Schema, caracteristicile, principiul de funcționare și dispozitivul generatorului de curent continuu

Epoca de electrificare a început nu cu mult timp în urmă și pentru câteva secole și-a schimbat complet modul de viață. Priviți în jur, peste tot, unde doar ochiul cade, veți vedea cu siguranță un fel de aparat electric. Oamenii sunt atât de obișnuiți cu mașini diferite care fac aproape toată munca pentru ei, că apare o iluzie, ca și cum ar fi fost întotdeauna așa. Dar să privim dincolo de văl, ascunzându-ne de la noi procesul de activitate vitală a prietenilor electrici. Să analizăm principiul funcționării și dispozitivul generatorului de curent continuu.

Un pic de istorie

Electricitatea a fost observată de vechii greci. Sa remarcat proprietatea chihlimbarului de a atrage diferite particule în sine. Oamenii consideră că aceasta este magnetismul inerent în rășină. Dar mai târziu au observat capacitatea altor materiale de a dobândi magnetism. De exemplu, sticla atunci când freca, a început să atragă mici elemente ușoare: particule de hârtie, fire de păr și de praf. Deci a devenit clar că efectul magnetic apare prin unele legi.

Ulterior, în secolul al XVIII-lea, a fost creat prototipul condensatorului moderne, botezată cu numele inventatorului „Leyden jar“. Acest mecanism simplu este capabil de a acumula taxa, care la momentul respectiv a fost considerat un fel de lichid, saturat cu corp solid și capabil să curgă de la un corp la altul într-un ritm uimitor - pentru câteva mile într-o fracțiune de secundă.

Când atomul și nucleul și electronul său constituent au fost descoperite, totul a căzut. Oamenii și-au dat seama că electronii erau acele sarcini care au creat fenomene inexplicabile ca descărcările electrice. Dar în timp ce era vorba doar de sarcini statice. C Experimentele lui Faraday și Oersted provine de la electricitate, pe care o cunoaștem acum. Ei au inventat o structură DC-generator, dispozitivul și principiul de funcționare a acestuia se bazează pe fenomenul forței EMF electromotoare.

Puterea mișcării energiei electrice

Pe măsură ce apa din râu pune în mișcare atracția pământului, particulele încărcate în conductor fac ca EMF să se miște. Această forță este strâns legată de fenomenul magnetic, și anume, apare imediat ce fluxul creat de magnet se schimbă. Emf este capabil să lucreze numai într-o substanță în care există întotdeauna taxe disponibile. Soluțiile metalice și de sare posedă această proprietate.

Dacă emf este mai mare, cu atât intensitatea undelor magnetice se modifică mai repede. După cum știți, un magnet are întotdeauna doi poli. În conformitate cu direcția în care debitul se modifică în raport cu conductorul, curentul din conductor curge într-o direcție sau alta. Încărcările pozitive și negative creează un câmp energetic între noi înșine, ceea ce noi numim o tensiune, cu cât este mai mare, cu atât este mai mare încărcarea electrică totală a polului eponim.

Ce este un generator electric?

Proiectul sau mașina care poate converti orice forță mecanică în energie electrică a fost denumită generatorul de energie electrică. Principiul de funcționare și dispozitivul unui generator de curent continuu sunt legate de magnetism. Dacă luăm magnet permanent și traversează câmpul conductorului său de tensiune, apoi în cel din urmă există o forță care forțează încărcarea particulelor într-o direcție - apare un curent. Același lucru se va întâmpla și cu un conductor fix și cu un magnet în mișcare.

Experimental, oamenii de stiinta au stabilit ca valoarea curentului este mai mare, cu atat mai mare:

• Amplitudinea fluxului magnetic dintre poli de magnet.
• Viteza de intersecție a liniilor de tensiune.
• Lungimea firului de transport curent.

Dacă mutați conductorul în paralel cu modul în care curge fluxul, atunci nu există nicio inducție în el. Aceasta a condus la legea mâinii drepte, care ajută la înțelegerea în ce direcție se mișcă curentul. În cazul în care locația partea dreaptă a corpului, cu mâna lui, astfel încât acesta a inclus un câmp magnetic intens linii și degetul mare a fost îndoit și a indicat în cazul în care există o mișcare a conductorului, cele patru degete rămase vor arăta calea curentă. În magnet, vectorul de mișcare al câmpului este direcționat de la nord la sud.

Schema de funcționare a generatorului elementar

Principiul de funcționare și dispozitivul unui generator de curent constant de un tip simplu sunt următoarele: cadrul este realizat din material purtător de curent, este montat pe axă și se rotește între polii magnetului. Fiecare capăt liber al ramei este conectat la contactul său, care arată ca o placă arcuită. Împreună, contactele formează un cerc rupt în două puncte (colector). Aceste contacte semicirculare sunt conectate mobil la perii conducătoare cu arc. Acestea elimină curentul.

În spațiu, cadrul relativ la contacte este orientat astfel încât atunci când fiecare jumătate din secțiunile celui mai mare flux magnetic se trec reciproc, periile sunt închise la contacte. Când elementele cadrului trec printr-o fază de mișcare de-a lungul liniilor - contactele periei sunt deschise colectorului.

În cazul în care conectați un osciloscop, se observă că aparatul generator de curent continuu și principiul de funcționare este de așa natură încât ieșirile alternative jumătate de valuri situate pe o parte a coordona și schimba valoarea de la zero la cea mai mare și înapoi la zero. Rata lor de repetare depinde de viteza de rotație a cadrului. Aceasta înseamnă că curentul într-un astfel de sistem se mișcă într-o direcție (constantă), dar are un aspect pulsatoriu.

Principiul de funcționare și dispozitivul generatorului de curent direct

Un generator de curent constant este mai complex, deși principiul funcționării sale nu diferă de cel considerat mai sus. În loc de un singur cadru și o pereche de contacte semicirculare, are multe cadre și contacte colectoare. Acest lucru îmbunătățește în primul rând capacitatea unei astfel de mașini, și în al doilea rând, netezește curentul de unda, deoarece fiecare cadru creează o jumătate de undă care, la stabilirea unul pe altul pentru a forma curentul totală. Un astfel de sistem rotativ se numește armătură sau rotor.

Magnetul generatorului este de asemenea modificat. Rolul său este jucat de un electromagnet format dintr-o înfășurare și un miez. Utilizând electromagneți, puteți crea un flux magnetic mare, care depășește puterea curentului obișnuit. În plus, debitul poate fi ușor schimbat. Partea staționară a generatorului este numită stator.

În funcție de modul de funcționare al mașinii în timpul rotației arborelui, se observă următoarele procese între stator și rotor:

1. Nu este conectată nicio sarcină la generator. În cazul unei astfel de lucrări în gol, armatura se rotește, EMF este indusă în ea, dar nu există curent în bobină, deoarece circuitul nu este închis.
2. Generator de curent continuu, diagrama dispozitivului care este conectat la circuit, funcționează într-un mod de încărcare. În acest caz, curentul curge în armătură și apare o nouă componentă - fluxul magnetic creat de armatură (răspunsul armăturii). Acest flux se mișcă într-o astfel de direcție încât contracarează liniile principale de forță create de electromagnet. Ca rezultat, EMF real va fi mai mic, adică puterea generatorului este redusă. Și cu cât este mai mare sarcina generatorului, cu atât mai multă energie este folosită pentru a depăși reacția armăturii atunci când arborele se rotește.

Pentru a alinia fluxul magnetic al armăturii, așa-numitele înfășurări compensatorii sunt introduse în circuitul rotorului, în care se formează un flux magnetic, ceea ce slăbește răspunsul armăturii.

Tipuri de generatoare care produc energie electrică constantă

Principiul de funcționare și dispunerea generatoarelor de curent continuu diferă în execuția circuitului de excitație. Acestea sunt:

• Magnetoelectric. Ei folosesc magneți permanenți pentru a crea un flux magnetic. Astfel de mașini, de obicei de joasă putere, au o eficiență ridicată, deoarece nu există pierderi în înfășurările de câmp. Lipsa de dispozitive în complexitatea reglementării.
• Generatoare cu circuit de excitație independent. Acestea sunt dispozitive ale căror înfășurare a electromagneților este alimentată de la surse de alimentare externe: o baterie sau un generator.
• Generatoare de curent continuu excitate. Astfel de dispozitive alimentează electromagneți din propriile lor ancore. Principala condiție pentru auto-excitație este fluxul magnetic rezidual. Designul, principiul funcționării generatoarelor și schema de activare a acestora sunt compuse, șunt și serial.

Principiul de funcționare și dispozitivul generatorului de la motorul electric

Principiul reversibilității mașinilor electrice sugerează că orice motor electric poate fi transformat într-un generator și invers. La urma urmei, ambele dispozitive folosesc inducția EMF, ca bază a muncii lor. Numai în motor este un curent electric aplicat pe rotor, care, creând un flux magnetic, respinge de la poli ai magnetului stator, făcând o mișcare de rotație.

Cu toate acestea, dacă arborele motorului este rotit la o anumită viteză, înfășurările de inducție încep să fie induse în înfășurările armăturii și curentul va curge. Restricția este numai în grosimea firului de înfășurare a armăturii. Când firul este subțire, atunci nu va fi posibil să obțineți mai multă putere de la un astfel de generator.

Unde a găsit sursa DC?

În ciuda faptului că electricitatea permanentă poate fi obținută prin metoda rectificării unui curent alternativ, un generator de curent continuu este utilizat pe scară largă. Principiul de funcționare, schema unei astfel de mașini este indispensabilă în fabricile metalurgice, în instalațiile de electroliză puternice ale fabricilor. În industria transporturilor, unitățile operează în locomotive electrice, nave de navă. Sursele de curent continuu sunt, de asemenea, adecvate pentru alimentarea înfășurărilor exciter ale generatoarelor de curent alternativ la centralele electrice. În scopuri casnice, au fost dezvoltate mașini dinamometrice. Ele pot fi văzute pe biciclete, unde se alimentează farurile.

concluzie

Generatoarele actuale de polaritate constantă sunt bune deoarece pot produce energie electrică la diferite viteze de rotație ale arborelui. Nu trebuie să reziste la o frecvență clară, ca de exemplu în alternatoare, unde ar trebui să fie la 50 Hz. Astfel de mașini sunt foarte convenabile pentru utilizarea ca surse alternative de energie electrică, de exemplu în turbinele eoliene.