Τι είναι μια μηχανή δυναμό. Οι πρώτες γεννήτριες DC

Οι δυναμώσεις του αιώνα πριν από την τελευταία άρχισαν να ονομάζονται γεννήτριες συνεχούς ρεύματος, οι πρώτες βιομηχανικές γεννήτριες που αργότερα αντικαταστάθηκαν από γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος κατάλληλες για μετατροπή από μετασχηματιστές και εξαιρετικά βολικές για μετάδοση μεγάλων αποστάσεων με ελάχιστες απώλειες.

Σήμερα, η λέξη "δυναμό", κατά κανόνα, σημαίνει μικρές γεννήτριες ποδηλάτων (για προβολείς) ή γεννήτριες χεριών (για τουριστικούς φακούς). Όσον αφορά τις βιομηχανικές γεννήτριες, σήμερα όλα αυτά είναι γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος. Ας θυμηθούμε, ωστόσο, πώς αναπτύχθηκαν και βελτιώθηκαν τα πρώτα δυναμικά.

Το πρώτο μοντέλο μιας γεννήτριας συνεχούς ρεύματος, ή μονοπολική δυναμό, προτάθηκε πίσω το 1832 από τον Michael Faraday, όταν ανακάλυψε μόνο το φαινόμενο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Ήταν ο λεγόμενος "δίσκος Faraday" - η απλούστερη γεννήτρια DC. Ένας μαγνήτης σε σχήμα πέταλα χρησίμευσε ως στάτης σε αυτό, και ένας χειροκίνητα περιστρεφόμενος δίσκος χαλκού σερβίρεται σαν ρότορας, ο άξονας και η άκρη του οποίου έρχονταν σε επαφή με τις βούρτσες συλλέκτη.

Όταν ο δίσκος περιστρέφεται, στο τμήμα του δίσκου που διέσχισε τη μαγνητική ροή μεταξύ των πόλων του μαγνήτη στάτη, προκλήθηκε EMF, το οποίο, αν το κύκλωμα μεταξύ των βουρτσών βραχυκυκλωθεί σε ένα φορτίο, προκάλεσε την εμφάνιση ακτινικού ρεύματος στο δίσκο. Παρόμοιες μονοπολικές γεννήτριες χρησιμοποιούνται ακόμα σήμερα, όπου απαιτούνται μεγάλα ρεύματα χωρίς διόρθωση.

Ο Γάλλος Ippolit Pixie χτίστηκε αρχικά τον εναλλάκτη, συνέβη το ίδιο 1832. Ο στάτορας της μηχανής δυναμό περιελάμβανε ένα ζεύγος πηνίων συνδεδεμένων εν σειρά, ο ρότορας ήταν ένας μόνιμος μαγνήτης σε σχήμα πετάλου, επιπλέον, ο σχεδιασμός είχε έναν μεταγωγέα βούρτσας.

Ο μαγνήτης περιστράφηκε, διέσχισε τον πυρήνα των πηνίων με μαγνητική ροή, προκάλεσε μια αρμονική μάζα σε αυτά. Και ο αυτόματος διακόπτης χρησιμοποιήθηκε για τη διόρθωση και τη λήψη σταθερού παλμικού ρεύματος στο φορτίο.

Αργότερα, το 1842, ο Jacobi θα προτείνει την τοποθέτηση μαγνητών στον στάτορα και την περιέλιξη στον ρότορα, ο οποίος θα περιστρέφεται επίσης μέσω του κιβωτίου ταχυτήτων. Αυτό θα κάνει τη γεννήτρια πιο συμπαγή.

Το 1856, ο Φρέντερικ Χολμς πρότεινε έναν σχεδιασμό γεννήτριας παρόμοιο με τη γεννήτρια Jacobi, αλλά συμπληρώθηκε με έναν φυγοκεντρικό ρυθμιστή Watt για να διατηρήσει σταθερή την τάση του λαμπτήρα σε διαφορετικά ρεύματα φορτίου, αυτό που επιτεύχθηκε με την αυτόματη μετατόπιση των βουρτσών.

Ο στάτορας περιείχε 50 μαγνήτες και ο σχεδιασμός γενικά ζύγιζε 4 τόνους και ανέπτυξε ισχύ λίγο πάνω από 7 kW. Περίπου 100 τέτοιες γεννήτριες παρήχθησαν με την επωνυμία Alliance.

Εν τω μεταξύ, οι μηχανές με μόνιμους μαγνήτες διέφεραν σε ένα σημαντικό μειονέκτημα - οι μαγνήτες έχασαν τη μαγνήτιση τους με την πάροδο του χρόνου και υπέστησαν φθορές από τους κραδασμούς, με αποτέλεσμα η τάση που δημιουργήθηκε από τη μηχανή να γίνει χαμηλότερη και χαμηλότερη με το χρόνο. Σε αυτή την περίπτωση, η μαγνήτιση δεν μπορούσε να ελεγχθεί προκειμένου να σταθεροποιηθεί η τάση.

Ως λύση, ήρθε η ιδέα της ηλεκτρομαγνητικής διέγερσης. Η ιδέα έρχεται στο μυαλό του Άγγλου εφευρέτη Henry Wilde, ο οποίος το 1864 κατοχύρωσε μια γεννήτρια με διεγερτή μόνιμου μαγνήτη - ο μαγνήτης διέγερσης απλώς τοποθετήθηκε στον άξονα της γεννήτριας.

Αργότερα, μια πραγματική επανάσταση στις γεννήτριες θα γίνει από τον Γερμανό μηχανικό Werner Siemens, ο οποίος θα ανακαλύψει την πραγματική δυναμοηλεκτρική αρχή και θα θέσει σε λειτουργία την παραγωγή νέων γεννητριών DC.

Η αρχή της αυτό-διέγερσης είναι η χρήση της εναπομένουσας μαγνήτισης του πυρήνα του δρομέα για την εκκίνηση της διέγερσης και στη συνέχεια, όταν η γεννήτρια είναι διεγερμένη, χρησιμοποιήστε το ρεύμα φορτίου ως το μαγνητικό ρεύμα ή ενεργοποιήστε μια ειδική περιέλιξη διέγερσης που τροφοδοτείται από το παραγόμενο ρεύμα παράλληλο προς το φορτίο. Ως αποτέλεσμα, η θετική ανάδραση θα αυξήσει τη μαγνητική ροή της διέγερσης που παράγεται από το ρεύμα.

Μεταξύ των πρώτων, η αρχή της αυτο-διέγερσης, ή δυναμοηλεκτρική αρχή, σημείωσε ο μηχανικός της Δανίας Soren Hiort. Θα αναφέρει στο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του από το 1854 τη δυνατότητα χρήσης υπολειμματικής μαγνήτισης για την υλοποίηση του φαινομένου ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής για να επιτευχθεί η παραγωγή, ωστόσο, φοβούμενοι ότι η υπολειμματική μαγνητική ροή θα είναι ανεπαρκής, η Hiort θα προτείνει τη συμπλήρωση του δυναμό με μόνιμους μαγνήτες. Αυτή η γεννήτρια δεν θα υλοποιηθεί ποτέ.

Αργότερα, το 1856, ο Anies Jedlik, μέλος της Ουγγρικής Ακαδημίας Επιστημών, θα εκφράσει μια παρόμοια ιδέα, αλλά δεν θα κατοχυρώσει τίποτα. Μόλις 10 χρόνια αργότερα, ο Samuel Varley, ένας φοιτητής του Faraday, συνειδητοποιεί στην πράξη την αρχή του αυτοσυγκρατημένου δυναμό. Η αίτησή του για διπλώματα ευρεσιτεχνίας (το 1866) περιείχε μια περιγραφή μιας συσκευής πολύ παρόμοιας με τη γεννήτρια Jacobi, μόνο οι μόνιμοι μαγνήτες είχαν ήδη αντικατασταθεί από ηλεκτρομαγνήτες διέγερσης - διέγερσης. Πριν από την εκκίνηση, οι πυρήνες μαγνητοποιήθηκαν με συνεχές ρεύμα.

Στις αρχές του 1867, ο εφευρέτης Werner Siemens έκανε αναφορές στην Ακαδημία Επιστημών του Βερολίνου. Παρουσίασε στο κοινό μια γεννήτρια παρόμοια με τη γεννήτρια Varley, που ονομάζεται "δυναμό". Το μηχάνημα ξεκίνησε σε λειτουργία κινητήρα έτσι ώστε οι περιελίξεις πεδίου να μαγνητοποιήθηκαν. Στη συνέχεια, το αυτοκίνητο μετατράπηκε σε γεννήτρια.

Ήταν μια πραγματική επανάσταση στην κατανόηση και το σχεδιασμό των ηλεκτρικών μηχανών. Στη Γερμανία ξεκίνησε η ευρεία παραγωγή των δυναμικών της Siemens - οι αυτοενισχυόμενες γεννήτριες DC - οι πρώτες βιομηχανικές δυναμικές.

Ο σχεδιασμός των δυναμών έχει αλλάξει με την πάροδο του χρόνου: ο Theophilus Gramm, το ίδιο έτος 1867, πρότεινε μια άγκυρα δακτυλίου, και το 1872 ο επικεφαλής σχεδιαστής της Siemens-Halske, Gefner Altenek, θα πρότεινε τύμπανο.

Έτσι οι γεννήτριες DC θα πάρουν το τελικό σχήμα τους. Τον 19ο αιώνα, με τη μετάβαση σε εναλλασσόμενο ρεύμα, οι υδροηλεκτρικοί σταθμοί και οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί θα αρχίσουν να παράγουν εναλλασσόμενο ρεύμα σε γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος. Αλλά αυτή είναι μια εντελώς διαφορετική ιστορία ...

Δείτε επίσης σχετικά με αυτό το θέμα:

Οι κύριοι τύποι ηλεκτρικών γεννητριών και τα χαρακτηριστικά τους