Schéma, caractéristiques, principe de fonctionnement et dispositif du générateur d'un courant continu

L'ère de l'électrification a commencé il n'y a pas si longtemps etquelques siècles ont complètement changé notre mode de vie. Regardez autour de vous, partout où seul l'œil tombe, assurez-vous de voir un appareil électrique. Les gens sont tellement habitués à différentes machines qui effectuent presque tout leur travail, ce qui leur donne l’illusion que cela a toujours été le cas. Mais regardons derrière le voile qui nous cache le processus d’activité vitale des amis électriques. Examinons le principe de fonctionnement et le dispositif du générateur de courant continu.

Un peu d'histoire

L'électricité a été observée par les Grecs anciens. La propriété de l'ambre a été remarquée pour attirer diverses particules sur elle-même. Les gens ont considéré ce magnétisme inhérent à la résine. Mais plus tard, ils ont remarqué la capacité des autres matériaux à acquérir du magnétisme. Par exemple, le verre frotté a également commencé à attirer de petits éléments légers: particules de papier, poils et poussière. Il est donc devenu évident que l’effet magnétique se produit conformément à une loi.

Par la suite, au 18ème siècle, un prototype fut créécondensateur moderne, baptisé du nom de l'inventeur du "pot de Leyde". Ce mécanisme simple permettait d’accumuler une charge qui, à cette époque, était considérée comme une sorte de liquide saturant les solides et capable de s’écouler d’un corps à l’autre avec une vitesse incroyable - quelques kilomètres en une fraction de seconde.

Quand l'atome et son noyau constituant etélectron, tout est tombé en place. Les gens ont compris que c’est les électrons qui sont les charges qui ont créé des phénomènes inexplicables tels que les décharges électriques. Mais pour l'instant, il ne s'agissait que de charges statiques. Des expériences de Faraday et d'Oersted, l'électricité que nous connaissons maintenant provient. Ils ont inventé un générateur de courant continu dont le dispositif et le principe de fonctionnement sont basés sur le phénomène de la force électromotrice EMF.

La force du mouvement de l'électricité

Comme l'eau de la rivière entraîne l'attractionla terre, de sorte que les particules chargées dans le conducteur fait le mouvement emf. Cette force est étroitement liée au phénomène magnétique et elle apparaît dès que le flux créé par l'aimant change. EMF est capable de travailler uniquement dans une substance où il y a toujours des frais gratuits. Les métaux et les solutions salines ont cette propriété.

Plus le changement est rapideintensité des ondes magnétiques. Comme vous le savez, un aimant a deux pôles. En fonction de la direction dans laquelle le flux change par rapport au conducteur, le courant dans le conducteur circule dans une direction ou une autre. Les charges positives et négatives elles-mêmes créent un champ d'énergie entre elles, appelé tension, plus la charge électrique totale du pôle du même nom est forte.

Qu'est-ce qu'un générateur électrique?

Un design ou une machine capableconvertir toute force mécanique en énergie électrique, a reçu le nom du générateur d’électricité. Le principe de fonctionnement et le dispositif du générateur de courant continu sont associés au magnétisme. Si vous prenez un aimant permanent et que vous croisez le champ de son intensité avec un conducteur, une force apparaît dans ce dernier, ce qui provoque le déplacement des particules chargées dans une direction - un courant apparaît. La même chose se produira avec un conducteur fixe et un aimant en mouvement.

Expérimentalement, les scientifiques ont découvert que la magnitude du courant est plus grande, la plus grande:

• La magnitude du flux magnétique entre les pôles d'un aimant.
• La vitesse de croisement des lignes de tension.
• La longueur du fil conducteur.

Si vous déplacez le conducteur parallèlement àau fur et à mesure que s'écoule le flux, aucune induction n'est observée dans celui-ci. Ils en ont déduit la loi de la main droite, qui aide à comprendre dans quelle direction le courant se déplace. Lorsque vous placez la main du côté droit du corps avec la paume de sorte que les lignes magnétiques du champ intense y pénètrent et que le pouce soit courbé et pointé à l'endroit où le conducteur se déplace, les quatre autres doigts indiquent le trajet actuel. Dans un aimant, le vecteur de mouvement de champ est dirigé du nord au sud.

Le schéma du générateur élémentaire

Le principe de fonctionnement et le générateur de l'appareilType simple à courant continu de ce qui suit: le cadre est en matériau porteur de courant, monté sur un axe et produit une rotation entre les pôles d'un aimant. Chaque extrémité libre du cadre est reliée à son contact, qui a la forme d'une plaque arquée. Ensemble, les contacts forment un cercle brisé en deux points (le collecteur). Ces contacts semi-circulaires sont reliés de manière mobile à des brosses conductrices à ressort. Ils enlèvent le courant.

Dans l'espace cadre par rapport aux contactsorienté de manière à ce que l'intersection de chaque moitié des sections de la plus grande amplitude du flux magnétique de la brosse soit fermée au niveau des contacts. Lorsque les éléments du cadre passent par la phase de déplacement le long des lignes, les contacts de la brosse sont ouverts au collecteur.

Si vous connectez un oscilloscope, vous pouvez voir que le générateurLe dispositif à courant continu et son principe de fonctionnement sont tels qu’il donne une alternance de demi-ondes situées sur un côté des coordonnées et modifie sa valeur de zéro à la plus haute et de retour à zéro. Leur taux de répétition dépend de la vitesse de rotation des images. Cela signifie que le courant dans un tel système se déplace dans une direction (constante), mais a un aspect pulsé.

Le principe de fonctionnement et le dispositif du générateur de courant continu

Véritable générateur de courant continu est disposé surdifficile, bien que le principe de son action ne soit pas différent de celui discuté ci-dessus. Au lieu d'un cadre et d'une paire de contacts semi-circulaires, il comporte de nombreux cadres et contacts de collecteur. Cela augmente d’une part la puissance d’une telle machine et d'autre part, lisse le courant ondulatoire, chaque trame créant sa propre demi-onde qui, s'ajustant les unes aux autres, forment le courant total. Un tel système rotatif est appelé ancre ou rotor.

L'aimant du générateur est également modifié. Son rôle est joué par un électroaimant constitué d'un enroulement et d'un noyau. En utilisant des électroaimants, vous pouvez créer un flux magnétique important, qui dépasse la puissance de la constante habituelle. De plus, le débit peut être facilement modifié. La partie fixe du générateur s'appelle le stator.

En fonction du mode de fonctionnement de la machine lors de la rotation de l'arbre, les processus suivants sont observés entre le stator et le rotor:

1. Aucune charge n'est connectée au générateur. Dans le cas d'un tel travail à vide, l'ancre produit une rotation, dans laquelle la FEM est induite, mais il n'y a pas de courant dans l'enroulement, car le circuit n'est pas fermé.
2. Schéma du générateur CCqui est connecté au circuit, fonctionnant en mode charge. Dans ce cas, un courant circule dans l'ancre et un nouveau composant apparaît - le flux magnétique créé par l'ancre (réaction de l'ancre). Ce flux se déplace dans une direction telle qu’il neutralise les lignes de force principales créées par l’électroaimant. En conséquence, la force électromagnétique réelle sera plus faible, c’est-à-dire que la puissance du générateur diminuera. Et plus la charge du générateur est importante, plus l’énergie nécessaire pour vaincre la réaction de l’induit lors de la rotation de l’arbre est importante.

Afin de niveler le flux magnétique de l'induit, des enroulements de compensation sont introduits dans le circuit du rotor, dans lequel un flux magnétique est formé, ce qui affaiblit la réponse de l'induit.

Types de générateurs à électricité constante

Le principe de fonctionnement et le dispositif des générateurs à courant continu diffèrent dans l'exécution du circuit d'excitation. Ils sont:

• Magnétoélectrique. Ils utilisent des aimants permanents pour créer un flux magnétique. De telles machines, généralement de faible capacité, ont un rendement élevé, car elles n’entraînent aucune perte dans les enroulements de terrain. Le manque de dispositifs dans la complexité de la réglementation.
• Générateurs avec un circuit d'excitation indépendant. Ce sont des appareils dont l’électroaimant est alimenté par des sources tierces: une batterie ou un générateur.
• Générateurs DC auto-excités. De tels dispositifs alimentent des électroaimants à partir de leur propre ancre. La principale condition pour l'auto-excitation est le flux magnétique résiduel. La conception, le principe de fonctionnement des générateurs et le schéma de leur inclusion peuvent être composés, en parallèle et en série.

Le principe de fonctionnement et le générateur de l'appareil du moteur électrique

Le principe de réversibilité des voitures électriques en parletout moteur électrique peut être converti en génératrice et inversement. Après tout, ces deux appareils utilisent la technologie emf d'induction comme base de leur travail. Un courant électrique est appliqué au rotor uniquement dans le moteur, ce qui crée un flux magnétique et est repoussé par les pôles de l'aimant du stator, créant ainsi un mouvement de rotation.

Si l’arbre du moteur tourne avec un certainla vitesse, dans les enroulements d'induit emf commence à induire et courant va circuler. La restriction concerne uniquement l'épaisseur du fil de bobinage d'induit. Lorsque le fil est mince, obtenir plus de puissance d'un tel générateur ne fonctionnera pas.

Où la source de courant continu a-t-elle été utilisée?

Bien que l'électricité constante puisse êtreobtenir la méthode de rectification AC, générateur DC largement utilisé. Le principe de fonctionnement, le schéma d'une telle machine sont indispensables dans les entreprises métallurgiques, dans les usines d'électrolyse puissantes. Dans le secteur des transports, les unités fonctionnent dans des locomotives électriques, des bateaux à vapeur. Pour l'alimentation des enroulements d'excitation des alternateurs dans les centrales électriques, les sources à courant continu sont également applicables. À des fins domestiques, des dynamos à courant continu ont été développées. Ils peuvent être vus sur les vélos, où ils alimentent les phares allumés.

Conclusion

Les générateurs de courant constant sont bons parce quepouvant générer de l’électricité à différentes vitesses de rotation de l’arbre. Ils n'ont pas besoin de résister à une fréquence claire, telle que, par exemple, des alternateurs, où elle devrait être de 50 Hz. De telles machines sont très pratiques à utiliser comme sources alternatives d’électricité, par exemple dans les éoliennes.