada pemutar, disambungkan kepada penerus tiga fasa yang dipasang padanya, dari mana penggulungan pengujaan utama penjana dikuasakan. Penjana menjana arus dalam pemegunnya.

Penjana mudah alih gas, diesel dan petrol

Hari ini, ia adalah perkara biasa dalam isi rumah yang menggunakan enjin pembakaran dalaman sebagai enjin pemacu - enjin pembakaran dalaman yang menghantar putaran mekanikal ke pemutar penjana.

Penjana bahan api cecair mempunyai tangki bahan api, penjana gas perlu membekalkan bahan api melalui saluran paip supaya gas kemudiannya disalurkan ke dalam karburetor, di mana ia bertukar menjadi sebahagian daripada campuran bahan api.

Dalam semua kes, campuran bahan api dibakar dalam sistem omboh, menyebabkan aci engkol berputar. Ia serupa dengan cara enjin kereta berfungsi. Aci engkol memutarkan pemutar penjana segerak tanpa sentuh (alternator).

Andrey Povny

Ini ialah pergerakan tertib zarah bercas tertentu. Untuk cekap menggunakan potensi elektrik sepenuhnya, adalah perlu untuk memahami dengan jelas semua prinsip peranti dan operasi arus elektrik. Jadi, mari kita fikirkan apa itu kerja dan kuasa semasa.

Dari mana datangnya arus elektrik?

Walaupun kesederhanaan soalan yang jelas, hanya sedikit yang dapat memberikan jawapan yang boleh difahami kepadanya. Sudah tentu, pada masa kini, apabila teknologi berkembang pada kelajuan yang luar biasa, seseorang tidak terlalu memikirkan perkara asas seperti prinsip operasi arus elektrik. Dari mana datangnya elektrik? Pasti ramai yang akan menjawab "Well, from the socket, of course" atau sekadar mengangkat bahu. Sementara itu, adalah sangat penting untuk memahami bagaimana arus berfungsi. Ini harus diketahui bukan sahaja kepada saintis, tetapi juga kepada orang yang sama sekali tidak berkaitan dengan dunia sains, untuk perkembangan serba boleh umum mereka. Tetapi untuk dapat menggunakan prinsip operasi semasa dengan betul bukan untuk semua orang.

Jadi, pertama anda perlu memahami bahawa elektrik tidak timbul dari mana-mana: ia dihasilkan oleh penjana khas yang terletak di pelbagai loji kuasa. Terima kasih kepada kerja memutar bilah turbin, stim yang diperoleh hasil daripada pemanasan air dengan arang batu atau minyak menjana tenaga, yang kemudiannya ditukar menjadi elektrik dengan bantuan penjana. Penjana adalah sangat mudah: di tengah-tengah peranti adalah magnet yang besar dan sangat kuat, yang menyebabkan cas elektrik bergerak di sepanjang wayar tembaga.

Bagaimanakah elektrik sampai ke rumah kita?

Selepas sejumlah tertentu arus elektrik telah diperolehi dengan bantuan tenaga (terma atau nuklear), ia boleh dibekalkan kepada orang ramai. Bekalan elektrik sedemikian berfungsi seperti berikut: agar elektrik berjaya mencapai semua pangsapuri dan perusahaan, ia mesti "ditolak". Dan untuk ini anda perlu meningkatkan daya yang akan melakukannya. Ia dipanggil voltan arus elektrik. Prinsip operasi adalah seperti berikut: arus melalui pengubah, yang meningkatkan voltannya. Selanjutnya, arus elektrik mengalir melalui kabel yang dipasang jauh di bawah tanah atau pada ketinggian (kerana voltan kadang-kadang mencapai 10,000 volt, yang membawa maut kepada manusia). Apabila arus mencapai destinasinya, ia mesti sekali lagi melalui pengubah, yang kini akan mengurangkan voltannya. Ia kemudiannya melalui wayar untuk memasang perisai di bangunan pangsapuri atau bangunan lain.

Elektrik yang dibawa melalui wayar boleh digunakan terima kasih kepada sistem soket, menyambungkan perkakas rumah kepada mereka. Wayar tambahan dibawa di dinding, di mana arus elektrik mengalir, dan terima kasih kepadanya, pencahayaan dan semua peralatan di rumah berfungsi.

Apakah kerja semasa?

Tenaga yang dibawa oleh arus elektrik dengan sendirinya ditukar dari semasa ke semasa kepada cahaya atau haba. Sebagai contoh, apabila kita menghidupkan lampu, bentuk tenaga elektrik ditukar kepada cahaya.

Bercakap dalam bahasa yang boleh diakses, kerja arus adalah tindakan yang dihasilkan oleh elektrik itu sendiri. Selain itu, ia boleh dikira dengan mudah dengan formula. Berdasarkan undang-undang pemuliharaan tenaga, kita boleh membuat kesimpulan bahawa tenaga elektrik tidak hilang, ia telah berubah sepenuhnya atau sebahagiannya kepada bentuk lain, sambil mengeluarkan sejumlah haba. Haba ini adalah kerja arus apabila ia melalui konduktor dan memanaskannya (berlaku pertukaran haba). Beginilah rupa formula Joule-Lenz: A \u003d Q \u003d U * I * t (kerja adalah sama dengan jumlah haba atau hasil darab kuasa semasa dan masa semasa ia mengalir melalui konduktor).

Apakah maksud arus terus?

Arus elektrik terdiri daripada dua jenis: berselang-seli dan terus. Mereka berbeza kerana yang terakhir tidak mengubah arahnya, ia mempunyai dua pengapit (positif "+" dan negatif "-") dan sentiasa memulakan pergerakannya dari "+". Dan arus ulang alik mempunyai dua terminal - fasa dan sifar. Ia adalah kerana kehadiran satu fasa pada hujung konduktor itu juga dipanggil fasa tunggal.

Prinsip peranti arus ulang alik fasa tunggal dan arus elektrik langsung adalah berbeza sama sekali: tidak seperti langsung, arus ulang alik mengubah kedua-dua arahnya (membentuk aliran kedua-dua dari fasa ke arah sifar, dan dari sifar ke arah fasa), dan magnitudnya. . Jadi, sebagai contoh, arus ulang alik secara berkala mengubah nilai cajnya. Ternyata pada frekuensi 50 Hz (50 ayunan sesaat), elektron mengubah arah pergerakannya tepat 100 kali.

Di manakah arus terus digunakan?

Arus elektrik terus mempunyai beberapa ciri. Disebabkan fakta bahawa ia mengalir dengan ketat dalam satu arah, lebih sukar untuk mengubahnya. Elemen berikut boleh dianggap sebagai sumber arus terus:

• bateri (kedua-dua alkali dan asid);
• bateri konvensional yang digunakan dalam peralatan kecil;
• serta pelbagai peranti seperti penukar.

Operasi DC

Apakah ciri-ciri utamanya? Ini adalah kerja dan kuasa semasa, dan kedua-dua konsep ini sangat berkait rapat antara satu sama lain. Kuasa bermaksud kelajuan kerja setiap unit masa (setiap 1 s). Menurut undang-undang Joule-Lenz, kami memperoleh bahawa kerja arus elektrik terus adalah sama dengan hasil darab kekuatan arus itu sendiri, voltan dan masa semasa kerja medan elektrik selesai untuk memindahkan cas sepanjang konduktor.

Ini adalah bagaimana formula untuk mencari kerja arus, dengan mengambil kira undang-undang rintangan Ohm dalam konduktor, kelihatan seperti: A \u003d I 2 * R * t (kerja adalah sama dengan kuasa dua kekuatan semasa didarab dengan nilai rintangan konduktor dan sekali lagi didarab dengan nilai masa untuk kerja itu dilakukan).

Arus elektrik adalah jenis tenaga utama yang melakukan kerja berguna dalam semua bidang kehidupan manusia. Ia menggerakkan mekanisme yang berbeza, memberikan cahaya, memanaskan rumah dan menghidupkan pelbagai peranti yang memastikan kewujudan selesa kita di planet ini. Sesungguhnya, tenaga jenis ini adalah universal. Apa sahaja boleh diperoleh daripadanya, malah kemusnahan yang besar jika digunakan secara tidak wajar.

Tetapi ada masa apabila kesan elektrik masih wujud dalam alam semula jadi, tetapi tidak membantu manusia dalam apa cara sekalipun. Apa yang berubah sejak itu? Orang ramai mula mengkaji fenomena fizikal dan menghasilkan mesin yang menarik - penukar, yang, secara umum, membuat lompatan revolusioner dalam tamadun kita, membolehkan seseorang menerima satu tenaga dari yang lain.

Jadi orang ramai belajar menjana elektrik daripada logam biasa, magnet dan pergerakan mekanikal - itu sahaja. Penjana dibina mampu menghasilkan aliran tenaga yang besar, dikira dalam megawatt. Tetapi menarik bahawa prinsip operasi mesin ini tidak begitu rumit dan mungkin jelas walaupun kepada seorang remaja. Apa itu Mari cuba fahami isu ini.

Kesan aruhan elektromagnet

Asas untuk penampilan arus elektrik dalam konduktor ialah daya gerak elektrik - EMF. Ia mampu membuat zarah bercas bergerak, yang banyak terdapat dalam mana-mana logam. Daya ini muncul hanya jika konduktor mengalami perubahan dalam keamatan medan magnet. Kesan itu sendiri dipanggil induksi elektromagnet. EMF lebih besar, lebih besar kadar perubahan fluks gelombang magnetik. Iaitu, adalah mungkin untuk menggerakkan konduktor berhampiran magnet kekal, atau untuk mempengaruhi wayar tetap oleh medan elektromagnet, mengubah kekuatannya, kesannya akan sama - arus elektrik akan muncul dalam konduktor.

Para saintis Oersted dan Faraday mengusahakan isu ini pada separuh pertama abad ke-19. Mereka juga menemui fenomena fizikal ini. Selepas itu, penjana arus dan motor elektrik dicipta berdasarkan aruhan elektromagnet. Menariknya, mesin ini boleh ditukar kepada satu sama lain dengan mudah.

Cara penjana DC dan AC berfungsi

Jelaslah bahawa penjana arus elektrik adalah mesin elektromekanikal yang menjana arus. Tetapi sebenarnya, ia adalah penukar tenaga: angin, air, haba, apa sahaja dalam EMF, yang sudah menyebabkan arus dalam konduktor. Peranti mana-mana penjana pada asasnya tidak berbeza daripada litar pengalir tertutup yang berputar di antara kutub magnet, seperti dalam eksperimen pertama saintis. Hanya magnitud fluks magnet yang dicipta oleh magnet kekal berkuasa atau lebih kerap magnet elektrik adalah lebih besar. Litar tertutup mempunyai bentuk penggulungan berbilang pusingan, yang dalam penjana moden bukan satu, tetapi sekurang-kurangnya tiga. Semua ini dilakukan untuk mendapatkan sebanyak mungkin EMF.

Penjana elektrik AC (atau DC) standard terdiri daripada:

• Kor. Menjalankan fungsi bingkai, di dalamnya pemegun dengan tiang elektromagnet dipasang. Ia mengandungi galas bergolek aci pemutar. Ia diperbuat daripada logam, ia juga melindungi keseluruhan pengisian dalaman mesin.
• Stator dengan kutub magnet. Penggulungan pengujaan fluks magnet dipasang padanya. Ia diperbuat daripada keluli feromagnetik.
• Rotor atau sauh. Ini adalah bahagian penjana yang bergerak, acinya didorong oleh daya luar. Penggulungan pengujaan sendiri diletakkan pada teras angker, di mana arus elektrik dijana.
• Tukar nod. Elemen struktur ini berfungsi untuk mengalihkan elektrik daripada aci boleh alih rotor. Ia termasuk gelang konduktif yang disambungkan secara alih kepada sesentuh gelincir grafit.

Penciptaan arus terus

Dalam penjana yang menghasilkan arus terus, litar pengalir berputar dalam ruang tepu magnetik. Selain itu, untuk momen putaran tertentu, setiap separuh litar berada berhampiran satu atau satu tiang lain. Caj dalam konduktor bergerak ke satu arah semasa separuh pusingan ini.

Untuk mendapatkan penyingkiran zarah, mekanisme penyingkiran tenaga telah dibuat. Keanehannya ialah setiap separuh penggulungan (bingkai) disambungkan kepada separuh cincin konduktif. Semirings tidak ditutup antara satu sama lain, tetapi ditetapkan pada bahan dielektrik. Dalam tempoh apabila satu bahagian penggulungan mula melepasi tiang tertentu, cincin separuh ditutup ke dalam litar elektrik oleh kumpulan sentuhan berus. Ternyata hanya satu jenis potensi yang datang ke setiap terminal.

Adalah lebih tepat untuk memanggil tenaga tidak tetap, tetapi berdenyut, dengan kekutuban yang tidak berubah. Riak disebabkan oleh fakta bahawa fluks magnet pada konduktor semasa putaran mempunyai kesan maksimum dan minimum. Untuk menyamakan riak ini, beberapa belitan pada pemutar dan kapasitor berkuasa digunakan pada input litar. Untuk mengurangkan kehilangan fluks magnet, jurang antara angker dan stator dibuat minimum.

Litar alternator

Apabila bahagian bergerak peranti penjana arus berputar, EMF juga teraruh dalam konduktor bingkai, seperti dalam penjana DC. Tetapi ciri kecil - peranti nod pengumpul alternator mempunyai sesuatu yang lain. Di dalamnya, setiap terminal disambungkan ke cincin konduktifnya sendiri.

Prinsip operasi alternator adalah seperti berikut: apabila separuh daripada penggulungan melepasi berhampiran satu kutub (yang lain, masing-masing, berhampiran kutub bertentangan), arus dalam litar bergerak dalam satu arah dari minimum ke nilai tertinggi dan sekali lagi kepada sifar. Sebaik sahaja belitan menukar kedudukannya berbanding kutub, arus mula bergerak ke arah yang bertentangan dengan corak yang sama.

Dalam kes ini, pada input litar, bentuk isyarat diperolehi dalam bentuk sinusoid dengan frekuensi separuh gelombang sepadan dengan tempoh putaran aci pemutar. Untuk mendapatkan isyarat yang stabil pada output, di mana frekuensi alternator adalah malar, tempoh putaran bahagian mekanikal mestilah malar.

jenis gas

Reka bentuk penjana semasa, di mana plasma konduktif, cecair atau gas digunakan sebagai pembawa cas dan bukannya rangka logam, dipanggil penjana MHD. Bahan di bawah tekanan didorong dalam medan magnet. Di bawah pengaruh EMF induksi yang sama, zarah bercas memperoleh pergerakan terarah, mencipta arus elektrik. Magnitud arus adalah berkadar terus dengan kelajuan laluan melalui fluks magnet, serta kuasanya.

Penjana MHD mempunyai penyelesaian reka bentuk yang lebih mudah - mereka tidak mempunyai mekanisme putaran rotor. Bekalan kuasa sedemikian mampu menyalurkan sejumlah besar tenaga dalam jangka masa yang singkat. Ia digunakan sebagai peranti sandaran dan dalam situasi kecemasan. Pekali yang menentukan tindakan berguna (COP) mesin ini adalah lebih tinggi daripada alternator elektrik.

Alternator segerak

Terdapat jenis alternator sedemikian:

• Mesin adalah segerak.
• Mesin tidak segerak.

Alternator segerak mempunyai hubungan fizikal yang ketat antara gerakan putaran pemutar dan elektrik. Dalam sistem sedemikian, pemutar ialah elektromagnet yang dipasang daripada teras, kutub dan belitan yang menarik. Yang terakhir ini dikuasakan daripada sumber DC melalui berus dan sesentuh cincin. Stator adalah gegelung wayar yang saling berkaitan mengikut prinsip bintang dengan titik sepunya - sifar. EMF sudah teraruh di dalamnya dan arus dijana.

Aci pemutar didorong oleh daya luaran, biasanya turbin, yang kelajuannya disegerakkan dan malar. Litar elektrik yang disambungkan kepada penjana sedemikian adalah litar tiga fasa, kekerapan arus dalam satu baris yang dialihkan oleh fasa 120 darjah berbanding dengan talian lain. Untuk mendapatkan sinusoid yang betul, arah fluks magnet dalam jurang antara bahagian stator dan rotor dikawal oleh reka bentuk yang terakhir.

Pengujaan alternator dilaksanakan dengan dua kaedah:

1. Kenalan.
2. Tanpa sentuh.

Dalam litar pengujaan sentuhan, kuasa elektrik dibekalkan kepada belitan elektromagnet melalui sepasang berus daripada penjana lain. Penjana ini boleh digabungkan dengan aci utama. Ia biasanya mempunyai kuasa yang kurang, tetapi cukup untuk mencipta medan magnet yang kuat.

Prinsip bukan hubungan memperuntukkan bahawa alternator segerak mempunyai belitan tiga fasa tambahan pada aci, di mana EMF teraruh semasa putaran dan elektrik dijana. Ia disalurkan melalui litar pembetulan ke gegelung pengujaan pemutar. Dari segi struktur, tiada kenalan bergerak dalam sistem sedemikian, yang memudahkan sistem, menjadikannya lebih dipercayai.

Penjana tak segerak

Terdapat alternator tak segerak. Perantinya berbeza daripada yang segerak. Ia tidak mempunyai pergantungan tepat EMF pada kekerapan aci pemutar berputar. Terdapat perkara seperti "slip S", yang mencirikan perbezaan pengaruh ini. Jumlah gelinciran ditentukan oleh pengiraan, jadi adalah salah untuk berfikir bahawa tidak ada keteraturan dalam proses elektromekanikal dalam motor aruhan.

Jika penjana melahu dimuatkan, maka arus yang mengalir dalam belitan akan mencipta fluks magnet yang menghalang pemutar daripada berputar pada frekuensi tertentu. Ini adalah bagaimana slip terbentuk, yang secara semula jadi menjejaskan pengeluaran EMF.

Alternator tak segerak moden mempunyai peranti bahagian bergerak dalam tiga versi berbeza:

1. pemutar berongga.
2. rotor sangkar tupai.
3. Pemutar fasa.

Mesin sedemikian boleh mempunyai pengujaan diri dan bebas. Skim pertama dilaksanakan dengan memasukkan kapasitor dan penukar semikonduktor dalam belitan. Jenis pengujaan bebas dicipta oleh sumber AC tambahan.

Litar pensuisan penjana

Semua sumber kuasa talian penghantaran kuasa tinggi menghasilkan arus elektrik tiga fasa. Ia mengandungi tiga belitan di mana arus ulang alik terbentuk dengan fasa beralih antara satu sama lain sebanyak 1/3 tempoh. Jika kita menganggap setiap penggulungan individu bagi sumber kuasa sedemikian, kita mendapat arus ulang-alik satu fasa masuk ke dalam talian. Voltan berpuluh ribu volt boleh dijana oleh penjana. pengguna terima daripada pengubah pengagihan.

Mana-mana alternator mempunyai peranti penggulungan standard, tetapi terdapat dua jenis sambungan kepada beban:

• bintang;
• segi tiga.

Prinsip operasi alternator yang dihidupkan oleh bintang melibatkan gabungan semua wayar (sifar) menjadi satu, yang pergi dari beban kembali ke penjana. Ini disebabkan oleh fakta bahawa isyarat (arus elektrik) dihantar terutamanya melalui wayar keluar penggulungan (linear), yang dipanggil fasa. Dalam amalan, ini sangat mudah, kerana anda tidak perlu menarik tiga wayar tambahan untuk menyambungkan pengguna. Voltan antara wayar talian dan wayar talian dan neutral akan berbeza.

Dengan menyambungkan belitan penjana dengan segitiga, ia ditutup antara satu sama lain secara bersiri dalam satu litar. Dari titik sambungan mereka, talian dibawa kepada pengguna. Kemudian wayar neutral tidak diperlukan sama sekali, dan voltan pada setiap talian akan sama tanpa mengira beban.

Kelebihan arus tiga fasa berbanding satu fasa adalah riak yang lebih rendah apabila dibetulkan. Ini mempunyai kesan positif pada peranti berkuasa, terutamanya motor DC. Juga, arus tiga fasa mencipta fluks berputar medan magnet, yang mampu memacu motor tak segerak yang berkuasa.

Di mana penjana DC dan AC boleh digunakan

Penjana DC jauh lebih kecil dalam saiz dan berat daripada mesin AC. Mempunyai reka bentuk yang lebih kompleks daripada yang terakhir, mereka masih menemui aplikasi dalam banyak industri.

Ia digunakan terutamanya sebagai pemacu berkelajuan tinggi dalam mesin di mana kawalan kelajuan diperlukan, contohnya, dalam mekanisme kerja logam, angkat lombong, kilang bergolek. Dalam pengangkutan, penjana tersebut dipasang pada lokomotif diesel dan pelbagai kapal. Banyak model turbin angin dipasang berdasarkan sumber voltan DC.

Penjana DC untuk tujuan khas digunakan dalam kimpalan, untuk merangsang belitan penjana segerak, sebagai penguat DC, untuk menjana pemasangan galvanik dan elektrolisis.

Tujuan alternator adalah untuk menjana elektrik pada skala industri. Tenaga jenis ini diberikan kepada manusia oleh Nikola Tesla. Mengapakah arus yang berubah-ubah kekutuban, dan bukannya arus yang tetap, telah menemui aplikasi yang meluas? Ini disebabkan oleh fakta bahawa semasa penghantaran voltan langsung terdapat kerugian besar dalam wayar. Dan semakin panjang wayar, semakin tinggi kerugian. Voltan AC boleh diangkut pada jarak yang jauh dengan kos yang jauh lebih rendah. Lebih-lebih lagi, mudah untuk menukar voltan berselang-seli (menurunkan dan menaikkannya), yang dihasilkan oleh penjana 220 V.

Kesimpulan

Manusia belum mengetahui sepenuhnya yang meresap di sekeliling. Dan tenaga elektrik hanyalah sebahagian kecil daripada rahsia terbuka alam semesta. Mesin yang kami panggil penjana kuasa adalah sangat mudah pada dasarnya, tetapi apa yang mereka boleh berikan kepada kami sangat menakjubkan. Namun begitu, keajaiban sebenar di sini bukanlah dalam teknologi, tetapi dalam pemikiran manusia, yang mampu menembusi ke dalam takungan idea yang tidak habis-habis yang tertumpah di angkasa!