Переменный ток — это ток электрической цепи, который на протяжении определенного периода времени меняется по своему значению и направлению. В отдельных ситуациях его величина может меняться, а направление оставаться прежним.
Преимущество переменного тока перед постоянным током в том, что он дешевле по передачи и проще по преобразованию. В рамках данной публикации мы обсудим получение переменного тока в бытовых условиях и в промышленности. Начнем!
Основатель электромагнитной индукции
Электромагнитная индукция была открыта Майклом Фарадеем в начале 19 столетия. Этот физический закон теперь носит его имя. Он проводил эксперименты по получению переменного тока с двумя конструкциями.
Одна из них включала в себя железный стержень и два намотанных проводника, которые не имели связи друг с другом.
Он использовал специальный прибор для измерения силы малых постоянных электрических токов – гальванометр, и подключал его к источнику питания.
Прибор для получения тока, подключенный ко второму переходнику, заставлял стрелку прибора двигаться. Таким образом, он доказал, что получение магнитного поля оказывает влияние на движение заряженных частиц в проводнике.
Следующая конструкция, с которой был опыт по получению переменного тока – это диск. Это изделие, выполненное из металла, к которому подсоединяются два скользящих проводника.
Они в это время подключены к измерительному прибору. Фарадей раскручивал диск около магнита, после чего стрелка гальванометра также начала двигаться, показывая получение переменного тока.
Благодаря этим экспериментам, у ученого родилась формула, которая объясняет получение электротока и все происходившие процессы. Выглядит она следующим образом. «ЭДС индукции»:
│E│ = N∙│ │,
где E – электродвижущая сила индукции;
N – количество намоток проводника, который двигают в силовом поле;
– насколько быстро меняется силовой поток касательно проводников.
В профессиональной литературе можно встретить еще одну формулу выражения получения электродвижущей силы. Она зависит от величины магнитной индукции, и выглядит следующим образом:
e = B∙l∙v∙sinα
Давайте вспомним формулу, которая связывает магнитный поток и индукцию. Исходя из этого, можно понять, как была выведена формула ЭДС индукции через магнитную индукцию:
Ф=B∙S∙cosα
Именно по такому алгоритму происходило получение электротока в экспериментах. А теперь обсудим, какое отношение имеет получение переменный ток к бытовым процессам.
Как можно получить переменный электрический ток дома
Предположим, что мы имеем некоторую конструкцию, которая способна проводить переменный электрический ток. Что будет, если она попадет под влияние силового поля?
Если следовать формулам, которые мы привели выше, при вращении через данную конструкцию будет протекать переменный ток определённой напряженности.
Если конструкция будет оборачиваться равномерно, то на ее концах образуется цепь переменного электротока. Она будет иметь форму синусоиды.
Весь этот процесс объясняется тем, что через конструкцию в разных ее положениях проходит большое число различных силовых потоков.
Если конструкция вращается, то значение электродвижущей силы не будет распределяться равномерно, а будет коррелировать от положения осей конструкции.
Во время получения оборачиваемости токопроводящей конструкции от количества оборотов за определенное время будет зависеть, как частота переменного электротока, так и значение движущей силы на концах изделия.
Для того, чтобы движущая сила достигла некоторого значения при стабильной частоте, на проводнике добавляют количество намоток. Из-за этого проводимая конструкция превращается в катушку.
В промышленности цепь переменного электротока образовывается по такому же принципу.Сейчас можно встретить множество электрических станций, которые применяют генераторы с таким электрическим током.
Чаще всего применяют синхронные движки, которые удобно регулировать по частоте и величине электродвижущей силы переменного тока. Кроме этого, они устойчивы к вспышкам перегрузок в электрической сети.
На электрических станциях широкую популярность приобрели генераторы из трех фаз.
Этот вариант был выбран с точки зрения экономичности и технических характеристик, которые необходимы для получения движущегося силового поля.
А без него не будет работать ни один электрический двигатель, которые и лежат в основе работы любого электрического производства в нашей стране.
Подвижную часть любого двигателя (ротор)приводят в действие определенные силы. Количество полюсов может быть совершенно разным, при этом.
Например, если движущаяся часть оборачивается со скоростью 3000 оборотов в минуту, то, чтобы допиться величины переменного электротока с частотой около 50 Гц, необходим генератор с двойной полярностью.
Если же количество оборот сокращается в два раза, число полюсов возрастает с обратной пропорциональностью.
На движимой части двигателя (роторе) расположена намотка возбуждения, по которой поступает электроток от генератора-побудителя. Ток может поступать и от полупроводникового побудителя при помощи механизма со специальными щетками.
В отличие от коллекторных двигателей, щетки находятся на кольцах. Это обеспечивает изменение силового поля намоток по величине – во время регулирования электротока побудителя. При этом силовое поле катушки остается неизменным по знаку и направлению.
Исходя из этого принципа работы, выбираются предпочтительные условия для поддержания функционирования генератора с переменным электрическим током.
Как мы видим, переменный электроток для масштабных производств образовывается при помощи явления электромагнитной индукции.
Пример рассмотрен на основе генераторов с тремя фазами.В домашних условиях можно также применять и генераторы с одной фазой.
Для ремонтных работ чаще всего используют трехфазные механизмы. Это объясняется тем, что основные строительные приборы питаются от трехфазной сети.Это, например, бетономешалки, циркулярные пилы, некоторые модели сварочных приборов.
Обращаем ваше внимание, что для получения электротока подходят только синхронные генераторы. Асинхронные двигатели – не выдерживают большой нагрузки. Их чаще всего покупают для получения электрического обеспечения дач или коттеджей.
Цифровые инверторы для получения электротока
Следует сказать, что применение электрических станций на бензине или дизеле не всегда практично и удобно. Чтобы выйти из такой ситуации, нужно получение переменного электрического тока, преобразовав его в постоянный.
С этим справится специальный преобразовательный прибор – инвертор. Такой специальный прибор преобразует величину и характер электротока.
На рынке его мощность стартует от 12 или 24 Вольт и достигает 220. Логично, что эти инверторы постоянные 12 или 24 Вольта меняют на 220 Вольт переменного тока при частоте 50 Гц.
Эта схема образует цепь электротока в виде получения модифицированной синусоидальной линии.
Конечно, она не очень подойдет для питания индуктивной напряженности некоторых строительных инструментов, но для одноразового использования такой метод можно применять.
Отметим, что инверторы, для получения электротока, которые модифицируют синусоидальную линию электротока, стоят на порядок больше, а их конструкции намного сложнее.
На заметку! Если вы покупаете недорогие платы на китайских сайтах, не нужно думать, что частота будет 50 Гц. Большая часть таких приборов позволяет получать ток напряженностью 220В. Он подойдет для работы множества ламп Ильича или бытовых обогревателей.
На этом все! В данной статье мы постарались сжато объяснить, как происходит получение электротока переменной цепи для разных целей. Принцип такого получения известен человечеству уже более двухсот лет.
Запомните, что преимущественное большинство приборов, которые мы встречаем дома или на производствах, завязаны на использовании исключительно тока переменной цепи.
Верим, что данная информация была для вас полезной и интересной. В завершении рекомендуем ознакомиться с видеороликом, где специалисты показывают работу генератора по получению переменного электротока.
