Mikä on dynaaminen kone. Ensimmäiset tasavirtageneraattorit

Edellisen vuosisadan dynaamisia alettiin kutsua tasavirtageneraattoreiksi, ensimmäisiksi teollisuusgeneraattoreiksi, jotka myöhemmin korvattiin vaihtovirtageneraattoreilla, jotka sopivat muuntajan muuntamiseen, ja jotka ovat erittäin käteviä pitkän matkan siirtoon pienillä häviöillä.

Nykyään sana "dynamo" tarkoittaa pääsääntöisesti pieniä polkupyörien generaattoreita (ajovaloille) tai käsigeneraattoreita (turistivalaisimille). Mitä teollisiin generaattoreihin kuuluu, nykyään tämä kaikki on vaihtovirtageneraattoreita. Muistakaamme kuitenkin, kuinka ensimmäiset dynosit kehittyivät ja paranivat.

Ensimmäisen tasavirtageneraattorin eli yksinapaisen dynomallin ehdotti Michael Faraday jo vuonna 1832, kun hän löysi vasta sähkömagneettisen induktion ilmiön. Se oli niin kutsuttu "Faraday-levy" - yksinkertaisin tasavirtageneraattori. Hevosenkengän muotoinen magneetti toimi staattorina siinä, ja manuaalisesti pyöritetty kuparilevy toimi roottorina, jonka akseli ja reuna olivat kosketuksessa keräysharjojen kanssa.

Kun kiekkoa kierrettiin, siinä osassa kiekkoa, joka ylitti magneettivuon staattorimagneetin napojen välillä, indusoitiin EMF, joka, jos harjojen välinen piiri oikosuljettiin kuormalle, johti radiaalivirran esiintymiseen kiekossa. Tähän päivään mennessä käytetään sellaisia ​​yksinapaisia ​​generaattoreita, joissa vaaditaan suuret suorat virrat ilman oikaisua.

Ranskalainen Ippolit Pixie rakensi ensin laturin, se tapahtui samassa vuonna 1832. Dünamokoneen staattorissa oli pari sarjaan kytkettyjä keloja, roottori oli hevosenkengän muotoinen kestomagneetti, lisäksi mallissa oli harjakommutaattori.

Magneetti pyörii, ylitti kelojen ytimen magneettisen vuon kanssa ja indusoi harmonisen emf. Ja automaattista kytkintä käytettiin oikaisuun ja vakion sykkivän virran saamiseen kuormassa.

Myöhemmin, vuonna 1842, Jacobi ehdottaa magneettien asettamista staattorille ja käämin roottorille, joka myös kiertyisi vaihdelaatikon läpi. Tämä tekee generaattorista pienemmän.

Vuonna 1856 Frederick Holmes -sarjakaarilamppujen toimittamiseksi (näitä lamppuja käytettiin majakojen valonheittimissä), Frederick Holmes itse ehdotti Jacobi-generaattorin kaltaista generaattorisuunnitelmaa, jota täydensi Watt-keskipakopumppu pitämään lampun jännite vakiona erilaisilla kuormavirroilla, mitä saavutettiin siirtämällä harjat automaattisesti.

Staattori sisälsi 50 magneettia, ja rakennepaino yleensä oli 4 tonnia, ja sen teho oli hieman yli 7 kW. Noin 100 tällaista generaattoria valmistettiin tuotenimellä Alliance.

Samaan aikaan koneilla, joilla on kestomagneetit, oli yksi merkittävä haitta - magneetit menettivät magnetointinsa ajan myötä ja heikkenivät värähtelystä, minkä seurauksena koneen generoima jännite laski ajan myötä. Tässä tapauksessa magnetointia ei voitu hallita jännitteen vakauttamiseksi.

Ratkaisuna tuli idea sähkömagneettisesta heräteestä. Idea tuli englantilaisen keksijän Henry Wilden päällikölle, joka patentoi vuonna 1864 generaattorin pysyvällä magneettierotteella - herätemagneetti asennettiin yksinkertaisesti generaattorin akselille.

Myöhemmin saksalainen insinööri Werner Siemens tekee todellisen vallankumouksen generaattoreissa. Hän löytää todellisen dynaamisen sähkön periaatteen ja asettaa uusien tasavirtageneraattorien tuotannon käyttöön.

Itseherätyksen periaate on käyttää roottorin ytimen jäännösmagnetointia herätyksen käynnistämiseksi ja sitten, kun generaattori on kiihtynyt, käyttää kuormitusvirtaa magnetoivana virrana tai kytkeä päälle erityinen virityskäämi, jota synnyttää generoitu virta kuorman kanssa. Seurauksena on, että positiivinen takaisinkytkentä lisää virran tuottaman virityksen magneettista vuoa.

Ensimmäisten joukossa itsensä herättämisen periaate eli dynaaminen sähköinen periaate, totesi tanskalainen insinööri Soren Hiort. Hän mainitsee vuodesta 1854 päivätyssä patentissaan mahdollisuuden käyttää jäännösmagnetointia sähkömagneettisen induktion ilmiön toteuttamiseksi tuotannon aikaansaamiseksi, mutta pelkääessään, että jäännösmagneettinen virta on riittämätön, Hiort ehdottaa, että täydennetään dynaamista mallia pysyvillä magneeteilla. Tätä generaattoria ei koskaan oteta käyttöön.

Myöhemmin, vuonna 1856, Unkarin tiedeakatemian jäsen Anies Jedlik ilmaisee samanlaisen ajatuksen, mutta ei patentoi mitään. Vain 10 vuotta myöhemmin Faradayn opiskelija Samuel Varley tajuaa käytännössä itsensä kiihotetun dynon periaatteen. Hänen patenttihakemuksessaan (vuonna 1866) oli kuvaus laitteesta, joka oli hyvin samanlainen kuin Jacobi-generaattori, vain pysyvät magneetit korvattiin jo virityskelalla - virityselektromagneeteilla. Ennen käynnistämistä ytimet magnetoitiin tasavirralla.

Keksijä Werner Siemens teki vuoden 1867 alussa raportteja Berliinin tiedeakatemiassa. Hän esitteli yleisölle Varley-generaattorin kaltaisen generaattorin, nimeltään "dynamo". Kone käynnistettiin moottoritilassa siten, että kenttäkäämit magnetoitiin. Sitten auto muuttui generaattoriksi.

Se oli todellinen vallankumous sähkökoneiden ymmärtämisessä ja suunnittelussa. Saksassa aloitettiin Siemens-dynaamioiden laajamittainen tuotanto - itsensä kiihtyvät tasavirtageneraattorit - ensimmäiset teollisuusdynosit.

Dynaamosuunnittelu on ajan myötä muuttunut: Theophilus Gramm ehdotti samana vuonna 1867 rengasankkuria, ja vuonna 1872 Siemens-Halsken pääsuunnittelija Gefner Altenek ehdotti rummun käämitystä.

Joten tasavirtageneraattorit saavat lopullisen muodon. 1800-luvulla muuttuessa vaihtovirtaan vesivoimalat ja lämpövoimalat alkavat tuottaa vaihtovirtaa vaihtovirtageneraattoreissa. Mutta tämä on täysin erilainen tarina ...

Katso myös tästä aiheesta:

Sähkögeneraattoreiden päätyypit ja niiden ominaisuudet