نام دستگاه تولید جریان الکتریکی متناوب چیست؟ دریافت جریان الکتریکی متناوب. جریان متناوب چیست؟

اصل نصب ساده است. قاب سیم در یک میدان مغناطیسی یکنواخت با سرعت ثابت چرخانده می شود. لبه های قاب بر روی حلقه های چرخانده شده با آن ثابت می شوند. حلقه ها به شدت چشمه های مجاور هستند که نقش مخاطبین را انجام می دهند. شار مغناطیسی قابل تغییر به طور مداوم از طریق سطح فریم جریان می یابد. جریان ایجاد شده توسط الکترومغناطیس ثابت باقی خواهد ماند. e.d.s. در قاب مطرح خواهد شد القاء

به منظور تعیین اینکه آیا جریان مغناطیسی عبور از سطح فریم تغییر می کند، تنها موقعیت قاب را در دوره های خاصی مقایسه کنید. برای انجام این کار، به دقت نگاه کنید به شکل. 3.3.

شکل 3.3 تغییر در موقعیت فریم در دوره های مختلف

نقطه مرجع موقعیتی از قاب نشان داده شده در شکل است. 3.3، a در این مرحله، فریم فریم عمود بر خطوط مغناطیسی است و جریان مغناطیسی حداکثر مقدار را دارد. موازی با خطوط مغناطیسی، فریم از طریق یک چهارم دوره افزایش می یابد. این شار مغناطیسی برابر صفر می شود، زیرا هیچ خط مغناطیسی از طریق سطح فریم عبور نمی کند. برای تعیین E.D.S. القاء، شما باید مقدار جریان را بدانید، بلکه سرعت تغییر آن است. در نقطه مرجع، E.D.S. القاء صفر است و در سوم (شکل 3.3، که در) - حداکثر مقدار. بر اساس مقررات فریم، می توانید ببینید که E.D.S. تغییرات القایی و معنی و نشانه. بنابراین، این یک متغیر است (نمودار را در شکل 3.3 ببینید).

در این زمان در عملیات صنعتی جهانی گسترده است جریان متناوب سه فازکه دارای مزایای بسیاری نسبت به جریان یک فاز است. تماس سه فاز چنین سیستمی که دارای سه مدار الکتریکی با متغیرهای آنها EDS است. با دامنه و فرکانس مشابه، اما با فاز نسبت به هر یک از 120 درجه یا هر دوره 1/3 تغییر می کند. هر زنجیره ای نامیده می شود فاز.

برای به دست آوردن یک سیستم سه فاز، شما باید سه جایگزین یکسان را متناوب یک جریان تک فاز داشته باشید، روتورهای خود را به یکدیگر متصل کنید تا در حین چرخش موقعیت خود را تغییر ندهند. سیم پیچ های استاتور این ژنراتورها باید نسبت به هر یک از 120 درجه دیگر به چرخش روتور تبدیل شوند. یک مثال از چنین سیستم در شکل نشان داده شده است. 3.4، ب.

با توجه به شرایط فوق، معلوم می شود که ED، که در ژنراتور دوم بوجود می آید، زمان تغییر نخواهد کرد، در مقایسه با E.D.S. ژنراتور اول، I.E. این 120 درجه دیر خواهد بود. e.d.s. ژنراتور سوم نیز در رابطه با دوم 120 درجه دیر خواهد بود.

با این حال، این روش برای به دست آوردن جریان متغیر سه فاز بسیار سنگین و اقتصادی سودآور است. برای ساده کردن این کار، شما نیاز به تمام سیم های ژنراتور استاتور برای ترکیب در یک مورد دارید. چنین ژنراتور یک ژنراتور جریان سه فاز نامیده می شود (شکل 3.4، ولی) هنگامی که روتور شروع به چرخش می کند، تغییرات در هر سیم پیچ رخ می دهد. القاء با توجه به این واقعیت که تغییر سیم پیچ در فضا رخ می دهد، فازهای نوسان در آنها نیز نسبت به 120 درجه دیگر نسبت به یکدیگر تغییر می کنند.

شکل. 3.4. یک نمونه از سیستم AC سه فاز A) یک ژنراتور جریان سه فاز؛ ب) با سه ژنراتور

به منظور اتصال جایگزین سه فاز AC به زنجیره، شما باید شش سیم را داشته باشید. برای کاهش میزان سیم ها، سیم پیچ و گیرنده ژنراتور باید با تشکیل یک سیستم سه فاز با یکدیگر ترکیب شوند. این اتصالات دو عبارتند از: یک ستاره و یک مثلث. هنگام استفاده از هر دو راه دیگر، می توانید سیم کشی را ذخیره کنید

اتصال ستاره

به طور معمول، ژنراتور فعلی سه فاز به شکل 3 سیم پیچ استاتور نشان داده شده است که به یکدیگر در زاویه 120 درجه واقع شده اند. سیم پیچ ها شروع به تعیین حروف کردند a، b، با ، و به پایان می رسد - x، y، z . در مورد زمانی که انتهای سیم پیچ های استاتور به یک نقطه مشترک متصل می شوند (نقطه صفر ژنراتور)، روش اتصال به نام "ستاره" نامیده می شود. در این مورد، دهانه ها توسط سیم های به نام خطی (شکل 3.5 سمت چپ) پیوستند.

به طور مشابه، گیرنده ها می توانند متصل شوند (شکل 3.5، راست). در این مورد، سیم که نقطه صفر ژنراتور را متصل می کند و گیرنده ها صفر نامیده می شود. این سیستم فعلی سه فاز دارای دو تنش متفاوت است: بین سیم های خطی و صفر یا، که همان، بین شروع و پایان هر سیم پیچ استاتور است. چنین ارزش ولتاژ فاز نامیده می شود ( U F. ) از آنجا که زنجیره سه فاز است، ولتاژ خطی در آن خواهد بود v3. فاز بیشتر، I.E.: U L \u003d V3U F.

اتصال دلتا

هنگام استفاده از این روش اتصال به پایان ایکس. اولین سیم پیچ ژنراتور به ابتدای متصل است که در سیم پیچ دوم، پایان Y. سیم پیچ دوم - به بالا از جانب سیم پیچ سوم، پایان Z. سیم پیچ سوم - به بالا ولی اولین سیم پیچ یک نمونه از یک ترکیب در شکل نشان داده شده است. 3.6. با استفاده از این روش، اتصال سیم پیچ های فاز و اتصال ژنراتور سه فاز به خط سه سیم، ولتاژ خطی در مقدار آن با فاز مقایسه می شود: تو f \u003d u l.

سوالات کنترل

1. پارامترهای اساسی را که نشان دهنده جریان متناوب هستند را فهرست کنید.

2. تعریف فرکانس را تعریف کنید و واحدهای اندازه گیری آن را بنویسید.

3. تعیین دامنه و نام واحد اندازه گیری آن را بدهید.

4. تعریف دوره را تعریف کنید و واحدهای اندازه گیری آن را بنویسید.

5. تفاوت ساده ترین ژنراتور فعلی سه فاز از یک ژنراتور جریان تک فاز.

6. فاز چیست؟

7. روتور ژنراتور فعلی سه فاز چیست؟

8. چرا فاز سیم پیچ ژنراتور سه فاز تغییر می کند؟

9. اصل اتصال سیم پیچ های فاز از ژنراتورهای سه فاز و ترانسفورماتور با توجه به طرح "ستاره".

10. اصل اتصال سیم پیچ های فاز از ژنراتورهای سه فاز و ترانسفورماتور با توجه به طرح "مثلث".

یک بار دیگر دریافت کنید جریان القایی در کویل با استفاده از یک آهنربای دائمی نسبت به آن (نگاه کنید به شکل 119، a). اما در حال حاضر ما به طور دوره ای مغناطیسی را در عرض چند ثانیه حرکت می دهیم. ما خواهیم دید که فلش گالوانومتر از بخش صفر به یک تقسیم می شود، سپس در جهت دیگر. این نشان می دهد که ماژول قدرت فعلی القایی در کویل و جهت این جریان به صورت دوره ای تغییر می کند.

• جریان الکتریکی، به طور دوره ای در حال تغییر در طول زمان مدولو و جهت، به نام جریان متناوب نامیده می شود

در شبکه روشنایی خانه های ما و در بسیاری از صنایع دقیقا متناوب متناوب استفاده می شود.

در حال حاضر، به طور عمده از ژنراتورهای القایی الکترومکانیکی برای به دست آوردن AC استفاده می شود، یعنی دستگاه هایی که انرژی مکانیکی به الکتریکی تبدیل می شوند. آنها القاء نامیده می شوند، زیرا اثر آنها بر اساس پدیده القاء الکترومغناطیسی است.

متناوب: A - ظاهر؛ ب - یک دیدگاه معمول از نیروگاه ها همراه با توربین بخار که منجر به روتور ژنراتور می شود

در § 39، نمونه ای از به دست آوردن جریان القایی در یک مدار مسطح در نظر گرفته شد زمانی که آهنربا در داخل آن چرخانده شد (نگاه کنید به شکل 121، ب). در این اصل، جایگزین الکترومکانیکی عامل است. قسمت ثابت ژنراتور، شبیه به کانتور، یک استاتور نامیده می شود، و چرخش، I.E. مگنت، موتور. در ژنراتورهای صنعتی قدرتمند، به جای یک آهنربای دائمی، یک الکترومغناطیسی استفاده می شود.

استاتور ژنراتور صنعتی یک فرم استوانه ای فولادی است (جعبه اصلی حامل اصلی دستگاه است که در آن اجزای کاری مختلف، مکانیسم ها و غیره) نصب شده اند. در قسمت داخلی آن، شیارها از بین می روند، که در آن سیم مسی ضخیم توسط نوبت انباشته می شود. جریان الکتریکی متغیر ایجاد می شود و در هنگام تغییر شار مغناطیسی خود، جریان الکتریکی متناوب را ایجاد می کند.

میدان مغناطیسی توسط روتور ایجاد می شود (شکل 131، a). این یک الکترومغناطیسی است: بر روی یک هسته فولادی از یک شکل پیچیده، سیم پیچ، که جریان الکتریکی ثابت را جریان می دهد. جریان این سیم پیچ از طریق برس ها و حلقه ها از یک منبع DC خارجی عرضه می شود.

شکل. 131. طرح ژنراتور AC

شکل 131، B طرح ژنراتور متغیر متغیر را نشان می دهد. سکته مغزی نشان دهنده یک مکان تقریبی خطوط القایی است میدان مغناطیسی روتور هنگام چرخاندن روتور هر نیروی مکانیکی خارجی، میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آنها نیز چرخش می یابد. در این مورد، جریان مغناطیسی، که پر سر و صدا سیم پیچ کویل از استاتور به طور دوره ای تغییر می کند، به عنوان یک نتیجه از آن جریان متناوب القا شده است.

در نیروگاه های حرارتی، روتور ژنراتور با کمک توربین بخار، بر روی نیروگاه های برق آبی، با استفاده از یک توربین آب، چرخش می کند.

در شکل 132، ظاهر یک هیدروژنیک قدرتمند را نشان می دهد و در شکل 132، B به صورت طرح بندی دستگاه آن نشان داده می شود، جایی که استاتور نشان داده شده است، شماره 1 روتور است، و رقم 3 یک توربین آب است.

شکل. 132 ظاهر و یک هیدروژنر قدرتمند

روتور هیدروژناستیک یکی نیست، اما چند جفت قطب مغناطیسی. جفت های بیشتری از قطب ها، بیشتر فرکانس متغیر جریان الکتریسیتهتولید شده توسط ژنراتور در سرعت چرخش روتور. از آنجا که سرعت چرخش توربین های آب معمولا کوچک است، سپس روتورهای چندگانه برای ایجاد یک فرکانس استاندارد استفاده می شود.

فراوانی استاندارد جریان متناوب مورد استفاده در صنعت و شبکه روشنایی در روسیه و بسیاری از کشورهای دیگر 50 هرتز است. این به این معنی است که برای 1 با 50 بار در حال حاضر جریان یک راه و 50 بار به دیگری جریان دارد. در برخی از کشورها (به عنوان مثال، ایالات متحده)، فرکانس فعلی متناوب استاندارد 60 هرتز است.

قدرت فعلی تولید شده توسط تغییرات جاری متناوب با زمان قانون هارمونیک متفاوت است (به عنوان مثال بر اساس قانون سینوس یا کوزین). شکل 133 نشان می دهد نمودار تغییر قدرت فعلی I با زمان t.

شکل. 133. برنامه وابستگی فعلی متناوب به زمان

برای انتقال برق از نیروگاه ها به مکان های مصرف آن، خطوط برق (LEP) خدمت می کنند. دورتر از نیروگاه مصرف کننده فعلی است، انرژی بیشتر Q برای گرم کردن سیم ها صرف می شود و کمتر به مصرف کننده می آید:

E مصرف \u003d E تولید شده - Q

کاهش تلفات برق هنگامی که از نیروگاه ها به مصرف کنندگان منتقل می شود، وظیفه مهمی از اقتصاد است.

از قانون Joule-Lenza (Q \u003d I 2 RT)، به این معنی است که ممکن است کاهش تلفات را با کاهش مقاومت R سیم ها و قدرت فعلی I در آنها (که کارآمدتر از آن است، از زمان کاهش IT n بار Q کاهش می یابد در n 2 بار).

مقاومت سیم ها کمتر از منطقه S بخش مقطع آنها خواهد بود و کمتر مقاومت خاص ρ از فلز، که از آنها ساخته شده است (به عنوان r \u003d ρL / s). سیم ها از مس یا آلومینیوم ساخته شده اند، به عنوان در میان فلزات نسبتا ارزان قیمت، آنها کوچکترین مقاومت دارند. افزایش ضخامت سیم ها از لحاظ اقتصادی غیر سودآور است (به دلیل افزایش مصرف فلزات) و ناخوشایند (به دلیل مشکلات با تعلیق).

بنابراین، کاهش قابل توجهی در زیان های Q می تواند تنها با کاهش IT فعلی به دست آید. اما لازم است که ولتاژ حاصل از ژنراتور از ژنراتور را افزایش دهیم تا بتوانید قدرت P را کاهش دهید (از P \u003d UI 1 ) بدون چنین تبدیل از قدرت فعلی و ولتاژ، انتقال برق در طول فاصله های طولانی به دلیل زیان های قابل توجه، سود آور است.

راه حل این مهم ترین مشکل فنی تنها پس از اختراع ترانسفورماتور امکان پذیر است - یک دستگاه طراحی شده برای افزایش یا کاهش ولتاژ متناوب و جریان.

Pavel Nikolayevich سیب (1847-1894)
مهندسی برق و مخترع روسیه. یک لامپ قوس ("شمع سیب" را اختراع کرد)، اولین ژنراتور AC، ترانسفورماتور را ساخت، اختراعات ساخت در زمینه ماشین آلات الکتریکی و منابع شیمیایی جریان را ساخت

ترانسفورماتور در سال 1876 توسط دانشمند روسی Pavlom Nikolayevich اپل اختراع شد. اساس کار آن پدیده القاء الکترومغناطیسی است. در شکل 134، ظاهر ترانسفورماتور را نشان می دهد، و در شکل 134، بخش های اصلی آن را نشان می دهد. توجه داشته باشید که تعداد نوبت در سیم پیچ ها متفاوت است: در این مورد، n 2\u003e n 1. جریان متناوب جریان در سیم پیچ اولیه ایجاد می کند (عمدتا در هسته) میدان مغناطیسی متناوب، که به نوبه خود یک متغیر را تولید می کند میدان الکتریکی. به عنوان یک نتیجه از عمل این زمینه در انتهای سیم پیچ ثانویه رخ می دهد ولتاژ تو 2

شکل. 134. ظاهر و نمودار یک دستگاه از ترانسفورماتور افزایش

مقدار U 2 از نسبت تعیین شده است:

بنابراین، در N 2\u003e N 1، ترانسفورماتور افزایش می یابد (از U 2\u003e U 1)، و در n 2< N 1 - понижающим (в данном случае U 2 < U 1).

اکنون اجازه دهید به مسئله انتقال برق از نیروگاه به محل مصرف بازگردیم. ولتاژ تولید شده توسط ژنراتور معمولا 25 متر مربع نیست. و برای انتقال مطلوب برق در فاصله های طولانی، ولتاژ سفارش صدها کیلوولت مورد نیاز است. بنابراین، جریان از نیروگاه در ابتدا به ایستگاه ترانسفورماتور افزایشی که در نزدیکی آن قرار دارد، عرضه می شود، جایی که ولتاژ به چند صد کیلوولت افزایش می یابد (در اغلب موارد از 750 کیلوولت تجاوز نمی کند)، و تحت چنین ولتاژ به دامان عرضه می شود. از آنجایی که چنین ولتاژ بالا به مصرف کننده پیشنهاد نمی شود، در انتهای خط، به طور متناوب به چندین ایستگاه ترانسفورماتور عرضه می شود که ولتاژ را به 380 یا 220 V، و سپس در شرکت ها یا ساختمان های مسکونی کاهش می دهد.

ترانسفورماتور به طور گسترده ای در زندگی روزمره مورد استفاده قرار گرفت. به عنوان مثال، هنگام شارژ یک تلفن همراه، ترانسفورماتور در شارژر در دسترس است ولتاژ حاصل از شبکه روشنایی را کاهش می دهد و برابر 220 وات، 5.5 ویت، مناسب برای گوشی است. چندین ترانسفورماتور در تلویزیون وجود دارد (هر دو پایین تر و افزایش)، از آنجا که ولتاژ از 1.5 ولت تا 25 متر مربع مورد نیاز است تا گره های مختلف را قدرت کند.

سؤال

1. چه جریان الکتریکی متغیرها نامیده می شود؟ با چه نوع تجربه ساده را می توان به دست آورد؟
2. از کجا استفاده از شوک الکتریکی متغیر؟
3. در مورد دستگاه و اصل ژنراتور صنعتی به ما بگویید.
4. آنچه که توسط روتور ژنراتور بر روی نیروگاه حرارتی هدایت می شود؛ در نیروگاه های برق آبی؟
5. چرا در هیدروژنرها از روتورهای چند منظوره استفاده می کنند؟
6. در چه قانون فیزیکی می توانید از دست دادن برق در لام تعیین کنید و به دلیل اینکه آنها می توانند کاهش یابد؟
7. چرا قدرت فعلی را در همان زمان افزایش می دهد و ولتاژ آن را قبل از خدمت در لام افزایش می دهد؟
8. به ما در مورد دستگاه، اصل عملیات و کاربرد ترانسفورماتور بگویید.

ورزش 39

1. نیروگاه های روسیه یک جریان متناوب را با فرکانس 50 هرتز تولید می کنند. تعیین دوره این جریان.
2. با توجه به برنامه (نگاه کنید به شکل 133)، تعیین دوره، فرکانس و دامنه نوسانات قدرت فعلی I.

1 V، I - به اصطلاح مقادیر فعال ولتاژ و قدرت AC. آنها با توجه به ولتاژ و قدرت جریان مستقیم برابر هستند، همان گرما را در اکسپلورر منتشر می کنند، به عنوان جریان متناوب. ارزش های موجود ولتاژ AC و قدرت √2 برابر دامنه های کمتر.