بدأ عصر كهربة منذ وقت ليس ببعيدبضعة قرون قد غيرت تماما نمط حياتنا. انظر حولك أينما كانت العين ، تأكد من رؤية نوع من الأجهزة الكهربائية. لقد اعتاد الناس على الأجهزة المختلفة التي تقوم بكل عملهم تقريبًا ، فهناك وهم بأن الأمر كان دائمًا هكذا. لكن دعونا ننظر إلى ما وراء الحجاب ، نختبئ منا عملية النشاط الحيوي للأصدقاء الكهربائيين. سنقوم بتحليل مبدأ التشغيل وجهاز مولد التيار المستمر.
لوحظ الكهرباء من قبل الإغريق القدماء.تم جذب خاصية العنبر لجذب جزيئات مختلفة. اعتبر الناس هذا المغناطيسية الكامنة في الراتنج. لكن فيما بعد لاحظوا قدرة المواد الأخرى على اكتساب المغناطيسية. على سبيل المثال ، عندما يفرك الزجاج ، بدأ أيضًا في جذب عناصر الإضاءة الصغيرة: جزيئات الورق والشعر والغبار. لذلك أصبح من الواضح أن التأثير المغناطيسي ينشأ وفقًا لبعض القوانين.
في وقت لاحق ، في القرن الثامن عشر ، تم إنشاء نموذج أولي.مكثف حديث ، عمد باسم المخترع "بنك ليدن". تمكنت هذه الآلية البسيطة من تجميع شحنة ، والتي كانت تعتبر في ذلك الوقت نوعًا من السوائل التي تشبع المواد الصلبة ويمكن أن تتدفق من جسم لآخر بسرعة مذهلة - لعدة أميال في ثانية واحدة.
عندما تم اكتشاف الذرة والذرة المكونة لهاالإلكترون ، سقط كل شيء في مكانه. أدرك الناس أن الإلكترونات هي التي تسببت في ظهور ظواهر لا يمكن تفسيرها مثل التفريغ الكهربائي. ولكن حتى الآن كانت هذه مجرد رسوم ثابتة. من تجارب فاراداي وأورستد ، تنشأ الكهرباء التي نعرفها الآن. لقد اخترعوا مولدًا صوريًا للتيار المستمر ، حيث يستند الجهاز ومبدأ التشغيل إلى ظاهرة القوة الدافعة الكهرومغناطيسية.
كيف تدفع مياه النهر الجاذبيةالأرض ، لذلك جزيئات مشحونة في الموصل يجعل EMF تتحرك. ترتبط هذه القوة ارتباطًا وثيقًا بالظاهرة المغناطيسية ، أي أنها تظهر بمجرد تغير التدفق الناتج عن المغناطيس. EMF غير قادرة على العمل إلا في مادة تتوفر فيها الرسوم المجانية دائمًا. هذه الملكية تمتلكها المعادن والمحاليل الملحية.
EMF أكبر ، يتغير بشكل أسرعشدة الموجات المغناطيسية. كما تعلمون ، يحتوي المغناطيس دائمًا على قطبين. وفقًا للاتجاه الذي يتغير فيه التدفق بالنسبة للموصل ، يتدفق التيار في الموصل في اتجاه واحد أو آخر. تخلق الشحنات الموجبة والسالبة نفسها فيما بينها حقلًا للطاقة ، والذي نسميه الجهد الكهربي ، وكلما زاد حجم الشحنة الكهربية الكلية للقطب نفسه ، كلما كان أقوى.
البناء أو الآلة القادرةتحويل أي قوة ميكانيكية إلى طاقة كهربائية تسمى مولد الكهرباء. يرتبط مبدأ التشغيل وتصميم مولد التيار المستمر بالمغناطيسية. إذا كنت تأخذ مغناطيسًا دائمًا وعبرت مجال شدته باستخدام موصل ، فعندئذٍ تظهر في الأخير قوة تجبر الجسيمات المشحونة على التحرك في اتجاه واحد - يظهر تيار. سيحدث نفس الشيء مع موصل ثابت ومغناطيس متحرك.
لقد أثبت العلماء تجريبيًا أنه كلما زاد التيار ، زاد:
إذا قمت بنقل الموصل بالتوازي مععندما يذهب التدفق ، لا يلاحظ تحريض فيه. تم اشتقاق قانون اليد اليمنى من ذلك ، مما يساعد على فهم الاتجاه الذي يتحرك فيه التيار. عندما يتم وضع اليد على الجانب الأيمن من الجسم مع راحة اليد بحيث تدخله الخطوط المغناطيسية للحقل المكثف ، ويتم ثني الإبهام ويشير إلى حيث يتحرك الموصل ، ستظهر الأصابع الأربعة المتبقية المسار الحالي. في المغناطيس ، يتم توجيه ناقل حركة المجال من الشمال إلى الجنوب.
مبدأ التشغيل وتصميم المولدالتيار المباشر لنوع بسيط هو كما يلي: يتكون الإطار من مادة تحمل تيارًا ، مركبة على محور وتدور بين أقطاب المغناطيس. يتم توصيل كل نهاية حرة للإطار باتصاله ، على شكل لوحة مقوسة. تشكل جهات الاتصال معًا دائرة ممزقة عند نقطتين (جامع). هذه الاتصالات شبه الدائرية متصلة بشكل متحرك بالفرش الموصلة بنابض. يزيلون التيار.
في الفضاء ، الإطار المتعلق بجهات الاتصالموجّهة بحيث يتم إغلاق الفرش عند نقاط التلامس عند تقاطع كل قسم من أقسامها بأكبر حجم للتدفق المغناطيسي. عندما تمر عناصر الإطار بمرحلة الحركة على طول الخطوط ، تكون نقاط التلامس مفتوحة للمجمع.
إذا قمت بتوصيل منظار الذبذبات ، يمكنك أن ترى أن المولديحتوي الجهاز الحالي المباشر ومبدأ التشغيل على أنه ينتج تناوبًا نصف موجات تقع على جانب واحد من الإحداثيات وتغير قيمتها من صفر إلى أعلى ومرة أخرى إلى صفر. يعتمد معدل التكرار على سرعة دوران الإطار. هذا يعني أن التيار في مثل هذا النظام يتحرك في اتجاه واحد (ثابت) ، ولكن له شكل نابض.
مولد DC الحقيقي أكثرصعب ، على الرغم من أن مبدأ عملها لا يختلف عن ذلك الذي نوقش أعلاه. بدلاً من إطار واحد وزوج من جهات الاتصال نصف الدائرية ، فإنه يحتوي على العديد من الإطارات وجهات اتصال المجمع. هذا ، أولاً ، يزيد من قوة مثل هذه الآلة ، وثانيًا ، يعمل على تنعيم تموج التيار ، لأن كل إطار يخلق نصف موجة خاصة به ، والتي تتكيف مع بعضها البعض ، تشكل التيار الإجمالي. يسمى هذا النظام الدوار بمرساة أو دوار.
يتم أيضًا تعديل مغناطيس المولد.يتم لعب دوره بواسطة مغناطيس كهربائي يتكون من لف ونواة. باستخدام المغناطيسات الكهربائية ، يمكنك إنشاء تدفق مغناطيسي كبير ، والذي يتجاوز قوة ثابت منتظم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تغيير معدل التدفق بسهولة. الجزء الثابت للمولد يسمى الجزء الثابت.
اعتمادًا على وضع تشغيل الماكينة أثناء دوران العمود ، تتم ملاحظة العمليات التالية بين الجزء الثابت والدوار:
من أجل تسوية التدفق المغناطيسي للحديد ، يتم إدخال ما يسمى بالملفات التعويضية في دائرة الدوار ، حيث يتم تشكيل تدفق مغناطيسي يضعف رد فعل المحرك.
يختلف مبدأ التشغيل وترتيب مولدات التيار المستمر في تنفيذ دائرة الإثارة. هم انهم:
يتحدث مبدأ الانعكاسية للآلات الكهربائية عنأن أي محرك كهربائي يمكن تحويله إلى مولد والعكس صحيح. بعد كل شيء ، يستخدم كل من هذه الأجهزة تحريض EMF كأساس لعملهم. فقط في المحرك ، يتم توفير تيار كهربائي إلى الدوار ، والذي يخلق تدفقًا مغناطيسيًا ، يتم صده من أقطاب المغناطيس الثابت ، مما يجعل الحركة الدورانية.
إذا كان رمح المحرك يدور مع معينالسرعة ، يبدأ الحث الكهرومغناطيسي في الحث في ملفات المحرك ويتدفق التيار. القيد الوحيد هو سمك سلك لف حديد التسليح. عندما يكون السلك رفيعًا ، فلن يتمكن هذا المولد من الحصول على طاقة عالية.
على الرغم من أن الكهرباء المستمرة ممكنةيتم استقباله بواسطة طريقة تصحيح التيار المتردد ، ويستخدم على نطاق واسع مولد DC. مبدأ التشغيل ، مخطط مثل هذه الآلة لا غنى عنه في المؤسسات المعدنية ، في محطات التحليل الكهربائي القوية للنباتات. في صناعة النقل ، تعمل الوحدات في القاطرات الكهربائية وسفن البواخر. تنطبق مصادر جهد التيار المستمر أيضًا على تشغيل ملفات إثارة المولدات في محطات توليد الطاقة. دينامو العاصمة تم تطويره للأغراض المنزلية. يمكن رؤيتها على الدراجات حيث تقوم بتشغيل المصابيح الأمامية.
مولدات التيار القطبية الثابتة جيدةأنه يمكنهم توليد الكهرباء بسرعات مختلفة لدوران العمود. لا يحتاجون إلى الحفاظ على تردد واضح ، كما هو الحال مع المولدات ، حيث يجب أن يكون 50 هرتز. هذه الآلات ملائمة جدًا للاستخدام كمصادر بديلة للكهرباء ، على سبيل المثال ، في توربينات الرياح.
