| Creator | Дата: Воскресенье, 10.07.2016, 18:44 | Сообщение # 1 |
Группа: Администраторы
Сообщений: 289
Репутация: 6
Статус: Оффлайн
| Посмотреть оригинал
Перевод
Создание электрических токов.
Мы видели, что изменение в магнитном потоке, проходящим через вторичную обмотку трансформатора, вызывает протекание тока в этой обмотке. Пока магнитный поток через вторичную обмотку изменяется всякий раз, когда изменяется ток, текущий через первичную обмотку, переменный ток в первичной обмотке трансформатора индуцирует переменный ток во вторичной обмотке.
Но имеется другой способ изменения магнитного потока, проходящего через моток проволоки: подвинуть магнитный поток. Вот так работает генератор. Всякий раз, когда магнит движется мимо мотка проволоки или моток проволоки движется мимо магнита, поток через катушку изменяется и ток течёт в катушке и её контуре.
Большинство генераторов используют вращательное движение, чтобы создавать электричество. Генератор имеет постоянный магнит, который вращается между двумя неподвижными мотками проволоки (катушками). Пока магнит вращается, его силовые магнитные линии проходят через обе катушки и направляют ток через них. Этот ток испытывает увеличение напряжения, пока он течёт через катушки, и падение напряжения, пока он течёт через лампочку, то есть происходит передача энергии от генератора к лампочке.
Стальной сердечник внутри каждой катушки вытягивает силовые магнитные линии, и они могут спокойно проходить через катушку каждый раз, когда полюс магнита проходит мимо. Эти сердечники временно намагничиваются соседним магнитом и эффективно увеличивают его длину. Без стальных сердечников большинство вращающихся силовых магнитных линий будут искривляться до прохождения через всю катушку, и генератор будет менее эффективен в производстве энергии.
На диаграмме выше вы можете видеть два магнита в двигателе: Якорь (или ротор) является электромагнитом, пока возбуждающий магнит – постоянный магнит (возбуждающий магнит может так же быть и электромагнитом, но в большинстве маленьких двигателей он не используется, т.к. не сохраняет энергию). Принцип действия двигателя идентичен принципу действия генератора. Генератор создает переменный ток в цепи при его полномочиях. Этот ток течёт в одном направлении, пока северный полюс магнита приближается к катушке, и в обратном направлении, когда южный полюс приближается к ней. Чтобы создать переменный ток частотой 60 Герц, используемый в США, генератор должен повернуться 60 раз каждую секунду, при этом ток проходит один полный цикл разворота каждую 1/60 секунды. В Европе генератор должен повернуться 50 раз каждую секунду, чтобы подать переменный ток частотой 50 Гц. Генераторы, в масштабах распределения энергии по всему континенту, поворачиваются с идеальной синхронизацией. Следовательно мощность может быть перенаправлена в пределах каждой сети, поэтому любой генератор может создавать энергию, потребляемую любым пользователем.
Некоторые устройства нуждаются в электрической энергии постоянного тока. Хороший пример – машина. Она создает электрическую энергию постоянного тока, чтобы зарядить её аккумулятор, чтобы светились фары, работала система зажигания и другие электрические компоненты. Пока эта энергия создаётся генератором переменного тока, машина использует специальные электронные переключатели, чтобы отправлять ток с генератора переменного тока одним путём через её электрическую систему. Пока ток в катушках генератора переменного тока изменяется, ток через электрическую систему машины всегда идёт в одном направлении.
Т.к. большие постоянные магниты слишком дорогие, большинство промышленных генераторов фактически используют электромагниты со стальным сердечником вместо постоянных магнитов. Эти вращающиеся электромагниты направляют ток через катушки генератора настолько эффективно, насколько могут это постоянные магниты. Хотя эти электромагниты потребляют немного электрической энергии, они более стоящие и эффективные, чем настоящие постоянные магниты.
Переменный ток.
Переменный ток – это такой электрический ток, величина и направление которого изменяются по циклу в противоположность постоянному току, направление которого остаётся постоянным. Обычная форма питания цепи переменного тока – синусоидальная волна, как результат наиболее эффективной передачи энергии. Однако, в определенных устройствах используются разные формы сигнала, такие как треугольные или прямоугольные волны. В общем смысле, переменный ток относится к виду электричества, которое доставляется предприятиям и жилим домам. Однако, звуковые и радио-сигналы, которые идут по электрическим проводам, тоже являются примерами переменного тока. В этих устройствах, важной целью является чаще всего переработка информационного кода (модуляция) в сигнал переменного тока.
Распределение электроэнергии.
Переменное напряжение может быть повышено или понижено с помощью трансформатора до разных напряжений. Системы высоковольтной передачи постоянного тока являются противоположностью большинству обычных систем переменного тока, как средство для основной массы передач электрической энергии. Однако они имеют тенденцию быть более дорогими и менее эффективными чем трансформаторы. Использование высокого напряжения ведёт к более эффективной передачи энергии. Потери энергии в проводнике являются результатом произведения квадрата тока и сопротивления проводника, описываются они формулой P = (I^2)*R. Это означает, что, когда передаваемая энергия на данном проводе постоянна, и если ток удвоен, то потери энергии будут в четыре раза больше. Пока передаваемая энергия равна произведению тока, напряжения и косинуса фазы между ними (P=IucosФ), то же самое значение энергии может быть передано с помощью меньшего тока, благодаря увеличению напряжения. Следовательно, более выгодно, когда передаются большие значения энергии для распределения энергии с огромными напряжениями (иногда такие большие, как сотни килоВольт). Однако, высокие напряжения также имеют недостатки. Самый основной заключается в повышении опасности контакта с кем-нибудь. Чтобы контактировать с ними нужна дополнительная изоляция, и это обычно увеличивает сложность в безопасном обращении с ними. На электростанциях напряжение создаётся на трёх фазах низкого напряжения с частотой 50 или 60 Гц, и оно повышается до высокого напряжение обычно около от 200 до 500 Вольт между фазами и от 100 до 250 Вольт между каждой фазой и нейтралью (нейтральным проводом).
Трёхфазное создание электричества является обыденностью и более эффективно в использовании прибыльных (коммерческих?) генераторов. Электрическая энергия создаётся благодаря вращающейся катушке внутри магнитного поля, в большинстве генераторов с высокой (капитальной?) стоимостью. Однако, это относительно просто и эффективно – включать три самостоятельных катушки в статор генератора (вместо одной). Эти наборы катушек физически самостоятельны (находятся отдельно друг от друга) на угол 120 градусов каждая от каждой. Три формы тока создаются с 120 градусной разницей в фазе между каждым, но с одинаковым значением. Трёхфазные системы разрабатываются так, что они имеют одинаковую нагрузку; если нагрузка правильно сбалансирована, ток не потечёт по нулевому проводу. Даже в худшем случае, когда нагрузка линейная, нейтральный ток не превысит максимального фазного тока. Для трёхфазных маленьких напряжений обычно используется четырёх проводная система, исключая требования к кабелю в виде одной третьей по сравнению с использованием отдельной нейтрали на фазу. Когда трёхфазный понижающий трансформатор с треугольным соединением первичной обмотки и соединением «звезда» вторичной обмотки часто используется, поэтому нет необходимости для нейтрали на снабжающей стороны. Для меньших клиентов (как мало меняется в зависимости от страны и возраста установки) берутся только однофазные или двухфазные с нейтралью. Для больших установок все три фазы и нейтраль берутся за основную плату. С трёхфазной основной платы могут начинаться и однофазная и трёхфазная (в некоторых случаях также схемы с двумя фазами (не пугайтесь двухфазной) и нейтралью. Трёхпроводные однофазные системы с одиночным трансформатором с выведенной средней точкой, дающие два действующих проводника, являются обычными распределяющими схемами для жилых домов и маленьких коммерческих организаций в Северной Америке. Подобный метод используется для различных строительных площадок в Великобритании. Некоторые электроинструменты и осветительные приборы должны получать энергию при помощи местного трансформатора с выведенной средней точкой с напряжением 55 Вольт между каждым мощным проводником и землёй. Это значительно уменьшает риск получения электрического удара в случае, когда один из действующих проводников становится открытым(незащищённым) по причине неисправности оборудования, в то время как он продолжает давать большое напряжение для инструментов.Третий провод часто соединяется между двумя не проводящими ток металлическими ограждениями и землёй. Этот проводник создает защиту от удара током из-за случайного контакта контура проводников с портативными приборами и инструментами.
Частоты источника питания переменного тока
Частота электрических систем изменяется в зависимости от страны. Большинство электрической энергии вырабатывается частотой 50 или 60 Гц. Некоторые страны имеют и 50 герцовые и 60 герцовые предметы снабжения.
Низкочастотные легко делать из малоскоростных электрических моторов, частично для подъёмных, дробильных или катающих устройств, и коммутационные тяговые двигатели для устройств, таких как железнодорожные пути, но также из-за заметного мерцания лампы накаливания и нежелательного мерцания люминесцентных ламп. 16.67 герцовая энергия (1/3 от основной частоты) до сих пор используется в европейских рельсовых системах, в таких как Швеция и Швейцария. Текстильная промышленность, высокопроизводительные компьютеры, морской флот, самолёты и космические приборы иногда используют частоту 400 Гц, для выгоды от понижения веса аппарата или большой скорости мотора. Приборы переменного тока могут выделять характерный гул на многократных частотах энергии переменного тока, которую они используют. Большинство стран выбрали их телевизионный стандарт, чтобы приблизиться к их основным частотам питающего тока. Это помогает предотвратить шум от линий электропередач и магнитные помехи из-за видимого ритма частот на дисплее. Если не указано изготовителем для работы на 50 или 60 герцовой частоте, устройства могут не работать эффективно или даже безопасно, если используются на других частотах, которые предназначенных для питания.
Европейское объединение (включая Великобританию) имеет официальный согласованный вид питания – 230 Воль 50 Герц. Однако они сделали допускаемые пределы очень широкими +- 10%. Некоторые страны фактически указывают более строгие стандарты, чем эти, например, в Великобритании определяют 230 Вольт +10% -6%. Большинство предметов снабжения старого стандарта соответствуют новым и не нуждаются в изменении.
|
| |
|
|
