ยุคของการใช้พลังงานไฟฟ้าเริ่มต้นขึ้นไม่นานมานี้และสำหรับสองสามศตวรรษเปลี่ยนวิถีชีวิตของเราไปอย่างสิ้นเชิง มองไปรอบๆ ตาจะตก คุณจะเห็นอุปกรณ์ไฟฟ้าบางชนิดอย่างแน่นอน ผู้คนคุ้นเคยกับเครื่องจักรที่แตกต่างกันมากซึ่งทำงานเกือบทั้งหมดให้กับพวกเขาจนเกิดภาพลวงตาว่าเป็นอย่างนี้มาโดยตลอด แต่ให้มองข้ามด้านข้างของม่านที่ซ่อนกระบวนการของกิจกรรมที่สำคัญของเพื่อนไฟฟ้า มาวิเคราะห์หลักการทำงานและอุปกรณ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงกัน
ชาวกรีกโบราณสังเกตเห็นกระแสไฟฟ้าคุณสมบัติของอำพันจะดึงดูดอนุภาคต่างๆ มาสู่ตัวมันเอง ผู้คนคิดว่ามันเป็นแม่เหล็กเรซิน แต่ต่อมาพวกเขาสังเกตเห็นความสามารถของวัสดุอื่นในการรับแม่เหล็ก ตัวอย่างเช่น เมื่อถูแล้ว แก้วก็เริ่มดึงดูดธาตุแสงเล็กๆ เช่น อนุภาคกระดาษ เส้นผม และฝุ่น ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าเอฟเฟกต์แม่เหล็กเกิดขึ้นตามกฎบางประเภท
ต่อมาในคริสต์ศตวรรษที่ 18 ได้มีการสร้างต้นแบบขึ้นตัวเก็บประจุสมัยใหม่ ตั้งชื่อตามนักประดิษฐ์ "ขวดเลย์เดน" กลไกง่ายๆ นี้สามารถสะสมประจุ ซึ่งในขณะนั้นถือว่าเป็นของเหลวชนิดหนึ่งที่ทำให้ของแข็งอิ่มตัว และสามารถไหลจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งด้วยความเร็วที่น่าทึ่ง - เป็นเวลาหลายไมล์ในเสี้ยววินาที
อะตอมและแกนที่เป็นส่วนประกอบถูกค้นพบเมื่อใดและอิเล็กตรอน ทุกอย่างเข้าที่ ผู้คนตระหนักว่ามันเป็นอิเล็กตรอนที่เป็นประจุที่สร้างปรากฏการณ์ที่อธิบายไม่ได้เช่นการคายประจุไฟฟ้า แต่จนถึงตอนนี้ก็เป็นเพียงประจุไฟฟ้าสถิตเท่านั้น จากการทดลองของฟาราเดย์และเออร์สเต็ด กระแสไฟฟ้าที่เรารู้จักมีต้นกำเนิดมาจากปัจจุบัน พวกเขาคิดค้นเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงจำลอง อุปกรณ์และหลักการทำงานซึ่งอิงจากปรากฏการณ์ของแรงเคลื่อนไฟฟ้าของ EMF
ธารน้ำขับแรงดึงดูดอย่างไรโลก ดังนั้นอนุภาคที่มีประจุในตัวนำทำให้ EMF เคลื่อนที่ แรงนี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับปรากฏการณ์แม่เหล็ก กล่าวคือ จะปรากฏทันทีที่ฟลักซ์ที่เกิดจากแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงไป EMF สามารถทำงานได้เฉพาะในสารที่มีค่าบริการฟรีเสมอ สารละลายโลหะและเกลือมีคุณสมบัตินี้
EMF ยิ่งมาก ยิ่งเปลี่ยนเร็วความเข้มของคลื่นแม่เหล็ก อย่างที่คุณทราบ แม่เหล็กมักจะมีสองขั้วเสมอ ตามทิศทางที่การไหลเปลี่ยนแปลงเมื่อเทียบกับตัวนำ กระแสในตัวนำจะไหลในทิศทางเดียวหรืออีกทิศทางหนึ่ง ประจุบวกและประจุลบสร้างสนามพลังงานระหว่างกัน ซึ่งเราเรียกว่าแรงดัน ยิ่งมาก ยิ่งประจุไฟฟ้ารวมของขั้วที่มีชื่อเดียวกันยิ่งแรง
โครงสร้างหรือเครื่องจักรที่มีความสามารถแปลงแรงทางกลใด ๆ เป็นพลังงานไฟฟ้า ได้รับชื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้า หลักการทำงานและการออกแบบเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงมีความเกี่ยวข้องกับสนามแม่เหล็ก หากคุณใช้แม่เหล็กถาวรและข้ามสนามที่มีความเข้มของมันด้วยตัวนำ แรงจะปรากฏขึ้นที่ด้านหลัง บังคับให้อนุภาคที่มีประจุเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว - กระแสจะปรากฏขึ้น สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นกับตัวนำที่อยู่กับที่และแม่เหล็กเคลื่อนที่
จากการทดลอง นักวิทยาศาสตร์พบว่าขนาดของกระแสยิ่งมาก ยิ่งมาก:
หากคุณย้ายตัวนำขนานไปกับสิ่งนั้นเมื่อกระแสไหลไปไม่มีการเหนี่ยวนำในนั้น จากนี้กฎของมือขวาถูกอนุมานซึ่งช่วยให้เข้าใจว่ากระแสน้ำกำลังเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด เมื่อวางมือทางด้านขวาของร่างกายด้วยฝ่ามือเพื่อให้เส้นแม่เหล็กของสนามที่รุนแรงเข้ามาและนิ้วหัวแม่มืองอและชี้ไปที่ตำแหน่งที่ตัวนำกำลังเคลื่อนที่ อีกสี่นิ้วที่เหลือจะแสดงเส้นทางของ ปัจจุบัน. ในแม่เหล็ก เวกเตอร์ของการเคลื่อนที่ของสนามจะพุ่งจากเหนือไปใต้
หลักการทำงานและอุปกรณ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงแบบง่าย ๆ มีดังนี้: เฟรมทำจากวัสดุที่มีกระแสไฟติดตั้งบนแกนและหมุนระหว่างขั้วของแม่เหล็ก ปลายอิสระแต่ละด้านของเฟรมเชื่อมต่อกับหน้าสัมผัสของตัวเองซึ่งมีรูปแบบของแผ่นคันศร ผู้ติดต่อรวมกันเป็นวงกลมแตกเป็นสองจุด (ตัวสะสม) หน้าสัมผัสรูปครึ่งวงกลมเหล่านี้เชื่อมต่อกับแปรงนำไฟฟ้าแบบสปริงโหลดได้ พวกเขาระบายกระแส
ในอวกาศ เฟรมสัมพันธ์กับคอนแทคเลนส์มุ่งเน้นเพื่อให้เมื่อแต่ละครึ่งข้ามส่วนของฟลักซ์แม่เหล็กสูงสุด แปรงจะปิดที่หน้าสัมผัส เมื่อองค์ประกอบของเฟรมผ่านเฟสของการเคลื่อนไหวไปตามเส้น หน้าสัมผัสของแปรงจะเปิดขึ้นพร้อมกับตัวสะสม
หากคุณเชื่อมต่อออสซิลโลสโคปคุณจะเห็นว่าเครื่องกำเนิดอุปกรณ์ DC และหลักการทำงานนั้นให้การสลับครึ่งคลื่นที่อยู่ด้านหนึ่งของพิกัดและเปลี่ยนค่าจากศูนย์เป็นค่าสูงสุดและอีกครั้งเป็นศูนย์ ความถี่การทำซ้ำขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุนของเฟรม ซึ่งหมายความว่ากระแสในระบบดังกล่าวเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว (คงที่) แต่มีรูปแบบการเต้นเป็นจังหวะ
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงจริงมีมากกว่ายากแม้ว่าหลักการของการกระทำจะไม่แตกต่างจากที่กล่าวข้างต้น แทนที่จะมีเฟรมเดียวและหน้าสัมผัสครึ่งวงกลมหนึ่งคู่ แต่ก็มีหลายเฟรมและหน้าสัมผัสตัวรวบรวม ประการแรก เพิ่มพลังของเครื่องดังกล่าว และประการที่สอง ทำให้คลื่นของกระแสเรียบขึ้น เนื่องจากแต่ละเฟรมสร้างคลื่นครึ่งคลื่นของตัวเอง ซึ่งเมื่อปรับเข้าหากันจะสร้างกระแสทั้งหมด ระบบหมุนนี้เรียกว่าสมอหรือโรเตอร์
แม่เหล็กเครื่องกำเนิดยังถูกดัดแปลงบทบาทของมันถูกเล่นโดยแม่เหล็กไฟฟ้าที่ประกอบด้วยขดลวดและแกนกลาง คุณสามารถสร้างฟลักซ์แม่เหล็กขนาดใหญ่ได้โดยใช้แม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งอยู่เหนือพลังของค่าคงที่ทั่วไป นอกจากนี้ยังสามารถเปลี่ยนอัตราการไหลได้อย่างง่ายดาย ส่วนที่อยู่กับที่ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเรียกว่าสเตเตอร์
ขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานของเครื่องในระหว่างการหมุนของเพลา กระบวนการต่อไปนี้จะสังเกตได้ระหว่างสเตเตอร์และโรเตอร์:
ในการทำให้ฟลักซ์แม่เหล็กของกระดองเป็นกลาง ขดลวดชดเชยที่เรียกว่าถูกนำเข้าไปในวงจรโรเตอร์ ซึ่งจะมีฟลักซ์แม่เหล็กเกิดขึ้น ซึ่งจะทำให้ปฏิกิริยาของกระดองอ่อนลง
หลักการทำงานและอุปกรณ์ของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงต่างกันในการทำงานของวงจรกระตุ้น พวกเขาเป็น:
หลักการย้อนกลับของเครื่องจักรไฟฟ้าพูดถึงความจริงที่ว่ามอเตอร์ไฟฟ้าใด ๆ สามารถเปลี่ยนเป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าและในทางกลับกัน ท้ายที่สุดแล้ว อุปกรณ์ทั้งสองนี้ใช้ EMF ของการเหนี่ยวนำเป็นพื้นฐานในการทำงาน เฉพาะในเครื่องยนต์เท่านั้นที่จ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับโรเตอร์ซึ่งสร้างฟลักซ์แม่เหล็กถูกผลักออกจากขั้วของแม่เหล็กสเตเตอร์ทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบหมุน
หากแกนมอเตอร์หมุนด้วยบางอย่างความเร็ว EMF ของการเหนี่ยวนำจะเริ่มเหนี่ยวนำในขดลวดกระดองและกระแสจะไหล ข้อ จำกัด เพียงอย่างเดียวคือความหนาของลวดขดลวดกระดอง เมื่อลวดบางแล้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดังกล่าวจะไม่สามารถรับพลังงานสูงได้
แม้จะมีกระแสไฟฟ้าคงที่ก็ตามได้รับโดยวิธีการแก้ไข AC เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงใช้กันอย่างแพร่หลาย หลักการทำงานโครงร่างของเครื่องดังกล่าวเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในสถานประกอบการด้านโลหะวิทยาในโรงงานอิเล็กโทรไลซิสอันทรงพลังของโรงงาน ในอุตสาหกรรมการขนส่ง หน่วยทำงานในตู้รถไฟไฟฟ้า เรือกลไฟ แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงยังสามารถนำมาใช้กับขดลวดกระตุ้นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับในโรงไฟฟ้าได้อีกด้วย สำหรับวัตถุประสงค์ภายในประเทศ ได้มีการพัฒนาเครื่องไดนาโมกระแสตรง พวกเขาสามารถเห็นได้บนจักรยานที่พวกเขาจ่ายไฟให้กับไฟหน้า
เครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสตรงขั้วคงที่นั้นดีสำหรับที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยความเร็วรอบการหมุนของเพลาที่ต่างกัน พวกเขาไม่จำเป็นต้องรักษาความถี่ที่ชัดเจน เช่น กับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับ ซึ่งควรจะอยู่ที่ 50 Hz เครื่องจักรดังกล่าวสะดวกมากที่จะใช้เป็นแหล่งพลังงานไฟฟ้าทดแทน เช่น ในกังหันลม
