الآلات الكهربائية.

محول AC-DC هو جهاز يحول طاقة التيار المتردد إلى طاقة تيار مستمر. هذا الجهاز غير خطي، وبالتالي فإن طيف الجهد عند خرجه يختلف عن الإدخال. في الأدب الأجنبي، تسمى هذه الأجهزة محولات التيار المتردد/التيار المستمر (متغير/ العاصمة.). يوضح الشكل 1 التعيين الرسومي لمحول التيار المتردد/المستمر. وتظهر ذبذبات الجهد والطيفية في المدخلات والمخرجات.

الشكل 1. التعيين الرسومي للمقوم

يشتمل محول AC-DC على مقوم ومرشح يمنع المكونات غير المرغوب فيها من جهد الخرج. تتمثل مهمة المرشح المتصل بمخرج المقوم في عزل المكون الثابت فقط ش 0 (تأثير تصحيح مفيد) وقمع جميع المكونات الأخرى لطيف الجهد شد (نبض). غالبًا ما يُطلق على هذا الإجراء اسم "تجانس" جهد الخرج. ولذلك، يسمى هذا المرشح مرشح التجانس. يتم إجراؤه على شكل مرشح تمرير منخفض (عادةً مرشح LC) بنطاق ترددي Δ ونادي.

إذا كان المقوم، وهو جزء من محول التيار المتردد/المستمر، يستخدم نصف موجة واحدة من جهد التيار المتردد أثناء التشغيل، فإنه يطلق عليه دورة واحدة أو نصف موجة، وإذا كان كلا نصفي الموجات يسمى الدفع والسحب أو موجة كاملة. يوضح الشكل 2 رسمًا تخطيطيًا مبسطًا لمحول AC إلى DC أحادي الدورة.

الشكل 2. الدائرة المكافئة لمحول AC-DC أحادي الطرف

في هذا الشكل، يقوم المفتاح K بشكل متزامن مع تردد المصدر U1 بتوصيل الحمل بالمصدر. ينتج الحمل جهدًا نابضًا بتردد ω ج. خلال فترة تردد تذبذب المدخلات، تمر نبضة حالية واحدة فقط عبر الحمل والمصدر. تردد التوافقي الأول للتيار (والجهد المتموج على الحمل) يساوي تردد الشبكة ω ج. يتدفق مكون التيار المستمر لتيار الحمل في هذه الدائرة عبر مصدر جهد الدخل. إذا كان يحتوي على محول، سيؤدي ذلك إلى مغنطته وتدهور معلمات الوزن والحجم. إذا كان جهد التيار الكهربائي عند مدخل مقوم نصف الموجة متناسقًا ش 1 = شم خطيئة ω ج ر، فإن مخططات توقيت الجهد عند مدخلات ومخرجات هذه الدائرة ستبدو كما هو موضح في الشكل 3.

الشكل 3. مخططات توقيت الجهد عند مدخلات ومخرجات محول نصف الموجة

كما يتبين من هذا الشكل، فإن مستوى مكون التيار المباشر عند خرج دائرة محول AC/DC أحادية النهاية صغير جدًا. ولذلك، يتم استخدام دائرة الدفع والسحب في كثير من الأحيان. تظهر دائرة محول الجهد AC-DC في الشكل 4.

الشكل 4. الدائرة المكافئة لمحول الدفع والسحب AC-DC

في هذه الدائرة، يقوم المحولان K1 وK2 بتوصيل الحمل لمدة نصف موجة واحدة (T/2) مرتين لكل فترة. لذلك، خلال فترة التغيير في جهد الشبكة، تمر نبضتان حاليتان عبر الحمل والمصدر، وبسبب التبديل، يتدفق التيار عبر الحمل في اتجاه واحد. لا يتدفق مكون التيار المستمر لتيار الحمل عبر المصدر الأساسي ولا يؤثر على تشغيله. تردد نبضات التيار والجهد عبر الحمل ش H ضعف تردد التيار الكهربائي ω ج، والذي يسمح لك بتقليل حجم مرشح الصقل. كل هذه العوامل يمكن أن تحسن بشكل كبير وزن وأبعاد محول AC-DC. تظهر في الشكل 5 مخططات توقيت الفولتية والتيارات عند مدخلات ومخرجات محول التيار المتردد إلى التيار المستمر الذي يعمل بالدفع والسحب.

الشكل 5. مخططات توقيت الفولتية والتيارات عند مدخلات ومخرجات محول الموجة الكاملة

الصمامات غير المنضبطة والمتحكم فيها، مثل الثنائيات والثايرستورات وثنائية القطب و ترانزستورات التأثير الميداني. الأكثر استخدامًا هي الصمامات غير المنضبطة، والتي تستخدم ثنائيات أشباه الموصلات القوية.

وتجدر الإشارة إلى أن محولات التيار المتردد/التيار المستمر الحديثة يتم تصنيعها باستخدام المزيد مخطط معقد. يقومون أولاً بتصحيح وتصفية تذبذبات الإدخال، ثم توليد تردد عالٍ، حيث يتم تحويل جهده إلى الخرج المطلوب، ثم يقومون مرة أخرى بتصحيح وتصفية جميع المكونات الطيفية غير المرغوب فيها. يتيح لك ذلك تقليل أبعاد المحول بشكل كبير وزيادة كفاءته. غالبًا ما يتم تصنيعها على شكل كتلة صغيرة الحجم من قطعة واحدة.

الشكل 6. مظهرمحول تيار متردد/تيار مستمر

الأدب:

1. ساجنيف إيه إم، روجولينا إل جي، أبراموف إس إس. "إمدادات الطاقة للأجهزة وأنظمة الاتصالات": درس تعليمي/ المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم المهني العالي SibGUTI. نوفوسيبيرسك، 2008 – 112 ق.
2. علييف آي. كتاب مرجعي كهربائي. – الطبعة الرابعة. تصحيح. – م: راديو آي بي سوفت، 2006. – 384 ص.
3. جيتنكو إن. مصادر الطاقة الثانوية. تصميم الدوائر وحسابها. دليل الدراسة. – م.، 2008. – 448 ص.
4. إمدادات الطاقة للأجهزة وأنظمة الاتصالات: كتاب مدرسي للجامعات / V.M. Bushuev، V.A. ديمينسكي، ل.ف. زاخاروف وآخرون - م.، 2009. – 384 ص.
5. دينيسوف إيه آي، زفولينسكي في إم، رودينكو يو في. محولات الصمامات في أنظمة التثبيت الدقيقة. – ك.: ناوكوفا دومكا، 1997. – 250 ص.

جنبا إلى جنب مع المقال "تحويل التيار المتردد إلى العاصمة" اقرأ:

http://site/BP/Ventil/

1.3. تحويل التيار المتردد

إلى ثابت وثابت إلى متغير

يتم توليد الكهرباء في محطات توليد الطاقة بواسطة مولدات متزامنة، أي مولدات التيار المتردد، والتي يمكن تحويلها بسهولة بواسطة المحولات ونقلها عبر مسافات طويلة. وفي الوقت نفسه، هناك عدد العمليات التكنولوجيةتتطلب تيارًا مباشرًا: التحليل الكهربائي، وشحن البطارية، وما إلى ذلك. لذلك، غالبًا ما تكون هناك حاجة لتحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر والعكس.

انتشر على نطاق واسع في بداية القرن العشرين. لقد أفسحت محولات الآلات الكهربائية (المحولات أحادية المحرك ومجموعات مولدات المحركات) المجال أمام مقومات أشباه الموصلات الأكثر إحكاما والصمت. بفضل عالية

أرز. 1.12. مقوم الدفع والسحب أحادي الطور

نظرًا لمؤشرات الأداء والأبعاد الصغيرة لمقومات أشباه الموصلات، كان هناك ميل لاستبدال مولدات التيار المستمر بمولدات متزامنة تحتوي على مقوم أشباه الموصلات عند الخرج. وهكذا ظهرت فئات جديدة من الآلات - المحولات والمتزامنة - التي تعمل باستمرار مع المقومات. ومع ذلك، فإن تشغيل آلة كهربائية على مقوم له ميزات يجب مراعاتها عند تصميم هذه الآلات وتحليل العمليات التي تحدث فيها.

تحويل التيار المتردد V ثابتيتم إنتاجها باستخدام صمامات أشباه الموصلات ذات الموصلية أحادية الاتجاه. في الشكل. 1.12 ويظهر 1.13 دوائر المقوم الأكثر شيوعًا: أحادية الطور (الشكل 1.12، أ) وثلاثية الطور (الشكل 1.13، أ) ومنحنيات الجهد والتيار (الشكل 1.12.5). الخامس،أرز. 1.13.6, Vعلى التوالى). يمكن أن يمر التيار عبر صمامات أشباه الموصلات (الثنائيات) فقط عندما يتم تطبيق جهد إيجابي على الأنود (في اتجاه قمة المثلث في الشكل 1.12، أ)، وبالتالي فإن الجهد عبر الحمل ينبض.

أرز. 1.13. مقوم الجسر ثلاثي الطور

مع التصحيح أحادي الطور، تكون تموجات الجهد عبر الحمل كبيرة جدًا، ويكون تردد المكون المتناوب أعلى مرتين من تردد التيار المتردد (الشكل 1.12، ب). مع تصحيح الجسر ثلاثي الطور، تتحول الدائرة إلى ست دورات ويكون تموج الجهد صغيرًا - أقل من 6٪ من المكون الثابت (الشكل 1.13، ب).

عادة ما يكون التيار في دائرة الحمل أكثر سلاسة من الجهد، حيث أن دائرة الحمل غالبا ما تحتوي على محاثة تمثل مقاومة عاليةلمكون التيار المتردد وصغير للمكون الثابت.

إذا اعتبرنا التيار في الحمل /<* полностью сглаженным, то по обмоткам трансформатора проходит ток, имеющий вид прямоугольников (рис. 1.12,6 и 1.13, الخامس)،تحتوي على توافقيات أعلى تزيد من تسخين اللفات. بالإضافة إلى ذلك، عند استخدام دوائر التصحيح بنقطة الصفر، يوجد مكون تيار ثابت في اللفات (الشكل 1.12.6). ولهذا السبب، تزداد القيمة الفعالة للتيار بشكل حاد ومن الضروري اتخاذ تدابير ضد إنشاء مغنطة دائمة للقضيب. ولمنع هذه الظاهرة، على سبيل المثال، في المحولات أحادية الطور أيضًا مدرعةالهيكل (الشكل 1.14)، أو يتم وضع جميع اللفات المحولة على كل قضيب، وتقسيمها إلى نصفين.

تأثير كبير على تشغيل المقوم (الشكل 1). 1.15, س) التبديل الحالي له تأثير التحول من صمام إلى آخر.

نظرًا لوجود محاثات في الدائرة الحاملة للتيار والمحاثة الناتجة عن تدفقات التسرب للمحول، فإن التيار من صمام واحد لا ينتقل إلى صمام آخر على الفور، ولكن خلال فترة التبديل Гк، والتي تتوافق مع زاوية التبديل في(الشكل 1.15، ب).

للتبسيط، نحن نفترض أن الحمل الحالي بطاقة تعريفسلسة تماما. ثم مجموع التيارات من خلال الصمامين الأول والثاني أنا\و iaiأثناء عملية التبديل لم يتغير:

أرز. 1.14. رسم تخطيطي لمحول الدروع

في لحظة التبديل، عندما تمر قيمة المجال الكهرومغناطيسي بالصفر وإشارة التغييرات، يصبح ملف المحول قصير الدائرة ويمكن كتابة المعادلة لدائرته

أثناء التبديل، يكون الجهد عبر الحمل CLg = 0.5(e 2a + +ه 2 ب)وفي مقوم أحادي الطور يساوي الصفر (الشكل 1.15، ب).وبالتالي، بسبب التخفيف، ينخفض ​​الجهد المصحح وتزداد تموجاته. بما أن زاوية التبديل y أكبر، كلما زاد تيار الحمل بطاقة تعريفوالتفاعل الاستقرائي س أ,لتحسين جودة المقوم، من المستحسن أن يكون للآلة التي تغذيه مفاعلة حثية صغيرة. في محول × أتساوي المفاعلة الحثية الناجمة عن تدفقات التسرب، ويتم تحديدها من تجربة دائرة قصر في مولد متزامن

أين ها"و س ف"- الحث الفائق العابر على طول المحورين الطولي والعرضي على التوالي، مع مراعاة وجود التيار في ملف المثبط.

وبالتالي، فإن المولدات المتزامنة المصممة للعمل على مقوم يجب أن تكون مصممة للعمل بتيار غير جيبي ولها ملف مخمد.

عامل الطاقة للمولد الذي يعمل على مقوم غير منظم هو

أرز. 1.16. دائرة العاكس أحادية الطور

حيث v«0.9 هو معامل التشويه؛ >φ «0.5у - زاوية التحول الحالية بالنسبة للجهد التوافقي الأول.

تحويل العاصمة إلى تيار متردديتم إنتاجها باستخدام محولات تستخدم صمامات يتم التحكم فيها: الترانزستورات، الثايرستور، إلخ.

تظهر دائرة العاكس أحادي الطور في الشكل. 1.16. يتم تشغيل الصمامات العاكسة بالتناوب كل نصف دورة بحيث يكون اتجاه التيار في الملف الثانوي للمحول عكس اتجاه المجال الكهرومغناطيسي في هذا الملف، أي بحيث تنتقل الطاقة من مصدر التيار المباشر إلى مصدر التيار المباشر. شبكة التيار المتناوب.

العاكسون نسبيا نظام معقد التحكم الآليمما يؤدي إلى زيادة تكلفتها وانخفاض موثوقيتها مقارنة بالمقومات غير المنضبطة.

بالإضافة إلى ذلك، قد يواجه العاكس وضعًا ما عن طريق الاحتراق،عندما يكون التيار في الملف متطابقًا مع المجال الكهرومغناطيسي الخاص به. هذا الوضع ممكن إما في حالة وجود خلل في نظام التحكم، أو إذا كانت زاوية التبديل كبيرة جدًا. أثناء عملية الاحتراق، يزيد التيار عادة إلى قيمة غير مقبولة وعادة ما تفشل صمامات أشباه الموصلات. عدد كبيرالعناصر الموجودة في نظام التحكم وإمكانية وضع الطوارئ من خلال الاحتراق تجعل موثوقية المحولات أقل بكثير من تلك الخاصة بالمقومات غير الخاضعة للتحكم: يتم تقليل متوسط ​​الوقت بين حالات الفشل بمقدار 50...100 مرة.

فكرة إمدادات الطاقة من غير المتزامن والعاكسات واعدة. المحركات المتزامنة. من خلال تغيير تردد تبديل الصمامات، يمكنك تغيير تردد الجهد عند أطراف الجزء الثابت للمحرك وبالتالي تنظيم السرعة الزاوية اقتصاديًا (بدون مقاومة). تسمى هذه الطريقة للتحكم في السرعة بالتحكم في التردد. ومع ذلك، فإن الموثوقية المنخفضة للأنظمة ذات محولات التردد العاكس تمنع استخدامها على نطاق واسع.

حاليًا، يتم استخدام التحكم في التردد فقط في ظروف خاصة حيث لا يمكن لمحركات التيار المستمر المغمورة في السائل أن تعمل: محركات السفن، ومحركات خطوط أنابيب النفط، ومحركات المطاحن الكروية، وما إلى ذلك.

أرز. 1.17. تصميم آلة العاصمة

هناك عينات تجريبية مع تنظيم التردد في المعدات الكهربائية للرافعات والجر.

تحتوي آلة التيار المستمر على نوع من مجمع المحولات، وهو مقوم في وضع المولد، ومحول تردد في وضع المحرك.

يشبه تصميم آلة التيار المباشر تصميم آلة متزامنة مقلوبة، حيث يقع ملف المحرك على الدوار وتكون الأقطاب المغناطيسية ثابتة. عندما يدور عضو الإنتاج (العضو المتحرك)، يتم تحفيز EMF في موصلات الملف، ويتم توجيهه كما هو موضح في المقطع العرضي في الشكل. 1.17، أ.

في الموصلات الواقعة على جانب واحد من خط التماثل الذي يفصل بين القطبين، يتم توجيه القوة الدافعة الكهربية دائمًا في اتجاه واحد، بغض النظر عن ذلك السرعة الزاوية. أثناء الدوران، تذهب بعض الموصلات تحت القطب الآخر، وتحل محلها موصلات أخرى، وفي الفضاء، تحت قطب من قطبية واحدة، تكون الصورة ثابتة تقريبًا، ويتم استبدال بعض الموصلات فقط بأخرى. ولذلك، فمن الممكن الحصول على EMF ثابت عمليا من هذا الجزء من الملف.

يتم الحصول على EMF ثابت باستخدام الاتصال المنزلق بين الملف والدائرة الكهربائية الخارجية.

ترتبط الموصلات بالتناوب مع الملعب أوشت,كما هو الحال في أجهزة التيار المتردد، ثم يتم توصيل المنعطفات في سلسلة واحدة تلو الأخرى، يتم تشكيل لف مغلق.

في نصف اللف (في آلة ذات قطبين)، يتم تحفيز المجال الكهرومغناطيسي لعلامة واحدة، وفي الآخر - للعلامة المعاكسة، كما هو موضح في مخطط اللف المكافئ (الشكل 1.17، ب).على طول محيط الملف، يتم توجيه المجال الكهرومغناطيسي في أجزائه بشكل معاكس ومتوازن بشكل متبادل. ونتيجة لذلك، عندما تسكعالمولد، أي في حالة عدم وجود حمل خارجي، لا يمر تيار عبر ملف عضو الإنتاج.

يتم توصيل الدائرة الخارجية إلى عضو الإنتاج من خلال فرش مثبتة على المحايد الهندسي.

ولتحسين التلامس، تصنع الفرش على شكل قضبان جرافيت مستطيلة، وتنزلق فوق سطح العاكس، الذي يتم تجميعه من صفائح نحاسية معزولة عن بعضها البعض.

في الآلات الكبيرة، يتم توصيل بداية ونهاية كل دورة بألواح المبدل؛ في آلات لوحة صغيرة

أقل من عدد اللفات، وبالتالي يتم لحام جزء من لف عدة لفات بين اللوحين - قسم.

تحت الحمل، يمر تيار عبر موصلات عضو الإنتاج، والتي يتم تحديد اتجاهها من خلال اتجاه القوة الدافعة الكهربية.

نظرًا لحقيقة أن تيار الحمل ثابت ، فإن التيار في لفات عضو الإنتاج له شكل قريب من المستطيل (الشكل 1.18 ، أ).

عندما تمر دورة من فرع متوازي إلى آخر، يتم تقصيرها بواسطة فرشاة لمدة تسمى فترة التبديل(الشكل 1.18، ب)

T K =bJv KOn ,(1.66)

أين ب ش- عرض الفرشاة؛ وكول - السرعة الخطية لنقطة تقع على سطح المجمع.

في أبسط الحالات، عندما تكون الفرشاة أضيق من لوحة التجميع، بالنسبة للقسم المغلق بالفرشاة (الشكل 1.18.0)،

أرز. 1.18. تبديل المخططات الحالية

أين iiRi=AUiو ط 2 R2 = الاتحاد الأفريقي 2- انخفاض الجهد عند ملامسة الفرشاة للوحة المجمع الأولى والثانية على التوالي ؛ ص ج- المقاومة النشطةأقسام؛ L pe3 - الحث الناتج للقسم؛ ه ك- EMF من مجال خارجي. الإهمال آي آر جبسبب صغر حجمها آر سي,نحصل عليها

معادلة التخفيف الأساسية الناتجة(1.68) يتزامن مع معادلة التبديل في المقوم(1.61). من السهل الحصول على حل هذه المعادلة بافتراض ذلك

بحيث عندما تترك اللوحة الأولى الفرشاة، لا يكون هناك انقطاع للتيار، في لحظة الزمن ر = المعارف التقليديةيجب أن يكون التيار عبر اللوحة الأولى مساويًا للصفر: 11(Gk)=0=21 a -|-ek.sr7 1 k/^res، ومن أين

يتم تقليل هذا الشرط للتخفيف بدون شرارة إلى حقيقة أن زاوية التخفيف في جميع الأوضاع فيلم يتغير:

y=*T K =2vJ>JD a v Koll =2b"jD a , (1.71)

أين د أ- قطر المرساة؛ الخامس أ -السرعة الخطية لنقطة تقع على سطح المرساة؛ b"sh=bshO a/O KO l- تم تقليل عرض الفرشاة إلى قطر عضو الإنتاج.

لتحقيق هذا الشرط، EMF في منطقة تخفيف EMF ه كيتم إنشاؤه بواسطة أعمدة إضافية خاصة، يتم توصيل لفها بشكل متسلسل بدائرة عضو الإنتاج، وتكون دائرتها المغناطيسية غير مشبعة.

عملية التبديل في المقومات والعاكسات وأجهزة التيار المستمر متشابهة. وفي كلتا الحالتين فإن عملية تغيير التيار خلال فترة التبديل تتحدد بقيمة وشكل المجال الكهرومغناطيسي في الدائرة القصيرة. ولذلك، لا يمكن تشبيه المجمع بمقوم ميكانيكي، كما يحدث في بعض الأحيان.

يقدم وجود المجمع أيضًا خصائصه الخاصة: يصبح تصميم الماكينة أكثر تعقيدًا ويصبح التشغيل أكثر تكلفة. ومع ذلك، هذه العيوب الآلات الكهربائيةيتم استبدالها بميزتها الرئيسية: في الوضع الحركي، عادةً ما تؤدي حالات فشل التبديل العشوائي إلى احتراق طفيف للمبدل والفرش، وليس إلى وضع الطوارئ انقلاب,كما هو الحال في العاكسون.

ونتيجة لذلك، فإن موثوقية آلة عاكس التيار المستمر أعلى بكثير من موثوقية نظام "محول تردد المحرك غير المتزامن"، وكفاءتها أعلى بنسبة 3...5٪، والآلة أرخص بكثير، ولها أبعاد ووزن أصغر .

هذه المزايا تجبر المرء على إعطاء الأفضلية لآلة التيار المستمر، مما يحد من استخدامها محرك غير متزامنمع تنظيم التردد ضمن النطاق الضيق لأجهزة محددة (المحركات التي تعمل في السائل، وما إلى ذلك).

استخدام في الحياة اليومية المختلفة الأجهزة الكهربائيةوالأجهزة التي تعمل بالكهرباء، تلزمنا بالحصول على الحد الأدنى من المعرفة في مجال الهندسة الكهربائية. هذه هي المعرفة التي تبقينا على قيد الحياة. إجابات على الأسئلة حول كيفية صنع التيار المتردد من التيار المباشر، ما هو الجهد الذي يجب أن يكون في الشقة وماذا الرجل الحديثيجب أن نعرف لتجنب الهزيمة والموت منه.

طرق توليد الكهرباء

اليوم من المستحيل أن تتخيل حياتك بدون كهرباء. كل يوم، يستخدم جميع سكان كوكبنا ملايين الواط من الكهرباء لضمان حياة طبيعية. ولكن مرة أخرى، عند تشغيل الغلاية الكهربائية، لا يفكر الشخص في المسار الذي يجب أن تسلكه الكهرباء حتى يتمكن من إعداد فنجان قهوة صباحي من القهوة العطرية.

هناك عدة طرق لتوليد الكهرباء:

• من الطاقة الحرارية
• من طاقة الماء
• من الطاقة الذرية (النووية)؛
• من طاقة الرياح.
• من طاقة شمسيةإلخ.

من أجل فهم طبيعة الحادثة الطاقة الكهربائية، دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة.

الكهرباء من طاقة الرياح

التيار الكهربائي هو الحركة الموجهة للجزيئات المشحونة. أسهل طريقة للحصول عليها هي طاقة القوى الطبيعية.

في هذا المثال، من طاقة الرياح. لقد تعلم الناس منذ زمن طويل استخدام الظاهرة الطبيعية المتمثلة في هبوب الرياح بقوى مختلفة. يتم ترويض الرياح بواسطة طاحونة هوائية بسيطة مزودة بمحرك ومتصلة بمولد. ينتج المولد الطاقة الكهربائية.

التيار الزائد عند الاستخدام المستمريمكن تجميع توربينات الرياح فيها البطاريات. لا يتم استخدام التيار المباشر المولد والصديق للبيئة في الحياة اليومية أو الإنتاج.

يتم استلامه وتحويله إلى تيار متردد، ويذهب إلى الاستخدام المنزلي. يتم تخزين الكهرباء الزائدة المتراكمة في البطاريات. وفي غياب الرياح، يتم تحويل احتياطيات الكهرباء المخزنة في البطاريات وتوفيرها لتلبية احتياجات الإنسان.

الكهرباء من الماء

وللأسف فإن هذا النوع من الطاقة الطبيعية الذي يتيح الحصول على الكهرباء غير متوفر في كل مكان. دعونا نفكر في طريقة لتوليد الكهرباء حيث يوجد الكثير من الماء.

أبسط محطة للطاقة الكهرومائية مصنوعة من الخشب على مبدأ المطحنة بحجمها حوالي 1.5متر، قادر على توفير الكهرباء المستخدمة للتدفئة والزراعة الخاصة. تم إنشاء محطة الطاقة الكهرومائية هذه من قبل المخترع الروسي، وهو مواطن من ألتاي، نيكولاي لينيف. أنشأ محطة للطاقة الكهرومائية يمكن لرجلين بالغين حملها. جميع الإجراءات الإضافية تشبه تلقي الكهرباء من طاحونة هوائية.

ويتم توليد الكهرباء أيضًا عن طريق محطات الطاقة الكبيرة ومحطات الطاقة الكهرومائية. ل الإنتاج الصناعيوتستخدم الكهرباء في الغلايات الضخمة التي تنتج البخار. تصل درجة حرارة البخار إلى 800 درجة، ويرتفع الضغط في خط الأنابيب إلى 200 ضغط جوي. هذا البخار المحموم ارتفاع درجة الحرارةويتم تطبيق ضغط هائل على التوربين، الذي يبدأ في الدوران وتوليد التيار.

ويحدث نفس الشيء في محطات الطاقة الكهرومائية. هنا فقط يحدث الدوران بسبب السرعة العالية وحجم الماء المتساقط من ارتفاع كبير.

تعيين التيار واستخدامه في الحياة اليومية

يتم تعيين التيار المباشر DC. على إنجليزيمكتوبة التيار المباشر. في عملية العمل، لا يتغير خصائصه واتجاهه مع مرور الوقت. تردد التيار المستمر هو صفر. ويشار إليه على الرسومات والمعدات بخط أفقي قصير مستقيم أو بخطين متوازيين أحدهما منقط.

يستخدم التيار المباشر في البطاريات المألوفة لدينا، ويستخدم بكميات كبيرة أنواع مختلفةأجهزة مثل:

• آلات الإضافة
• لعب الأطفال؛
• أجهزة السمع؛
• آليات أخرى.

الجميع يستخدم الهاتف المحمول كل يوم. يتم شحنه من خلال مصدر طاقة، وهو محول DC/AC مدمج متصل بمنفذ منزلي.

تستهلك الأجهزة الكهربائية تيارًا متناوبًا أحادي الطور. لن تعمل الأجهزة الكهربائية إلا إذا تم توصيل محول، وتقوم العديد من الشركات المصنعة بتثبيت محول تيار مستمر/تيار متردد مباشرة في الوحدة نفسها. هذا يبسط إلى حد كبير تشغيل المعدات الكهربائية.

كيفية جعل التيار المتردد من التيار المباشر؟

لقد قيل أعلاه أن جميع البطاريات وبطاريات المصابيح الكهربائية وأجهزة التحكم عن بعد الخاصة بالتلفزيون لها تيار مباشر. لتحويل التيار، هناك جهاز حديثيسمى العاكس، ويمكنه بسهولة تحويل التيار المباشر إلى تيار متناوب. دعونا ننظر في كيفية تطبيق هذا في الحياة اليومية.

يحدث أنه أثناء وجود الشخص في السيارة يحتاج بشكل عاجل إلى طباعة مستند على آلة تصوير. توجد آلة تصوير، الآلة تعمل، ومن خلال توصيل محول عاكس في ولاعة السجائر، يمكنه توصيل آلة التصوير بها وطباعة المستندات. دائرة المحول معقدة للغاية، خاصة بالنسبة للأشخاص الذين لديهم فهم غامض لكيفية عمل الكهرباء. لذلك، لأسباب تتعلق بالسلامة، من الأفضل عدم محاولة بناء العاكس بنفسك.

التيار المتردد وخصائصه

عند التدفق، يتغير اتجاه التيار المتردد وحجمه 50 مرة خلال ثانية واحدة. التغيير في الحركة الحالية هو ترددها. يشار إلى التردد في هيرتز.

التردد الحالي لدينا هو 50 هرتز. وفي العديد من البلدان، مثل الولايات المتحدة الأمريكية، يبلغ التردد 60 هرتز. هناك أيضًا تيار متناوب ثلاثي الطور وأحادي الطور.

لتلبية الاحتياجات المنزلية، تأتي الكهرباء بجهد 220 فولت. هذه هي القيمة الفعلية للتيار المتردد. لكن سعة التيار للقيمة العظمى ستكون أكبر بمقدار جذر اثنين. والذي سيعطي في النهاية 311 فولت. وهذا هو، الجهد الفعلي الشبكة المنزليةهو 311 فولت. لتغيير التيار المباشر إلى التيار المتردد، يتم استخدام المحولات، والتي تستخدم مخططات مختلفةالمحولات.

نقل التيار عبر خطوط الجهد العالي

تحمل جميع الشبكات الكهربائية الخارجية تيارًا مترددًا بجهود مختلفة عبر أسلاكها. يمكن أن تتراوح من 330.000 فولت إلى 380 فولت. يتم النقل باستخدام التيار المتردد فقط. طريقة النقل هذه هي الأبسط والأرخص. من المعروف منذ زمن طويل كيفية تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر. عن طريق وضع المحول فيه في المكان المناسب، نحصل على الجهد والتيار المطلوبين.

دوائر المحول

الأكثر دائرة بسيطةلا يوجد حل لمسألة كيفية صنع تيار متردد 220 فولت من التيار المباشر. يمكن لجسر الصمام الثنائي القيام بذلك. تتكون دائرة محول DC/AC من أربعة ديود قوي. الجسر الذي تم تجميعه منهم يخلق الحركة الحالية في اتجاه واحد. يقطع الجسر الحدود العليا للمتغيرات الجيبية. يتم تجميع الثنائيات في سلسلة.

الدائرة الثانية لمحول التيار المتردد هي الخرج من جسر تم تجميعه من الثنائيات أو المكثف أو المرشح الذي يعمل على تنعيم وتصحيح الانخفاضات بين قمم الجيوب الأنفية.

ممتاز يحول DC إلى AC العاكس. مخططها معقد. الأجزاء المستخدمة ليست رخيصة. هذا هو السبب في أن سعر العاكس مرتفع إلى حد ما.

أي التيار الكهربائي أخطر - مباشر أم متناوب؟

في الحياة اليومية، نواجه باستمرار أجهزة كهربائية متصلة بالمقابس في العمل والمنزل. التيار الجاري من لوحة كهربائيةإلى منفذ، بالتناوب على مرحلة واحدة. وقوع حوادث الصعق الكهربائي. تعتبر احتياطات السلامة ومعرفة الصدمات الكهربائية ضرورية.

ما هو الفرق الأساسي بين تنشيط التيار المتردد والتيار المباشر؟ هناك إحصائيات تشير إلى أن التيار المستمر المتناوب أحادي الطور أكثر خطورة بخمس مرات من التيار المتردد المباشر. الصدمة الكهربائية، بغض النظر عن نوعها، هي في حد ذاتها حقيقة سلبية.

عواقب الصدمة الكهربائية

الإهمال في التعامل مع الأجهزة الكهربائية يمكن، بعبارة ملطفة، أن يؤثر سلبا على صحة الإنسان. لذلك، لا ينبغي عليك تجربة الكهرباء إلا إذا كانت لديك مهارات خاصة.

يعتمد تأثير التيار على الشخص على عدة عوامل:

• مقاومة جسم الضحية؛
• الضغط الذي وقع تحته الشخص.
• على القوة الحالية في الوقت الذي يتلامس فيه الشخص مع الكهرباء.

مع الأخذ في الاعتبار كل ما سبق، يمكننا القول أن عمل التيار المتردد أخطر بكثير من التيار المباشر. هناك بيانات تجريبية تؤكد حقيقة أنه من أجل الحصول على نتيجة متساوية في حالة الإصابة، يجب أن تكون قوة التيار المباشر أعلى بأربع إلى خمس مرات من قوة التيار المتردد.

إن طبيعة التيار المتردد تؤثر سلبًا على عمل القلب. عند حدوث صدمة كهربائية، يحدث انقباض لا إرادي لبطينات القلب. وهذا قد يتسبب في توقفه. يعد الاتصال بالأوردة المكشوفة أمرًا خطيرًا بشكل خاص بالنسبة للأشخاص الذين لديهم محفز للقلب.

التيار المباشر ليس له تردد. لكن الجهد العاليوالقوة الحالية يمكن أن تؤدي أيضًا إلى الموت. إن الهروب من الاتصال بالتيار الكهربائي المباشر أسهل من الهروب من الاتصال بالتيار المتردد.

هذه لمحة قصيرة عن الطبيعة التيار الكهربائييجب أن يكون تحوله مفيدًا للأشخاص البعيدين عن الكهرباء. سيساعدك الحد الأدنى من المعرفة في مجال أصل وتشغيل الكهرباء على فهم جوهر تشغيل الأجهزة المنزلية العادية، والتي تعتبر ضرورية جدًا لحياة مريحة وهادئة.

تعليمات

أولاً، علينا أن نفهم ما هو التيار الكهربائي وكيف يختلف التيار المتردد عن التيار المباشر. تسمى الحركة المنظمة للجسيمات المشحونة بالتيار الكهربائي. في التيار الكهربائي المباشر، يمر نفس العدد من الجسيمات المشحونة عبر المقطع العرضي للموصل على فترات زمنية متساوية. ولكن في التيار المتردددائمًا ما يكون عدد هذه الجسيمات خلال الفترات الزمنية نفسها مختلفًا.

ولكن الآن يمكنك المتابعة مباشرة إلى تحويل المتغير حاضِروبشكل دائم، سيساعدنا جهاز يسمى “جسر الدايود” في ذلك. يعد جسر الصمام الثنائي أو دائرة الجسر أحد أكثر الأجهزة شيوعًا لتصحيح التيار المتردد حاضِر.
تم تطويره في البداية باستخدام أنابيب الراديو، ولكن تم اعتباره حلاً معقدًا ومكلفًا؛ وبدلاً من ذلك، تم استخدام دائرة أكثر بدائية مع ملف ثانوي مزدوج في المحول الذي يزود المقوم. الآن بعد أن أصبحت أشباه الموصلات رخيصة جدًا، يتم استخدام دائرة الجسر في معظم الحالات. لكن استخدام هذا المخطط لا يضمن التصحيح بنسبة 100% حاضِرلذلك ، يمكن استكمال الدائرة بفلتر على المكثف ، وربما أيضًا خنق ومثبت الجهد. والآن، عند خرج الدائرة، نحصل على تيار ثابت

للحصول على دائم حاضِر، فقط خذ بطارية عادية. الجهد من هذا المصدر حاضِروكقاعدة عامة، القياسية - 1.5 فولت. من خلال توصيل العديد من هذه العناصر على التوالي، يمكنك الحصول على بطارية ذات جهد يتناسب مع عدد هذه العناصر. للحصول على دائم حاضِريمكنك أيضًا استخدام الشاحن من الهاتف المحمول(5 فولت) أو بطارية السيارة(12 فولت). ومع ذلك، إذا كنت بحاجة إلى الحصول على جهد غير قياسي، على سبيل المثال، 42 فولت، فسيتعين عليك بناء مقوم محلي الصنع باستخدام مرشح طاقة بسيط.

سوف تحتاج

• محول تنحي 220 فولت/42 فولت.
• سلك الطاقة مع المكونات
• جسر ديود PB-6
• مكثف كهربائيا 2000 فائق التوهج × 60 فولت
• لحام الحديد، الصنوبري، لحام، أسلاك التوصيل.

تعليمات

قم بتجميع المقوم وفقًا للمخطط الموضح في الشكل:

لتجميع واستخدام مثل هذا الجهاز بشكل صحيح، تحتاج إلى الحد الأدنى من المعرفة حول العمليات التي تحدث في الجهاز. لذلك، اقرأ بعناية دائرة ومبادئ تشغيل المقوم، رسم تخطيطي لتشغيل جسر الصمام الثنائي، موضحًا مبدأ تشغيله: خلال نصف الدورة الموجبة (خط منقط صغير). حاضِريتحرك على طول الذراع الأيمن العلوي للجسر إلى الطرف الموجب، ومن خلال الحمل يدخل إلى الذراع الأيسر السفلي ويعود إلى الشبكة. خلال نصف الدورة السلبية (خط منقط كبير) حاضِريتدفق من خلال زوج آخر من الثنائيات لجسر المعدل. هنا آر. - محول، يخفض الجهد من 220 إلى 42 فولت، ويفصل جهد كهربائي عالي و الجهد المنخفض. د - جسر الصمام الثنائي، يقوم بتصحيح الجهد المتردد الوارد من المحول. يشير الرقم 1 إلى اللف الأساسي (الشبكة) للمحول، والرقم 2 يشير إلى اللف الثانوي (الإخراج) للمحول.

قم بتوصيل سلك الطاقة بمقبس بالملف الأساسي للمحول. باستخدام سلكين، قم بتوصيل طرفي الملف الثانوي للمحول مع طرفي الإدخال لجسر الصمام الثنائي. قم بلحام طرف جسر الصمام الثنائي الذي يحمل علامة "ناقص" بالطرف السالب للمكثف.

يشار إلى الطرف السالب للمكثف على جسمه بشريط خفيف بعلامة الطرح. لحام سلك إلى نفس الدبوس أزرق. سيكون هذا هو الناتج السلبي للمقوم. قم بلحام طرف جسر الصمام الثنائي مع علامة الزائد إلى الطرف الثاني للمكثف مع السلك الأحمر. سيكون هذا هو الطرف الموجب للمقوم. قبل التشغيل، تحقق بعناية من التثبيت الصحيح - الأخطاء غير مسموح بها هنا.

فيديو حول الموضوع

نصيحة مفيدة

يلعب المكثف دور مرشح الطاقة، حيث يقوم بتنعيم التموجات المتبقية بعد التصحيح بواسطة جسر الصمام الثنائي المتردد.

تستخدم لشحن بطارية متوهجة شاحن، والتي يمكن شراؤها من سلسلة البيع بالتجزئة أو صنعها بيديك، بإنفاق الحد الأدنى من المال والوقت.

سوف تحتاج

• وعاء زجاجي سعة نصف لتر، لوح من الألومنيوم والرصاص، وأنبوب مطاطي، وغطاء بفتحة في المنتصف.

تعليمات

خذ وعاء زجاجي أو نصف لتر وألواح من الألومنيوم والرصاص مقاس 40 × 100 مم وأنبوب مطاطي بقطر 2 سم، اقطع حلقة بطول 2 سم من الأنبوب المطاطي، واسحبها على صفيحة الألومنيوم إلى مستوى المنحل بالكهرباء . يعد ذلك ضروريًا، لأنه أثناء تشغيل المقوم، يؤدي المنحل بالكهرباء إلى تآكل الألمنيوم بقوة على سطح المحلول ذاته. يحميها المطاط من التآكل وبالتالي يسمح لأداة تمليس الشعر بالعمل لفترة أطول.

استخدم محلول بيكربونات الصوديوم (صودا الخبز) ككهارل. تناول الصودا بمعدل 5-7 جم. لكل 100 مل من الماء. في هذا المقوم، القطب الموجب سيكون من الألومنيوم، والقطب السالب سيكون من الرصاص. عند تشغيل الجهاز بشكل طبيعي شبكة المدينةلوحة الرصاص AC، من خلال المعدلسوف يتدفق التيار. لكنه سوف يذهب فقط في اتجاه واحد. في هذا الوقت، سيكون هناك دائمًا قطب جهد موجب على لوحة الألومنيوم. إذا كانت لوحة الألومنيوم متصلة بالشبكة، فسيكون هناك دائمًا قطب جهد سلبي على لوحة الرصاص. وستكون النتيجة نصف موجة المعدللأن تيارًا كهربائيًا يبلغ نصف دورة واحدة فقط يمر عبره. في الحالة الأولى، على سبيل المثال، لن يمر عبر الجهاز سوى تيار في الاتجاه الموجب.

للاستفادة الكاملة من الجهد، يتم استخدام مقومات الموجة الكاملة. ويجب أن تتكون من عنصرين أو أربعة عناصر، اعتمادًا على التيار المطلوب للشحن. ويتم توصيلهما بمرحلتي الشبكة الكهربائية. عند توصيل الجهاز بشبكة التيار المتردد، استخدم الصمامات. يمكن ضبط الجهد الموفر للشحن باستخدام مقاومة متغيرة، مما سيسمح لك "بإطفاء" الجهد الزائد في الدائرة، وبالتالي إنشاء ظروف طبيعية لشحن البطارية.

فيديو حول الموضوع

يرجى الملاحظة

لشحن البطاريات المتوهجة، يُنصح باستخدام مقوم مكون من 4 عناصر، لأنه لإزالة تيار قدره أمبير واحد، يلزم وجود مقوم بمساحة لوحة ألومنيوم تبلغ 100 متر مربع. سم.

نصيحة مفيدة

قوة الشحن الحالييجب أن تكون البطاريات 0.1% من سعتها.

مصادر:

• مقوم شحن البطارية

إذا قررت أن تصنع محولاً بنفسك، فأنت بحاجة إلى معرفة بعض الأشياء عن هذا الجهاز، بما في ذلك كيفية الحساب حاضِر V محول، والتي سيتم مناقشتها أدناه.

تعليمات

اكتشف، إذا لم تكن تعرف من قبل، الحد الأقصى حاضِرالحمل والجهد على اللف الثانوي.
ضاعف حاضِرالحد الأقصى للحمل (بالأمبير) لكل معامل 1.5- معرفة لف المحول الثاني (بالأمبير).

احسب الطاقة التي يستهلكها المقوم من الملف الثانوي للمحول. للقيام بذلك، اضرب جهد اللف الثانوي بالحد الأقصى حاضِر، الذي يمر من خلاله.
احسب قوة المحول . لمعرفة الطاقة، قم بضرب الطاقة القصوى للملف الثانوي بمقدار 1.25.

احسب قيمة النغمة على اللف الأساسي. للقيام بذلك، يجب تقسيم القوة التي تم الحصول عليها في الفقرة السابقة الجهد الكهربائيعلى اللف الابتدائي.
حساب معلمات منطقة النواة المغناطيسية

تسمى حركة الجسيمات المشحونة (الإلكترونات والأيونات) الموجهة أو المنظمة بالتيار الكهربائي. يمكن أن يكون التيار الكهربائي تيارًا مترددًا أو تيارًا مباشرًا.

يسمى التيار الكهربائي ذو الخصائص والاتجاه الثابت بالثابت. التيار المباشر ضروري لتشغيل جميع الأجهزة الكهربائية. الجميع المعدات الكهربائية، مدعوم بالبطارية، ويستهلك أيضًا تيارًا مباشرًا. البطارية والمراكم هما مصدران للتيار المباشر، ويمكن تحويلهما إلى تيار متناوب بمساعدة محول. التيار المباشر والتيار المتردد، ما هي الاختلافات بينهما؟

عندما تتغير الكمية وفقا للقانون الجيبي، فإن هذا التيار الكهربائي يسمى بالتناوب. ويتميز بالتردد والجهد، ويمكن أن يكون أحادي الطور أو ثلاثي الطور.

يعلم الجميع أن الجهد الكهربي الذي يزود به المنفذ هو 220 فولت، لكنه ليس ثابتًا، بل الحد الأقصى للجهد، يمكن أن تصل إلى قراءات تزيد عن 300 فولت.

وبناء على ذلك، فإن التيار الثابت له اتجاه حركة الإلكترونات وقيمة جهد لا تتغير بمرور الوقت، بينما يتغير جهد التيار المتردد باستمرار. الفرق بين التيار المتردد والتيار المباشر هو بالتحديد في قيمة الجهد.

من الخصائص المهمة للتيار الكهربائي التردد

ويقاس بالهرتز، وهو ما يمثل نسبة عدد التكرارات إلى الفترة الزمنية التي تم خلالها إكمالها. تستخدم روسيا تردد 50 هرتز.

ومن الناحية العملية، فإن التردد 50 هرتز يعني أن تدفق الإلكترونات يتأرجح ويتغير اتجاهه 50 مرة في الثانية.

في الكل المنافذ الكهربائيةتدفقات التيار المتردد. ويرتبط استخدام التيار المتردد بدلا من التيار المباشر بالقدرة على نقل الكهرباء لمسافات طويلة دون خسائر كبيرة. وهذا ما يميز التيار المباشر عن التيار المتردد. يتم بعد ذلك تزويد المحطة الكهربائية بجهد 220 ألف فولت أو أكثر محطة المحولات الفرعيةوالتي تقع بالقرب من المباني السكنية ويتم تحويلها من 10 آلاف إلى 380 فولت وإرسالها إلى المستهلك.

تعد المحركات الكهربائية التي تعمل بالتيار المتردد أبسط بكثير في التصميم وأكثر متانة.

يتم تحويل المتغير إلى ثابت باستخدام المقومات. أولاً، يتم توصيل جسر ديود لجعله أحادي الاتجاه. يجب بعد ذلك توصيل مكثف أو مرشح تنعيم لتصحيح الانخفاض بين قمم الموجة الجيبية.

يتحول التيار المباشر والتيار المتناوب أيضًا في لحظة، ولكن مع التغيير العكسي تصبح الأمور أسوأ بكثير. أي أنه من الصعب تحويل المتغير إلى ثابت. وهذا يتطلب استخدام العاكس، وهو معقد إلى حد ما و جهاز باهظ الثمن. كقاعدة عامة، نادرا ما يكون هذا التحويل مطلوبا، على سبيل المثال، إذا كنت بحاجة إلى تشغيل الأجهزة الكهربائية شبكة على متن الطائرةسيارة.