Alternerende huidige generator (dynamo) -AC -generator en effectieve waarde van de wisselstroom - wetenschap online (2024)

Alternato -generatoris een apparaat dat demechanische energienaar binnenelektrische energie, Wanneer de spoel roteert tussen de twee polen vande magneet, het onderscheptDe magnetische fluxlijnendie degeïnduceerde EMFen geïnduceerde elektrische stroom die voor lange afstanden via draden kan worden overgedragen.

Elektrische generator (dynamo)

Elektrische generatorbestaat uit een stationairmagneetdat kan permanente magneet zijn ofelektromagneet, Een anker (een enkele lus van draadspoel van vele beurten) gesuspendeerd tussen de polen van demagneet, Een paar slipringen zijn verbonden met elke terminal van de spoel en roteer met de spoel in demagnetisch veld, Twee grafietborstels raken elk een van de twee slipringen waardoor de geïnduceerde elektrische stroom naar het externe circuit (dynamo polen) stroomt.

Aftrek van de geïnduceerde momentane EMF die in de spoel van de dynamo is gegenereerd

Elektrische generatorwordt gebruikt om demechanische energienaar binnenelektrische energie,,Wanneer de lus roteert met een lineaire snelheid (V) zodat zijn twee zijden AB en CD -onderscheppingmagnetische fluxvan dichtheid (b) en als de hoek tussen de richting van de lineaire snelheid en de fluxlijnen θ is, dan is de geïnduceerde EMF die in elk van de twee zijden wordt gegenereerd emf = blv sin θ.

Waar: L = lengte van de zijkanten AB en Cd, maar geen geïnduceerde EMF wordt gegenereerd in een van de zijden BC en AD zodat ze altijd parallel zijn aan de richting van demagnetisch veld, zo wordt EMF in elke beurt:

Emf = 2 blv sin θ,Sinds: v = ω r

Waar: (ω) is de hoeksnelheid en gelijken (2πf), (f) is de frequentie, (r) is de straal van de cirkel waarin de spoel om zijn as draait.

Emf = 2 b l ω r sin i

Omdat een (gezichtsoppervlak van het anker) = l × 2r

emf = bao sin i

Wanneer het aantal beurten van de spoel (n) is, dan is de momentane EMF

emf = nbao sin i

Als het ankervlak loodrecht staat op defluxlijnen, dan is de loodrecht op het anker parallel aan het veld (θ = 0 °),emf = nbaω sin 0 = 0, EMF verdwijnt.

Als het ankervlak parallel is aan defluxlijnen, dan staat de loodrecht op het anker loodrecht op het veld (θ = 90 °),EMF = NBAω sin 90 = NBAΩ, EMF wordt maximaal.

Aldus verandert de EMF van nul ATθ = 0 in een positief maximum ATθ = 90 °.

De onmiddellijke geïnduceerde EMF kan worden bepaald in termen van (EMF)_maximaal:

emf = (emf)_maximaalSin θ = nbao sin θ = nba × 2pf sin th (π = 22/7).

θ = ωt = 2πft, emf = (emf)_maximaalSin 2pft (p = 180 °)

Factoren die de momentane geïnduceerde EMF in de AC -dynamo beïnvloeden

1. Het aantal beurten van spoel (N), (recht evenredig).
2. Armature Face -oppervlak (A), (recht evenredig).
3. Frequentie (F) of hoeksnelheid (ω) van de spoel, recht evenredig.
4. Magnetische fluxdichtheid(B) Voor de gebruiktemagneet, (rechtevenredig).
5. Omdat de hoek tussen de loodrecht op de ankerplaat en demagnetische fluxof sinus de hoek tussen de richting van de lineaire snelheid en fluxrichting, (recht evenredig).

Het uitleggen van het werk van Dynamo door een complete revolutie:

1. Wanneer de spoel roteert tussen de polen vande magneetbeginnend bij de positie waar het vlak loodrecht staat op demagnetische fluxlijnen(θ = 0 °), emf = (emf)_maximaalSin 0 = 0, zowel van de geïnduceerde EMF als geïnduceerde stroom verdwijnen.
2. Wanneer de spoel roteert en zijn vlak parallel wordt aan demagnetische fluxlijnen(θ = 90 °), emf = (emf)_maximaalen zo is de geïnduceerde stroom.
3. Dan roteert de spoel en zijn vlak staat loodrecht op demagnetische fluxlijnenNogmaals en de EMF verdwijnt opnieuw.
4. Stap 2 en 3 worden herhaald, dus de spoel eindigt één volledige cyclus, die kan worden weergegeven door een sinusvormige curve.

De geïnduceerde EMF varieert sinusoïdaal met de hoekθ, waarbij de maximale waarde bij 90 ° en 270 °, de geïnduceerde EMF verdwijnt bij hoeken 0 °, 180 ° & 360 °.

I = 0 Wanneer EMF = 0, I is een maximale waarde wanneer EMF een maximale waarde is, de geïnduceerde elektrische stroom is recht evenredig met de geïnduceerde EMF en bijgevolg kan de momentane geïnduceerde stroom worden berekend uit de relatie:

I = i_maximaalSin (2 P F T)

De gegenereerde elektrische stroom keert elke halve cyclus om en bekend als wisselstroom,De frequentie van de wisselstroom wordt gegeven door de relatie:

F = Aantal cycli/Totale tijd

Periodieke tijd (t) = 1 / stroomfrequentie (f)

Frequentie van de thuisstroom = 50 cyclus/sec

De afwisselende stroom is deelektrische stroomDat verandert zijn intensiteit en richting periodiek met de tijd van nul tot een maximale waarde, keert vervolgens terug naar nul in de halve cyclus, keert vervolgens de richting om en verhoogt naar maximale waarde en vervolgens naar nul in de tweede helft cyclus en dit wordt elke cyclus herhaald.

Aftrek van de gemiddelde geïnduceerde EMF in een spoel (EMF)_ave

emf = - n (Δφ_M/Δt)

Binnen ¼ cyclus:Δt = t/4 = 1/4f, d_M= Ba,(EMF)_ave= - NBA × 4F

Binnen ½ cyclus:Δt = t/2 = 1/2f, d_M= Niet - ( - niet) = 2(EMF)_ave= - NBA × 4F

∴ De gemiddelde EMF binnen ¼ cyclus = de gemiddelde EMF binnen ½ cyclus

Gemiddelde EMF binnen een volledige cyclus = nul omdat de EMF -richting in de eerste helft van de cyclus tegengesteld is aan de richting in de tweede helft van de cyclus.

Effectieve waarde van de wisselstroom

De huidige actuele waarde verandert van ( + i_maximaal) tot ( - i_maximaal), dus de gemiddelde waarde van een AC -stroom is gelijk aan nul (i_ave= nul).

Desondanks deelektrische energiewordt geconsumeerd als thermische energie vanwege de beweging van elektrische lading en de snelheid van de verbruikte elektrische energie is evenredig met het kwadraat van de intensiteit van de stroom.

De beste methode voor het meten van de effectieve waarde van de intensiteit van de wisselstroom is het vinden van de waarde van de directe stroom die hetzelfde percentage thermische effect genereert in eenweerstand(of hetzelfde vermogen) zoals die gegenereerd door de beschouwde AC -stroom en deze effectieve waarde van de AC -stroom (i_EFF) is gelijk aan 0,707 van de maximale stroom.

I_EFF= 0.707 i_maximaal

Ook de effectieve waarde van deelektromotorische kracht:

(EMF)_EFF= 0,707 (EMF)_maximaal

De effectieve waarde van de wisselstroom is de waarde van de directe stroom die hetzelfde thermische effect genereert in een weerstand als die gegenereerd door de beschouwde AC -stroom in dezelfde weerstand en binnen dezelfde periode, of het is DC -stroom die genereertHetzelfde elektrische vermogen als dat wordt gegenereerd door AC -stroom in dezelfde weerstand.

Wanneer de effectieve waarde van AC -stroomintensiteit in een circuit = 10 A, betekent dit dat de directe stroomintensiteit die hetzelfde thermische vermogen genereert dat wordt geproduceerd door de wisselstroom in dezelfde weerstand en binnen hetzelfde tijdsinterval = 10 A.

Elektrische stroomrectificatie in de dynamo

Stroomrectificatie betekent dat de wisselstroom omzet in een unidirectionele stroom of directe stroom met één richting en bijna constante waarde, veel elektrische processen, zoals de productie van sommige metalen vereisen directe stroom, voor dit doel kan een AC -generator worden omgezet in DCgenerator.

Stroomrectificatie is de conversie van de wisselstroom in een directe stroom heeft één richting en bijna constante waarde, chuidige rectificatie kan beide produceren:

1. Unidirectionele elektrische stroom met variabele intensiteit.
2. Unidirectionele elektrische stroom met bijna constante intensiteit.

Om unidirectionele elektrische stroom te verkrijgen met variabele intensiteit

Gebruik: Voorbereiding van sommigenmetalenvan hun verbindingen door elektrolyse.

Structuur:

1. De twee metalen ringen in de AC -dynamo worden vervangen door een commutator die bestaat uit een holle metallische cilinder verdeeld in twee helften (1, 2) goed geïsoleerd van elkaar.
2. Twee borstels f₁en f₂Raak de twee helften (1, 2) aan tijdens de rotatie van de spoel, het externe circuit is verbonden met de twee borstels f₁en f₂.
3. Het is noodzakelijk dat de twee borstels f₁en f₂raak de isolator tussen de twee helften aan op het moment dat het vlak van de spoel loodrecht staat op demagnetisch veld, op het moment dat de gegenereerdeelektromotorische krachtIn de spoel is nul.

Hoe het werkt:

Laten we bedenken dat de spoel rotatie begint in de richting, tijdens de eerste helft cyclus, borstel F₁raakt de cilinder helft (i), terwijl borstel F₂raakt de andere helft (2) van de cilinder, de stroom in een dergelijk geval gaat in de spoel in de richting wxyz, als gevolg hiervan gaat de stroom door in het externe circuit in de richting van f₁naar f₂Tijdens de eerste helft van de cyclus.

In de tweede helft van de cyclus, deelektrische stroomkeert zijn richting in de spoel om, de stroom gaat in de spoel in de richting zyxw, tegelijkertijd, borstel F₁zal in contact zijn met de helft (2), terwijl f₂zal in contact zijn met de helft (1), de twee helften van de commutator omkeren hun positie ten opzichte van de twee borstels, in een dergelijk geval gaat de stroom in het externe circuit van f₁naar f₂, wat dezelfde richting is als die in de eerste helft van de cyclus.

De rotatie voortzetten, de borstel f₁fungeert als een positieve pool, terwijl f₂werkt als de negatieve pool van de dynamo, dienovereenkomstig, de stroom en de geïnduceerde EMF in het externe circuit zullen altijd in één richting zijn, maar de waarde verandert van nul tot een maximale waarde en neemt vervolgens opnieuw af tot nul tijdens elke halve cyclus van de halve cyclus van de halve cyclus van de halve cyclusSpoelrotatie, maar het is altijd in één richting.

Om een unidirectionele stroom van ongeveer constante waarde te verkrijgen

Gebruik: elektropleren en opladen van elektrische accumulatoren.

Structuur:Veel spoelen gescheiden door kleine hoeken worden gebruikt,Een holle metalen cilinder wordt gebruikt die is opgesplitst in een aantal segmenten, het dubbele van het aantal spoelen, dus de stroom in het externe circuit is bijna constant, dit is de manier om een DC -generator te verkrijgen.

AC -stroom

AC -stroom wordt verkregen met behulp van AC Dynamo,AC -stroom verandert zijn intensiteit en zijn richting periodiek en uniform, het kan voor lange afstanden worden getransporteerd zonder grote verliezen in energie met behulp van de elektrische transformator, het kan worden getransformeerd voor lange afstanden zonder energieverlies door zijn spanning te verhogen tot een hoge waarde met behulp van transformatoren,Het kan worden omgezet in DC -stroom,AC -stroom wordt gebruikt bij verlichting en verwarming.

DC -stroom

DC -stroom wordt verkregen met behulp van DC Dynamo, elektrische cellen of elektrische accumulatoren,DC -stroom is constant in richting en intensiteit, het kan niet over lange afstanden worden getransporteerd vanwege het zeer grote verliesverlies in de vorm van warmte in de draden, het kan niet over lange afstanden worden overgedragen omdat het veel verliestzijn energie in de vorm van thermische energie, het kan niet worden omgezet in AC -stroom,DC -stroom wordt gebruikt bij verlichting, verwarming, elektropleren en oplaadaccumulatoren elektrolyse en mobiele oplader.