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Schema, caratteristiche, principio di funzionamento e dispositivo del generatore di corrente diretta

L'era dell'elettrificazione è iniziata non molto tempo fa e per un paio di secoli completamente cambiato il nostro modo di vivere. Guardate in giro, ovunque, dove solo l'occhio cade, vedrete sicuramente alcuni elettrodomestici. Le persone sono così abituate a macchine diverse che fanno quasi tutto il lavoro per loro, che c'è un'illusione, come se fosse sempre così. Ma guardiamo al di là del velo, nascondendo da noi il processo di attività vitale di amici elettrici. Analizziamo il principio di funzionamento e il dispositivo del generatore di corrente diretta.


Un po 'di storia

L'elettricità è stata osservata dagli antichi Greci. Era nota la proprietà di ambra per attirare particelle diverse a se stessa. La gente considerava questo il magnetismo inerente alla resina. Ma più tardi hanno notato la capacità di altri materiali di acquisire il magnetismo. Per esempio, il vetro quando si sfregava, cominciava ad attirare piccoli elementi leggeri: particelle di carta, peli e polvere. Così divenne chiaro che l'effetto magnetico avviene per legge.

Successivamente, nel XVIII secolo, fu creato un prototipo di un condensatore moderno, battezzato dal nome dell'inventore "la banca di Leiden". Questo semplice meccanismo è stato in grado di accumulare una carica, che a quel tempo era considerata una sorta di liquido solido saturo e capace di scorrere da un corpo all'altro con una velocità sorprendente – diverse miglia in frazioni di secondi.

Quando l'atomo e il nucleo e l'elettrone costituenti sono stati scoperti, tutto è rimasto in atto. La gente ha capito che erano gli elettroni che erano le accuse che hanno creato tali fonti inspiegabili come gli scarichi elettrici. Ma mentre erano solo accuse statiche. Con gli esperimenti di Faraday e Oersted inizia l'elettricità, che sappiamo adesso. Hanno inventato un layout di generatore DC, il dispositivo e il cui principio di funzionamento sono basati sul fenomeno della forza elettromotrice EMF.

La forza del movimento elettrico

Come l'acqua del fiume mette in moto l'attrazione della terra, particelle così cariche nel conduttore causano l'EMF a muoversi. Questa forza è strettamente legata al fenomeno magnetico, vale a dire, appare appena il flusso creato dal magnete cambia. EMF è in grado di lavorare solo in una sostanza in cui sono sempre disponibili le spese. Questa proprietà è posseduta da metalli e soluzioni saline.

L'emf è il più grande, più veloce l'intensità delle onde magnetiche cambia. Come sapete, un magnete ha sempre due poli. Secondo la direzione in cui il flusso cambia rispetto al conduttore, la corrente nel conduttore scorre in una direzione o nell'altra. Le cariche positive e negative creano un campo energetico tra noi stessi, che chiamiamo una tensione, è maggiore, più forte è la carica elettrica totale del polo omonimo.

Che cos'è un generatore elettrico?

Il design o la macchina che è in grado di convertire qualsiasi forza meccanica in energia elettrica è stato chiamato il generatore di elettricità. Il principio di funzionamento e il dispositivo di un generatore di corrente diretta sono legati al magnetismo. Se prendiamo un magnete permanente e attraversiamo il campo della sua forza con un conduttore, in quest'ultima c'è una forza che forza le particelle cariche a muoversi in una direzione – una corrente appare. Lo stesso avverrà con un conduttore fisso e un magnete in movimento.

Esperienze, gli scienziati hanno stabilito che il valore della corrente è maggiore, maggiore è:

  • La grandezza del flusso magnetico tra i poli del magnete.
  • Velocità di intersezione delle linee di tensione.
  • La lunghezza del filo portante corrente.

Se, tuttavia, il conduttore viene spostato parallelo alla direzione del flusso, non si osserva alcuna induzione. Ciò ha portato alla legge della mano destra, che aiuta a capire in quale direzione si muove l'attuale. Quando la mano del lato destro del corpo viene posizionata con il palmo della mano in modo che le linee magnetiche del campo sottolineato entrano in esso, e il pollice è piegato e punta in cui il conduttore si muove, le altre quattro dita mostrano il percorso corrente. Nel magnete, il vettore di movimento del campo è diretto da nord a sud.

Schema di funzionamento del generatore elementare

Il principio di funzionamento e il dispositivo di un generatore di corrente costante di tipo semplice sono i seguenti: il telaio è realizzato in materiale portante, è montato sull'asse e ruota tra i poli del magnete. Ogni estremità libera del telaio è collegata al suo contatto, che sembra una piastra arcuata. Insieme, i contatti formano un cerchio tornito in due punti (collettore). Questi contatti semicircolari sono collegati in modo mobile alle spazzole conduttrici a molla. Rimuovono la corrente.

Nello spazio, il telaio relativo ai contatti è orientato in modo che quando ogni metà delle sezioni del flusso magnetico più grande si incrociano, le spazzole vengono chiuse ai contatti. Quando gli elementi del telaio attraversano una fase di movimento lungo le linee – i contatti a spazzola sono aperti al collettore.

Se si collega un oscilloscopio, si può vedere che il dispositivo generatore DC e il principio di funzionamento hanno tale da produrre un'alternanza di mezze onde che sono da un lato delle coordinate e modificarne il valore da zero a quello più alto e nuovamente a zero. La frequenza del loro seguito dipende dalla velocità della rotazione del telaio. Ciò significa che la corrente in un tale sistema si muove in una direzione (costante), ma ha un aspetto pulsante.

Principio di funzionamento e dispositivo del generatore di corrente diretta

Un vero generatore di corrente costante è più complesso, anche se il principio della sua azione non è diverso da quello considerato in precedenza. Invece di un singolo telaio e di un paio di contatti semicircolari, ha molte cornici e contatti del collettore. Questo, innanzitutto, aumenta il potere di una tale macchina e, in secondo luogo, liscia l'ondulazione della corrente, poiché ogni fotogramma crea la propria mezza onda, che, regolandosi tra di loro, forma una corrente totale. Un tale sistema di rotazione è chiamato ancoraggio o rotore.

Anche il magnete del generatore è modificato. Il suo ruolo è giocato da un elettromagnete costituito da un avvolgimento e un nucleo. Utilizzando elettromagneti, è possibile creare un grande flusso magnetico, che è al di là della potenza del solito permanente. Inoltre, il flusso può essere facilmente modificato. La parte stazionaria del generatore è chiamata statore.

A seconda della modalità operativa della macchina durante la rotazione dell'albero, tra gli statori e il rotore si osservano i seguenti processi:

  1. Nessun carico è collegato al generatore. Nel caso di tale lavoro a vuoto, l'armatura produce una rotazione, in essa viene indotta EMF, ma non c'è corrente nell'avvolgimento, in quanto il circuito non è chiuso.
  2. Il generatore DC, il cui circuito del dispositivo è collegato al circuito, funziona nel modo di caricamento. In questo caso, la corrente scorre nell'armatura e appare un nuovo componente: il flusso magnetico creato dall'armatura (risposta dell'armatura). Questo flusso si muove in una direzione tale da contrastare le linee principali della forza creata dall'elettromagnete. Di conseguenza, il reale EMF sarà più basso, cioè la potenza del generatore è ridotta. E più il carico del generatore, più energia viene spesa per superare la reazione dell'armatura quando l'albero ruota.

Per livellare il flusso magnetico dell'armatura, nel circuito del rotore vengono introdotti i cosiddetti avvolgimenti compensatori, in cui viene formato un flusso magnetico che indebolisce la risposta dell'armatura.

Tipi di generatori che producono elettricità costante

Il principio di funzionamento e la disposizione dei generatori DC differiscono nell'esecuzione del circuito di eccitazione. Sono:

  • Magnetoelectric. Usano magneti permanenti per creare un flusso magnetico. Tali macchine, di solito di bassa potenza, hanno un'elevata efficienza, in quanto non vi è alcuna perdita negli avvolgimenti di campo. La mancanza di dispositivi nella complessità del regolamento.
  • Generatori con circuito di eccitazione indipendente. Sono dispositivi il cui avvolgimento di elettromagneti è alimentato da sorgenti di energia esterne: una batteria o un generatore.
  • Generatori DC auto-eccitati. Tali dispositivi alimentano elettromagneti dai propri ancoraggi. La condizione principale per l'auto-eccitazione è il flusso magnetico residuo. Il disegno, il principio del funzionamento dei generatori e lo schema della loro attivazione sono composti, shunt e seriali.

Principio di funzionamento e dispositivo del generatore dal motore elettrico

Il principio della reversibilità delle macchine elettriche suggerisce che qualsiasi motore elettrico possa essere convertito in un generatore e viceversa. Dopo tutto, entrambi questi dispositivi utilizzano l'induzione di EMF, come base del loro lavoro. Solo nel motore è una corrente elettrica applicata al rotore che, generando un flusso magnetico, respinge i poli del magnete dello statore, facendo un movimento di rotazione.

Se l'albero motore ruota ad una certa velocità, gli avvolgimenti di induzione cominciano ad essere indotti negli avvolgimenti dell'armatura e la corrente scorre. La limitazione è solo nello spessore del filo di avvolgimento dell'armatura. Quando il filo è sottile, allora non sarà possibile ottenere più potenza da un tale generatore.

Dove hai trovato la sorgente DC?

Nonostante il fatto che l'elettricità permanente possa essere ottenuta con il metodo di rettifica di una corrente alternata, un generatore DC è ampiamente utilizzato. Il principio di funzionamento, lo schema di tale macchina è indispensabile nelle imprese metallurgiche, nelle potenti piante di elettrolisi delle piante. Nell'industria dei trasporti, le unità operano in locomotori elettrici, navi navali. Le sorgenti di potenza DC sono adatte anche per alimentare gli avvolgimenti eccitanti di generatori di corrente alternati in centrali elettriche. Per fini domestici sono state sviluppate macchine dinamiche. Si possono vedere sulle biciclette, dove alimentano le luci.

conclusione

I generatori di corrente di polarità costante sono buoni in quanto possono produrre elettricità a diverse velocità di rotazione dell'albero. Non hanno bisogno di sopportare una frequenza chiara, come, ad esempio, in alternatori, dove dovrebbe essere a 50 Hz. Tali macchine sono molto comode da utilizzare come fonti alternative di energia elettrica, ad esempio nelle turbine a vento.