(0)

Постоянный ток

   Если электрический ток с течением времени сохраняет неизменными свою величину и направление, то такой ток называется постоянным.

   Источниками постоянного тока являются приборы, создающие электрическое напряжение, благодаря которому течёт ток при замкнутой электрической цепи. Источниками постоянного тока служат генераторы, батареи, заряженные аккумуляторы.

   Генератор вырабатывает ток при вращении якоря в магнитном поле. При этом проводники якоря пересекают магнитые силовые линии, благодаря чему механическая энергия преобразуется в электрическую, которая снимается с клемм генератора.

Схема простейшего генератора постоянного тока

Главная / Справочник электрика / Постоянный ток

   Генератор постоянного тока (ГПТ) представляет собой электрическую машину, преобразующую механическую энергию в электрическую. ГПТ работает на принципе электромагнитной индукции. Он состоит из электромагнитов, которые предназначены для создания магнитного поля; якоря - вращающейся части генератора, выполненной в форме цилиндра, в пазы которого укладывается обмотка; коллектора, служащего для выпрямления тока и отвода его во внещнюю сеть. Коллектор состоит из отдельных медных пластин, по которым скользят щётки.

   На рисунке ниже показан простейший генератор, якорь которого состоит из одного витка, а коллектор - из двух полуколец К1 и К2 . В качестве индуктора использован постоянный магнит NS. Виток обмотки можно представить себе состоящим из двух проводников AB и CD. При вращении витка в магнитном поле проводник AB проходит под северным полюсом, а CD - под южным. При этом в первом проводнике будет индукцироваться ЭДС одного направления, а во втором - противоположного. В этот момент эти ЭДС складываются и действуют в одном направлении так, что во внешней цепи генератора появляется электрический ток, направленный от одной щётки к другой (от Щ1 к Щ2).

   При прохождении проводников через нейтральную плоскость наведённая ЭДС будет равна нулю. При прохождении же этих проводников под другими полюсами направление ЭДС в них будет противоположным, но и при этом положении витка в первом проводнике ЭДС будет направлена к той же щётке, так как щётки неподвижны, а коллектор вместе с витком вращается вокруг оси.

   Благодаря подвижному коллектору ток во внешней цепи генератора течёт всегда в одном направлении, но при этом изменяется по величине. Такой ток называется пульсирующим. Чтобы пульсация тока была небольшой, на якоре генератора равномерно размещают много таких витков, которые располагаются один относительно другого на определённый угол.

   При подключении генератора постоянного тока к источнику электрической энергии он станет работать как электрический двигатель, т.е. преобразовывать электрическую энергию в механическую работу. Это свойство электрических машин работать как в качестве генератора, так и в качестве двигателя без изменения конструкции называется обратимостью.

   Когда генератор постоянного тока работает по принципу электромагнитной индукции, т.е. при пересечении проводниками обмотки якоря магнитных силовых линий в его обмотке индуктируется ЭДС, то двигатель работает на принципе взаимодействия проводников обмотки якоря с током и магнитным полем, в котором они находятся. В результате такого взаимодействия проводники обмотки якоря перемещаются в зависимости от направления тока. Но так как проводники обмотки составляют одно целое с якорем, то он начинает вращаться. Направление вращения якоря можно определить по правилу левой руки.

   Батареи - это несколько элементов, последовательно соединённых между собой. Имеющиеся в продаже низковольтные батареи представляют собой, как правило, заполненные электролитом цинковые стаканчики, в которые вставлены угольные стержни. Во время работы этих химических элементов идёт разложение цинковой оболочки, и энергия химической реакции преобразуется в электрическую.

   Цинко - угольный элемент даёт напряжение в 1,5В. При последовательном соединении таких элементов напряжение будет суммироваться, и таким образом можно получить батарею с выходным напряжением на 3; 4,5; 6 и т.д. до 100В и выше.

   Аккумуляторы дают ток лишь в том случае, если были предварительно заряжены электрическим током. При зарядке они превращают электрическую энергию в химическую и при включении прибора в цепь отдают поглащённую энергию в виде электрического тока. Каждая аккумуляторная ячейка имеет напряжение 2В. Аккумуляторы, как и химические элементы, можно соединять последовательно в батареи и таким образом получать любое напряжение.

   Энергия, отдаваемая аккумулятором, может быть рассчитана. Поэтому на аккумуляторных батареях кроме указания уровня напряжения и допустимой силы тока, который можно отбирать в сеть, указывают и продолжительность работы при таком токе. Она выражается в Ач. Например, на аккумуляторе указано 15Ач, это означает, что от него можно отбирать в сеть 15 часов по 1 амперу, ли 30 часов по 0,5 ампера или 150 часов по 0,01А и т.д. При этом должна учитываться допустимая сила тока. В случае если она достигает, например, 1 ампера при 15Ач, это значит, что нельзя подключать нагрузку, которая забирает больше 1 ампера, так как могут пострадать пластины и аккумулятор выйдет из строя.