L'ère de l'électrification a commencé il n'y a pas si longtemps et pourquelques siècles ont complètement changé notre mode de vie. Regardez autour de vous, où que l'œil tombe, vous verrez certainement une sorte d'appareil électrique. Les gens sont tellement habitués à différentes machines qui font presque tout le travail pour eux qu'il y a une illusion qu'il en a toujours été ainsi. Mais regardons au-delà du côté du voile qui nous cache le processus d'activité vitale des amis électriques. Analysons le principe de fonctionnement et le dispositif du générateur DC.
L'électricité était observée par les anciens Grecs.On a remarqué que l'ambre avait la propriété d'attirer différentes particules sur lui-même. Les gens considéraient que c'était le magnétisme inhérent à la résine. Mais plus tard, ils ont remarqué la capacité d'autres matériaux à acquérir du magnétisme. Par exemple, lorsqu'il est frotté, le verre a également commencé à attirer de petits éléments légers: particules de papier, poils et poussière. Il est donc devenu clair que l'effet magnétique se produit selon une sorte de loi.
Par la suite, au 18ème siècle, un prototype a été créécondensateur moderne, baptisé du nom de l'inventeur "Leyden jar". Ce mécanisme simple était capable d'accumuler une charge, qui à l'époque était considérée comme une sorte de liquide qui sature les solides et est capable de s'écouler d'un corps à l'autre à une vitesse incroyable - pendant plusieurs kilomètres en une fraction de seconde.
Lorsque l'atome et son noyau constitutif ont été découverts etélectron, tout s'est mis en place. Les gens se sont rendu compte que c'était les électrons qui étaient les charges qui créaient des phénomènes aussi inexplicables que les décharges électriques. Mais jusqu'à présent, il ne s'agissait que de charges statiques. Des expériences de Faraday et Oersted, l'électricité que nous connaissons maintenant provient. Ils ont inventé un générateur de courant continu factice, dont le dispositif et le principe de fonctionnement sont basés sur le phénomène de la force électromotrice de l'EMF.
Comment l'eau d'une rivière stimule l'attractionterre, de sorte que les particules chargées dans le conducteur font bouger l'EMF. Cette force est étroitement liée au phénomène magnétique, c'est-à-dire qu'elle apparaît dès que le flux créé par l'aimant change. EMF est capable de travailler uniquement dans une substance, où il y a toujours des frais gratuits. Les métaux et les solutions salines ont cette propriété.
L'EMF est le plus grand, plus il change viteintensité des ondes magnétiques. Comme vous le savez, un aimant a toujours deux pôles. En fonction de la direction dans laquelle le flux change par rapport au conducteur, le courant dans le conducteur circule dans un sens ou dans un autre. Les charges positives et négatives elles-mêmes créent entre elles un champ d'énergie, que nous appelons tension, c'est d'autant plus grande, plus forte est la charge électrique totale du même pôle.
Une structure ou une machine capable deconvertir toute force mécanique en énergie électrique, a reçu le nom d'un générateur d'électricité. Le principe de fonctionnement et la conception du générateur CC sont associés au magnétisme. Si vous prenez un aimant permanent et traversez le champ de son intensité avec un conducteur, une force apparaît dans ce dernier, forçant les particules chargées à se déplacer dans une direction - un courant apparaît. La même chose se produira avec un conducteur fixe et un aimant mobile.
Expérimentalement, les scientifiques ont découvert que plus le courant est important, plus le courant est important:
Si vous déplacez le conducteur parallèlement à celaau fur et à mesure du flux, il n'y a pas d'induction. De là, la loi de la main droite a été déduite, ce qui permet de comprendre dans quelle direction le courant se déplace. Lorsque la main du côté droit du corps est placée avec la paume de sorte que les lignes magnétiques du champ intense y pénètrent, et que le pouce est plié et pointé vers l'endroit où le conducteur se déplace, les quatre doigts restants montreront le chemin du courant. Dans un aimant, le vecteur de mouvement du champ est dirigé du nord au sud.
Le principe de fonctionnement et le dispositif du générateurles courants continus de type simple sont les suivants: le bâti est fait d'un matériau porteur de courant, monté sur un axe et tourne entre les pôles de l'aimant. Chaque extrémité libre du cadre est reliée à son propre contact, qui a la forme d'une plaque arquée. Ensemble, les contacts forment un cercle, rompu en deux points (collecteur). Ces contacts semi-circulaires sont connectés de manière mobile aux brosses conductrices à ressort. Ils drainent le courant.
Dans l'espace, un cadre relatif aux contactsorienté de telle sorte que lorsque chaque moitié de celui-ci traverse les sections du flux magnétique le plus élevé, les brosses sont fermées au niveau des contacts. Lorsque les éléments du cadre passent la phase de mouvement le long des lignes, les contacts de la brosse sont ouverts avec le collecteur.
Si vous connectez un oscilloscope, vous pouvez voir que le générateurLe dispositif à courant continu et le principe de fonctionnement sont tels qu'il produit une alternance de demi-ondes situées d'un côté des coordonnées et changeant leur valeur de zéro à la plus élevée et de nouveau à zéro. Leur fréquence dépend de la vitesse de rotation du cadre. Cela signifie que le courant dans un tel système se déplace dans une direction (constante), mais a une forme pulsée.
Un vrai générateur DC est plusdifficile, bien que le principe de son action ne diffère pas de celui discuté ci-dessus. Au lieu d'un cadre et d'une paire de contacts semi-circulaires, il comporte de nombreux cadres et contacts de collecteur. Ceci, d'une part, augmente la puissance d'une telle machine, et d'autre part, il adoucit les ondulations de courant, puisque chaque image crée sa propre demi-onde, qui, s'ajustant les unes aux autres, forment un courant total. Ce système rotatif est appelé une ancre ou un rotor.
L'aimant du générateur a également été modifié.Son rôle est joué par un électroaimant constitué d'un enroulement et d'un noyau. En utilisant des électroaimants, il est possible de créer un flux magnétique important, qui dépasse la puissance d'une constante conventionnelle. De plus, le débit peut être facilement modifié. La partie stationnaire du générateur est appelée le stator.
Selon le mode de fonctionnement de la machine lors de la rotation de l'arbre, les processus suivants sont observés entre le stator et le rotor :
Pour neutraliser le flux magnétique de l'induit, les enroulements dits de compensation sont introduits dans le circuit du rotor, dans lequel se forme un flux magnétique qui affaiblit la réaction de l'induit.
Le principe de fonctionnement et le dispositif des générateurs à courant continu diffèrent dans l'exécution du circuit d'excitation. Elles sont:
Le principe de réversibilité des machines électriques parle dele fait que n'importe quel moteur électrique peut être converti en générateur et vice versa. Après tout, ces deux appareils utilisent la CEM d'induction comme base de leur travail. Seulement dans le moteur, un courant électrique est fourni au rotor, qui, créant un flux magnétique, est repoussé des pôles de l'aimant du stator, effectuant un mouvement de rotation.
Si l'arbre du moteur tourne avec un certainvitesse, la force électromagnétique d'induction commencera à être induite dans les enroulements d'induit et le courant circulera. La seule limitation réside dans l'épaisseur du fil d'enroulement d'induit. Lorsque le fil est fin, un tel générateur ne pourra pas obtenir une puissance élevée.
Malgré le fait que l'électricité constante est possibleReçu par la méthode de rectification AC, le générateur DC est largement utilisé. Le principe de fonctionnement, le schéma d'une telle machine sont indispensables dans les entreprises métallurgiques, dans les puissantes usines d'électrolyse des usines. Dans l'industrie des transports, les unités travaillent dans des locomotives électriques, des bateaux à vapeur. Les sources de tension continue sont également applicables pour alimenter les enroulements d'excitation des alternateurs dans les centrales électriques. À des fins domestiques, des machines à dynamo à courant continu ont été développées. Ils peuvent être vus sur les vélos où ils alimentent les phares.
Les générateurs de courant à polarité constante sont bons pourqu'ils peuvent générer de l'électricité à différentes vitesses de rotation de l'arbre. Ils n'ont pas besoin de maintenir une fréquence claire, comme par exemple avec les alternateurs, où elle devrait être à 50 Hz. De telles machines sont très pratiques à utiliser comme sources alternatives d'électricité, par exemple dans les éoliennes.
