Az elektrizáció korszaka nem olyan régen kezdődött elnéhány évszázaddal teljesen megváltozott életmódunk. Nézze körül, bárhová is esik a szem, feltétlenül látjon valamilyen elektromos készüléket. Az emberek annyira hozzászoktak a különféle gépekhez, hogy szinte az összes munkát elvégezzék értük, és így van egy illúzió, hogy mindig így volt. De nézzünk csak azon a fátyolon, amely elrejti tőlünk az elektromos barátok létfontosságú tevékenységének folyamatát. Elemezzük a DC generátor működési elvét és berendezését.
Az ókori görögök megfigyelték a villamos energiát.Az amber tulajdonságát vonzotta a különféle részecskék vonzása. Az emberek ezt a gyantához tartozó mágnesességnek tartották. Később azonban észrevették más anyagok azon képességét, hogy megszerezzék a mágnesességet. Például dörzsöléskor az üveg kis fényelemeket vonzott: papírrészecskék, szőrszálak és por. Így világossá vált, hogy a mágneses hatás valamilyen törvény szerint felmerül.
Ezt követően, a XVIII. Században, prototípus jött létre.modern kondenzátor, amelyet a feltaláló neve "Leiden bank" kereszteltett meg. Ez az egyszerű mechanizmus képes volt egy olyan töltést felhalmozni, amelyet abban az időben egyfajta folyadék telítő szilárd testeknek tartottak, és amely képes lenne csodálatos sebességgel áramolni az egyik testből a másikba - néhány mérföldre egy másodperc alatt.
Amikor az atomot és annak alkotórészét felfedezték, éselektron, minden a helyére esett. Az emberek rájöttek, hogy az elektronok képezik azokat a töltéseket, amelyek megmagyarázhatatlan jelenségeket hoztak létre, mint például az elektromos kisülések. De eddig ezek csak statikus töltések voltak. Faraday és Oersted kísérleteiből származik az a villamos energia, amelyet ma ismerünk. Találtak egy egyenáramú generátort, amelynek eszköze és működési elve az EMF elektromotor erő jelenségén alapszik.
Hogyan mozgatja a folyami víz a gravitációt?Föld, tehát a vezetőben lévő töltött részecskék az EMF-et mozgatják. Ez az erő szorosan kapcsolódik a mágneses jelenséghez, nevezetesen akkor jelentkezik, amikor a mágnes által létrehozott fluxus megváltozik. Az EMF csak olyan anyagban képes működni, ahol mindig ingyenes díjak állnak rendelkezésre. Ezt a tulajdonságot fémek és sóoldatok birtokolják.
Az EML annál nagyobb, annál gyorsabban változika mágneses hullámok intenzitása. Mint tudod, a mágneseknek mindig két pólusuk van. Annak az iránynak megfelelően, amelyben az áramlás a vezetőhöz viszonyítva változik, a vezetőben lévő áram egy vagy másik irányba áramlik. A pozitív és a negatív töltések maguk is létrehozzák egymás között egy energiamezőt, amelyet feszültségnek nevezünk, minél nagyobb, annál erősebb az azonos névű pólus teljes elektromos töltése.
Felépítés vagy gép, amely képesbármilyen mechanikai erőt villamos energiává alakíthat, úgynevezett áramgenerátort. A működés elve és az egyenáramú generátor tervezése összekapcsolódik a mágnesességgel. Ha vesz egy állandó mágnest, és átvezeti annak intenzitásának mezőjét egy vezetővel, akkor az utóbbiban olyan erő jelenik meg, amely a töltött részecskéket egy irányba mozgatja - áram jelenik meg. Ugyanez történik egy rögzített vezetővel és egy mozgó mágnessel.
A tudósok kísérletileg megállapították, hogy minél nagyobb az áram, annál nagyobb:
Ha a vezetőt párhuzamosan mozgatjaAmint az áramlás megy, akkor az indukciót nem figyeljük meg. Ebből származik a jobb kéz törvénye, amely segít megérteni, hogy az áram milyen irányba halad. Amikor a kezét a tenyérrel a test jobb oldalára helyezzük úgy, hogy az intenzív mező mágneses vonalai belépjenek, és a hüvelykujját meghajlítsuk, és arra mutatjuk, ahová a vezető mozog, a fennmaradó négy ujj megmutatja az aktuális utat. Mágnesben a terepi mozgásvektor északról délre irányul.
A működés elve és a generátor tervezéseEgy egyszerű típusú egyenáram a következő: a keret áramhordozó anyagból készül, tengelyre szerelt és a mágnes pólusai között forog. A keret minden szabad vége össze van kötve az érintkezőjével, íves lemez alakú. Az érintkezők együtt alkotnak egy két ponton szakadt kört (gyűjtő). Ezek a félkör alakú érintkezők mozgathatóan vannak összekapcsolva rugóval terhelt vezető kefékkel. Eltávolítják az áramot.
Az űrben a keret az érintkezőkhöz viszonyítvaoly módon orientálva, hogy a mágneses fluxus legnagyobb nagyságának mindegyik fele metszéspontjában a kefék az érintkezőkön vannak zárva. Amikor a keret elemei a vonalak mentén haladnak a mozgás fázisán, a kefe érintkezői nyitva vannak a kollektorhoz.
Ha csatlakoztat egy oszcilloszkópot, láthatja, hogy a generátorAz egyenáramú eszköz és a működés elve olyan, hogy a koordináták egyik oldalán elhelyezkedő félhullámok váltakozását eredményezi, és értéküket nulláról a legmagasabbra és ismét nullára változtatja. Ismétlési sebességük függ a keret forgási sebességétől. Ez azt jelenti, hogy az ilyen rendszerben az áram egy irányba (állandó) mozog, de pulzáló megjelenéssel rendelkezik.
Az igazi DC generátor többnehéz, bár fellépésének alapelve nem különbözik a fent tárgyaltól. Egy keret és egy félkör alakú érintkező helyett sok kerettel és kollektor érintkezővel rendelkezik. Ez egyrészt növeli egy ilyen gép teljesítményét, másrészt simítja az áram feszültségét, mivel mindegyik keret saját félhullámot hoz létre, amely egymáshoz igazítva képezi az összáramot. Egy ilyen forgó rendszert horgonynak vagy rotornak hívnak.
A generátor mágnese szintén módosítva van.Szerepet játszik egy tekercsből és egy magból álló elektromágnes. Elektromágnesek segítségével nagy mágneses fluxust hozhat létre, amely meghaladja a normál állandó teljesítményét. Ezen felül az áramlási sebesség könnyen megváltoztatható. A generátor rögzített részét statornak nevezzük.
A gép tengelyforgás közbeni működési módjától függően az alábbi folyamatokat figyeljük meg az állórész és a forgórész között:
Az armatúra mágneses fluxusának kiegyenlítése érdekében a rotor körébe ún. Kompenzációs tekercset vezetnek be, amelyben egy mágneses fluxus alakul ki, amely gyengíti az armatúra reakcióját.
Az egyenáramú generátorok működési elve és elrendezése különbözik a gerjesztő áramkör végrehajtásában. Ezek:
Az elektromos gépek visszafordíthatósági elve beszélhogy bármilyen villamos motor átalakítható generátort és fordítva. Végül is mindkét eszköz az EMF indukciót használja munkájának alapjául. Csak a motorban hajtanak áramot a forgórészre, amely egy mágneses fluxust létrehozva visszahúzódik az állórész mágneseinek pólusaiból, forgatási mozgást hajtva végre.
Ha a motor tengelyét egy bizonyos fordulattal elforgatjáksebesség, indukció Az armatúra tekercseiben az EMF indulni kezd, és áram áramlik. A korlátozás csak az armatúra tekercselő huzal vastagságában van. Ha a huzal vékony, akkor egy ilyen generátor nem fog több energiát szerezni.
Annak ellenére, hogy állandó villamos energia lehetségesA váltakozó áram egyenirányításával kapott egyenáram-generátort széles körben használják. A működés elve, az ilyen gép felépítése nélkülözhetetlen a kohászati vállalkozásokban, a nagy teljesítményű elektrolízisüzemekben. A szállítóiparban az egységek elektromos mozdonyokban és hajókban működnek. Az erőművek váltakozó áramú generátorok izgalmas tekercseinek táplálására egyenáramú feszültségforrások is alkalmazhatók. Háztartási célokra dinamikus DC gépeket fejlesztettek ki. Kerékpárokon láthatók, ahol táplálják a lámpákat.
Az állandó polaritású áramgenerátorok jókhogy képesek villamos energiát termelni a tengely különböző fordulatszámával. Nem szükséges tiszta frekvenciát fenntartani, például a váltakozó áramú generátoroknál, ahol 50 Hz-nek kell lennie. Az ilyen gépek nagyon kényelmesek alternatív áramforrásként történő felhasználásra, például szélturbinákban.
