الحصول على تيار كهربائي متناوب

التيار المتردد ، بالمعنى التقليدي ، هو التيار الذي يتم الحصول عليه من جهد متناوب متغير بشكل متناسق (جيبي). يتم إنشاء الجهد المتناوب في محطة توليد الطاقة وهو موجود باستمرار في كل منفذ على الحائط.

يستخدم التيار المتردد أيضًا لنقل الكهرباء لمسافات طويلة لأن الجهد المتناوب يزداد بسهولة. باستخدام محول، وبالتالي يمكن نقل الطاقة الكهربائية عبر مسافة بأقل خسائر ثم تقليلها مرة أخرى بمساعدة محول إلى قيمة مقبولة للشبكة المنزلية.

يتم إنشاء جهد متناوب (وبالتالي تيار) في محطة توليد الكهرباءحيث يتم تشغيل محركات التيار المتردد للمولد الصناعي بواسطة توربينات مدفوعة بالبخار عالي الضغط. ينتج البخار من الماء الذي يتم تسخينه بقوة بواسطة الحرارة الناتجة عن تفاعل نووي أو عن طريق حرق الوقود الأحفوري ، اعتمادًا على نوع محطة الطاقة. على أي حال ، فإن دوران المولد هو سبب تكوين الجهد والتيار المتناوبين.

للإجابة على سؤال حول كيفية تكوين المولد التيار المتناوب، يكفي اعتبار نموذج أولي يتكون من قطعة من الأسلاك ومغناطيس ، مع التذكير في نفس الوقت قوة لورنتز و قانون الحث الكهرومغناطيسي... لنفترض أن هناك سلكًا طوله 10 سم على الطاولة ، وفي أيدينا مغناطيس نيوديميوم قوي ، حجمه أصغر قليلاً من السلك. نعلق جلفانومتر حساس أو مقياس الفولتميتر على طرفي السلك.

نحضر المغناطيس بأحد القطبين بالقرب من السلك ، على مسافة أقل من 1 سم ، وسحب المغناطيس بسرعة إلى السلك من خلاله من اليسار إلى اليمين - سوف نعبر السلك بالمجال المغناطيسي للمغناطيس . سوف تنحرف إبرة الجلفانومتر فجأة في اتجاه معين ، ثم تعود إلى موضعها الأصلي.

أدر المغناطيس بالقطب الآخر نحو السلك. ومرة أخرى ، بتحريك اليد من اليسار إلى اليمين ، اعبر السلك التجريبي بسرعة باستخدام مجال مغناطيسي. تأرجحت إبرة الجلفانومتر بشكل حاد في الاتجاه الآخر ، ثم عادت إلى موضعها الأصلي. بدلاً من عكس المغناطيس ، يمكنك أولاً التحرك من اليسار إلى اليمين ، ثم من اليمين إلى اليسار ، سيكون تأثير تغيير اتجاه التيار المتولد هو نفسه.

أظهرت التجربة أنه من أجل الحصول على جهد متناوب ، يجب علينا إما تحريك المغناطيس عبر السلك إلى اليمين واليسار ، أو عبور السلك بأقطاب مغناطيسية متناوبة. في المولد في محطة توليد الكهرباء (وفي جميع المولدات التقليدية) ينطبق الخيار الثاني.

مبدأ تشغيل المولد - الحصول على القوة الدافعة الكهربائية المتناوبة (الجهد)

الجهد الجيبي المتردد

يتكون المولد في محطة توليد الطاقة من الدوار والجزء الثابت.تنتقل الطاقة الميكانيكية للتوربين الدوار إلى الدوار. يتركز المجال المغناطيسي للعضو الدوار على أجزائه القطبية ويتم إنشاؤه إما عن طريق مغناطيس دائم متصل به أو بواسطة تيار جهد ثابت يتدفق في الملف النحاسي للعضو الدوار.

عادةً ما تتكون لفات الجزء الثابت من ثلاث لفات منفصلة مرتبة فيما يتعلق ببعضها البعض ، مما ينتج عنه جهد متناوب وتيار في كل من اللفات الثلاثة. وبالتالي ، فإن كل ملف من لفات الجزء الثابت الثلاثة هو مصدر للجهد المتناوب ، والقيم اللحظية يتم إزاحة الفولتية في الطور مع بعضها البعض بمقدار 120 درجة. وهذا ما يسمى بالتيار المتردد ثلاثي الأطوار.

الحصول على جهد تيار متردد ثلاثي الأطوار وتيار

يعطي الجزء المتحرك لمولد بقطبين مغناطيسيين ، يدوران عند 3000 دورة في الدقيقة ، 50 تقاطعًا لكل مرحلة من لف الجزء الثابت في الثانية. وبما أن هناك نقطة صفر بين القطبين المغناطيسيين ، أي المكان الذي يكون فيه تحريض المجال المغناطيسي صفرًا ، فعند كل دوران كامل للدوار ، يمر الجهد المستحث في الملف عبر الصفر ، ثم يغير القطبية. نتيجة لذلك ، فإن جهد الخرج شكل جيبي وتردد 50 هرتز.

عندما يتم توصيل مصدر جهد التيار المتردد بالحمل ، يتم إنتاج تيار متردد في الدائرة. الجهد والتيار الأقصى المسموح به للجزء الثابت أعلى ، كلما كان المجال المغناطيسي للعضو الدوار أقوى ، أي كلما زاد التيار المتدفق في لفات الدوار. في المولدات المتزامنة مع الإثارة الخارجية ، يتم إنشاء الجهد والتيار في اللفات الدوارة بواسطة نظام إثارة الثايرستور أو المثير - مولد صغير على عمود المولد الرئيسي.

أنظر أيضا:

الخصائص الرئيسية (معلمات) التيار المتردد

توليد ونقل التيار الكهربائي المتردد

أنواع محطات التوليد

كيف تعمل مولدات التيار المستمر والتيار المتردد؟