שימושי עבור חשמלאי / בסיס ידע / חשמל לבובות / קבלת זרם חשמלי לסירוגין
קבלת זרם חשמלי לסירוגין
זרם חילופין, במובן המסורתי, הוא הזרם המתקבל ממתח משתנה, הרמוני (סינוסי). מתח מתחלף נוצר בתחנת הכוח, והוא נמצא כל הזמן בכל שקע בקיר.
זרם חילופין משמש גם להעברת חשמל למרחקים ארוכים, מכיוון שהמתח לסירוגין עולה בקלות. באמצעות שנאי, וכך ניתן להעביר אנרגיה חשמלית למרחק עם הפסדים מינימליים, ולאחר מכן להפחית בחזרה באמצעות שנאי לערך המקובל על רשת ביתית.
יצירת מתח לסירוגין (ובהתאם, זרם) מתבצעת בתחנת הכוחהיכן גנרטור תעשייתימנועי AC מונעים על ידי טורבינות המונעות על ידי קיטור בלחץ גבוה. קיטור מופק ממים המחוממים מאוד בחום שנוצר כתוצאה מתגובה גרעינית או בשריפת דלקים מאובנים, בהתאם לסוג תחנת הכוח. בכל מקרה, סיבוב האלטרנטור הוא הסיבה להיווצרות מתח וזרם לסירוגין.
לענות על השאלה כיצד נוצר הגנרטור זרם חליפין, מספיק לשקול מודל אלמנטרי המורכב מחתיכת חוט ומגנט הנזכר בו זמנית כוח לורנץ ו חוק אינדוקציה אלקטרומגנטית... נניח חוט באורך 10 ס"מ מונח על השולחן, ובידנו מגנט ניאודימיום חזק, שגודלו קטן מעט מהחוט. אנו מצמידים לקצה החוט מד גלוונומטר רגיש או מד מתח.
אנו מביאים את המגנט עם אחד הקטבים קרוב לחוט, במרחק של פחות מ- 1 ס"מ, וממשים במהירות את המגנט מעל החוט לרוחבו משמאל לימין - נחצה את המוליך עם השדה המגנטי של המגנט . מחט הגלוונומטר תסט בחדות לכיוון מסוים, ואז תחזור למיקומה המקורי.
הפוך את המגנט עם המוט השני לחוט. ושוב, מזיזים את היד משמאל לימין, חוצים במהירות את המוליך הניסיוני עם שדה מגנטי. מחט הגלוונומטר סטה בחדות לכיוון השני, ואז חזרה למיקומה המקורי. במקום להעיף את המגנט, ניתן לעבור תחילה משמאל לימין, ולאחר מכן מימין לשמאל, ההשפעה של שינוי כיוון הזרם שנוצר תהיה זהה.
הניסוי הראה שכדי להשיג מתח לסירוגין, עלינו להזיז את המגנט לרוחב החוט ימינה ושמאלה, או לחצות את המוליך עם קטבים מגנטיים מתחלפים. בגנרטור בתחנת הכוח (ובכל האלטרנטורים המסורתיים) האפשרות השנייה מיושמת.
עקרון הפעולה של הגנרטור - השגת כוח אלקטרומוטורי משתנה (מתח)
מתח סינוסי AC
אלטרנטור בתחנת כוח מורכב מרוטור וסטאטור. האנרגיה המכנית של הטורבינה המסתובבת מועברת לרוטור. השדה המגנטי של הרוטור מתרכז בחתיכות המוט שלו, והוא נוצר על ידי מגנטים קבועים המחוברים אליו, או על ידי זרם מתח קבוע הזורם בפיתול הנחושת של הרוטור.
בדרך כלל, סלילה הסטאטור מורכבת משלוש פיתולים נפרדים המרוחקים זה לזה, וכתוצאה מכך מתח וזרם לסירוגין בכל אחת משלוש הפיתולים.לפיכך, כל אחת משלוש פיתולי הסטאטור היא מקור למתח מתחלף, והערכים המיידיים של המתחים מועברים בשלב ביחס זה לזה ב -120 מעלות. זה נקרא זרם חילופין תלת פאזי.
קבלת מתח וזרם לסירוגין תלת פאזי
הרוטור של הגנרטור בעל שני קטבים מגנטיים, המסתובב ב -3000 סל"ד, נותן 50 מעברים של כל שלב של סבב הסטאטור לשנייה. ומכיוון שיש נקודת אפס בין הקטבים המגנטיים, כלומר מקום שבו אינדוקציה של השדה המגנטי היא אפס, הרי שבמהלך כל סיבוב שלם של הרוטור, המתח המושרה בסלילה עובר דרך אפס, ואז משנה את הקוטביות. כתוצאה מכך, יש למתח היציאה צורה סינוסואידית ותדר של 50 הרץ.
כאשר מקור מתח AC מחובר לעומס, נוצר זרם AC במעגל. המתח וזרם הסטאטור המרבי המותר הם ככל שהשדה המגנטי של הרוטור גבוה יותר, כלומר השדה המגנטי של הרוטור חזק יותר, כלומר ככל שהזרם הזורם בפיתולי הרוטור גדול יותר. בגנרטורים סינכרוניים עם עירור חיצוני, המתח והזרם בפיתולי הרוטור נוצרים על ידי מערכת עירור תריסטור או מסיר - גנרטור קטן על פיר הגנרטור הראשי.
ראה גם:
מאפיינים עיקריים (פרמטרים) של זרם חילופין