A era da eletrificação começou não muito tempo atrás e paraalguns séculos mudou completamente nosso estilo de vida. Olhe ao redor, onde quer que os olhos caiam, não deixe de ver algum tipo de aparelho elétrico. As pessoas estão tão acostumadas a máquinas diferentes que fazem quase todo o trabalho para elas, que há uma ilusão de que sempre foi assim. Mas vamos olhar além do véu, escondendo de nós o processo de atividade vital dos amigos elétricos. Analisaremos o princípio de operação e o dispositivo do gerador de corrente contínua.
A eletricidade foi observada pelos antigos gregos.A propriedade do âmbar foi atraída para atrair diferentes partículas. As pessoas consideravam isso um magnetismo inerente à resina. Mais tarde, porém, eles perceberam a capacidade de outros materiais de adquirir magnetismo. Por exemplo, quando esfregado, o vidro também começou a atrair pequenos elementos leves: partículas de papel, cabelos e poeira. Então ficou claro que o efeito magnético surge de acordo com alguma lei.
Posteriormente, no século XVIII, foi criado um protótipo.capacitor moderno, batizado com o nome do inventor "Leiden bank". Esse mecanismo simples foi capaz de acumular uma carga, que na época era considerada um tipo de líquido que satura sólidos e é capaz de fluir de um corpo para outro a uma velocidade incrível - por vários quilômetros em uma fração de segundo.
Quando o átomo e seu núcleo constituinte foram descobertos eelétron, tudo se encaixou. As pessoas perceberam que são os elétrons as cargas que criam fenômenos inexplicáveis como as descargas elétricas. Mas até agora essas eram apenas cobranças estáticas. A partir dos experimentos de Faraday e Oersted, a eletricidade que conhecemos agora se origina. Eles inventaram um gerador de simulação DC, cujo dispositivo e princípio de operação se baseiam no fenômeno da força eletromotriz EMF.
Como a água do rio impulsiona a gravidadeTerra, partículas carregadas no condutor fazem a EMF se mover. Essa força está intimamente relacionada ao fenômeno magnético, ou seja, aparece assim que o fluxo criado pelo ímã muda. O EMF é capaz de trabalhar apenas em uma substância em que as cobranças gratuitas estão sempre disponíveis. Esta propriedade é possuída por metais e soluções salinas.
EMF é maior, mais rápido ele mudaintensidade das ondas magnéticas. Como você sabe, um ímã sempre tem dois pólos. De acordo com a direção na qual o fluxo muda em relação ao condutor, a corrente no condutor flui em uma direção ou outra. As próprias cargas positivas e negativas criam entre si um campo de energia que chamamos de tensão; quanto maior, mais forte é a carga elétrica total do mesmo polo.
Construção ou máquina capazconverter qualquer força mecânica em energia elétrica, chamada gerador de eletricidade. O princípio de operação e o design do gerador DC estão associados ao magnetismo. Se você pegar um ímã permanente e atravessar o campo de sua intensidade com um condutor, nesse último aparece uma força que força as partículas carregadas a se moverem em uma direção - uma corrente aparece. O mesmo acontecerá com um condutor fixo e um ímã em movimento.
Os cientistas estabeleceram experimentalmente que quanto maior a corrente, maior:
Se você mover o condutor paralelo aoÀ medida que o fluxo avança, a indução não é observada nele. A lei da mão direita foi derivada disso, o que ajuda a entender em que direção a corrente está se movendo. Ao colocar a mão no lado direito do corpo com a palma da mão, para que as linhas magnéticas do campo intenso entrem nele e o polegar seja dobrado e indique para onde o condutor está se movendo, os quatro dedos restantes mostrarão o caminho atual. Em um ímã, o vetor de movimento do campo é direcionado de norte a sul.
O princípio de operação e o design do geradorAs correntes diretas de corrente simples são as seguintes: a estrutura é feita de material condutor, montada em um eixo e gira entre os pólos do ímã. Cada extremidade livre da estrutura é conectada ao seu contato, tendo a forma de uma placa arqueada. Juntos, os contatos formam um círculo dividido em dois pontos (coletor). Esses contatos semicirculares são conectados de maneira móvel às escovas condutoras com mola. Eles removem a corrente.
No espaço, o quadro relativo aos contatosorientado de modo que, na interseção de cada uma das suas meias seções da maior magnitude do fluxo magnético, as escovas sejam fechadas nos contatos. Quando os elementos do quadro passam pela fase do movimento ao longo das linhas, os contatos da escova são abertos para o coletor.
Se você conectar um osciloscópio, poderá ver que o geradorO dispositivo de corrente contínua e o princípio de operação produzem uma alternância de meias ondas localizadas em um lado das coordenadas e alterando seu valor de zero para o mais alto e novamente para zero. Sua taxa de repetição depende da velocidade de rotação do quadro. Isso significa que a corrente nesse sistema se move em uma direção (constante), mas tem uma forma pulsante.
O gerador DC real é maisdifícil, embora o princípio de sua ação não seja diferente do discutido acima. Em vez de um quadro e um par de contatos semicirculares, ele possui muitos quadros e contatos de coletor. Isso, em primeiro lugar, aumenta a potência dessa máquina e, em segundo lugar, suaviza a ondulação da corrente, pois cada quadro cria sua própria meia-onda, que, ajustando-se uma à outra, forma a corrente total. Esse sistema rotativo é chamado de âncora ou rotor.
O ímã do gerador também é modificado.Seu papel é desempenhado por um eletroímã composto por um enrolamento e um núcleo. Usando eletroímãs, você pode criar um grande fluxo magnético, que está além do poder de uma constante regular. Além disso, a vazão pode ser facilmente alterada. A parte fixa do gerador é chamada de estator.
Dependendo do modo de operação da máquina durante a rotação do eixo, os seguintes processos são observados entre o estator e o rotor:
Para nivelar o fluxo magnético da armadura, os chamados enrolamentos de compensação são introduzidos no circuito do rotor, no qual um fluxo magnético é formado, o que enfraquece a reação da armadura.
O princípio de operação e a disposição dos geradores de corrente contínua diferem na execução do circuito de excitação. Eles são:
O princípio da reversibilidade das máquinas elétricas fala deque qualquer motor elétrico pode ser convertido em gerador e vice-versa. Afinal, esses dois dispositivos usam a indução EMF como base de seu trabalho. Somente no motor uma corrente elétrica é fornecida ao rotor, que, criando um fluxo magnético, é repelido dos pólos do ímã do estator, fazendo um movimento rotacional.
Se o eixo do motor girar com um certovelocidade, indução EMF começará a ser induzida nos enrolamentos da armadura e a corrente fluirá. A restrição é apenas na espessura do fio de enrolamento da armadura. Quando o fio é fino, esse gerador não poderá obter mais energia.
Apesar de ser possível eletricidade constanteobtido retificando uma corrente alternada, um gerador de corrente direta é amplamente utilizado. O princípio de operação, o esquema de tal máquina, é indispensável em empresas metalúrgicas, em poderosas instalações de eletrólise. Na indústria de transporte, as unidades operam em locomotivas elétricas, navios de remessa. Para alimentar os enrolamentos emocionantes de geradores de corrente alternada em usinas de energia, também são aplicáveis fontes de tensão CC. Para fins domésticos, foram desenvolvidas máquinas DC com dínamo. Eles podem ser vistos em bicicletas, onde alimentam as luzes.
Os geradores de CC são bons emque pode gerar eletricidade em diferentes velocidades de rotação do eixo. Eles não precisam suportar uma frequência clara, como, por exemplo, em alternadores, onde deve estar em 50 Hz. Essas máquinas são muito convenientes para usar como fontes alternativas de eletricidade, por exemplo, em geradores eólicos.
