Što je dinamo stroj. Prvi DC generatori

Dinasti se u prošlom stoljeću počeli nazivati ​​generatorima istosmjerne struje, prvim industrijskim generatorima koji su kasnije zamijenjeni generatorima izmjenične struje pogodnim za pretvorbu transformatorima, a izuzetno pogodnim za prijenos na duge udaljenosti s malim gubicima.

Danas riječ "dinamo", u pravilu, znači male generatore bicikala (za prednja svjetla) ili ručne generatore (za turističke svjetiljke). Što se tiče industrijskih generatora, danas je sve to generator naizmjeničnih struja. Podsjetimo, međutim, kako su se razvijali i poboljšavali prvi dinamovi.

Prvi model generatora istosmjerne struje, ili unipolarni dinamo, predložio je još 1832. Michael Faraday, kada je tek otkrio fenomen elektromagnetske indukcije. Bio je to takozvani "Faraday disk" - najjednostavniji DC generator. Magnet u obliku potkove služio je kao stator u njemu, a ručno rotirani bakreni disk služio je kao rotor, čija su os i rub bili u kontaktu sa skupljačkim četkama.

Prilikom rotiranja diska, u dijelu diska koji je prelazio magnetski tok između polova magneta statora, induciran je EMF, koji je, ako je krug između četkica bio skraćen do opterećenja, uzrokovao da se u disku pojavi radijalna struja. Slični unipolarni generatori i danas se koriste tamo gdje su potrebne velike istosmjerne struje bez ispravljanja.

Francuz Ippolit Pixie prvi je izgradio alternator, dogodilo se iste 1832. godine. Stator Dinamovog stroja sadržavao je par svitaka spojenih u nizu, rotor je bio stalni magnet u obliku potkove, osim toga, dizajn je imao komutator četkom.

Magnet se okretao, prelazio jezgru zavojnica magnetskim fluksom, inducirao harmonični emf u njima. A automatski se prekidač koristio za ispravljanje i dobivanje konstantne pulsirajuće struje u opterećenju.

Kasnije, 1842. godine, Jacobi će predložiti postavljanje magneta na stator i navijanje na rotor, koje bi se također rotirale kroz prijenosnik. To će generator učiniti kompaktnijim.

Godine 1856. za opskrbu Frederick Holmesovim serijskim lučnim svjetiljkama (te su se lampe koristile u tračnicama svjetionika), Frederick Holmes sam je predložio dizajn generatora sličnog Jacobi generatora, ali dopunjen centrifugalnim regulatorom Watt kako bi napon lampe bio konstantan pri različitim strujama opterećenja, što se postiglo automatskim pomicanjem četkica.

Stator je sadržavao 50 magneta, a dizajn je općenito težio 4 tone i razvio snagu nešto veću od 7 kW. Oko 100 takvih generatora proizvedeno je pod robnom markom Alliance.

U međuvremenu, strojevi s trajnim magnetima razlikovali su se u jednom značajnom nedostatku - magneti su s vremenom gubili magnetizaciju i propadali od vibracija, što je rezultiralo da napon koji stroj stvara vremenom postaje sve niži i niži. U ovom slučaju magnetiziranje nije bilo moguće kontrolirati radi stabilizacije napona.

Kao rješenje pojavila se ideja elektromagnetskog uzbuđenja. Ideja je došla do glave engleskog izumitelja Henryja Wildea, koji je 1864. godine patentirao generator s trajnim pobudnikom magneta - magnet za pobuđivanje jednostavno je montiran na osovinu generatora.

Kasnije će pravu revoluciju u generatorima napraviti njemački inženjer Werner Siemens, koji će otkriti pravi dinamoelektrični princip i staviti proizvodnju novih DC generatora na struju.

Načelo samopobuđivanja je da se koristi preostalo magnetiziranje jezgre rotora za pokretanje pobuđenja, a zatim, kad je generator uzbuđen, upotrijebite struju opterećenja kao struju magnetiziranja ili uključite posebno navijanje pobude koje napaja generirana struja paralelna s opterećenjem. Kao rezultat toga, pozitivna povratna sprega će povećati magnetski tok pobude generirane strujom.

Među prvima je primijetio princip samoiscjeljenja, odnosno dinamoelektrični princip, iz Danske inženjer Soren Hiort. U svom patentu iz 1854. godine spomenut će mogućnost korištenja zaostale magnetiziranja za primjenu fenomena elektromagnetske indukcije radi dobivanja generacije, međutim, bojeći se da zaostali magnetski tok neće biti dovoljan, Hiort će predložiti nadogradnju dizajna dinamo stalnim magnetima. Ovaj se generator nikada neće implementirati.

Kasnije, 1856. godine, Anies Jedlik, članica Mađarske akademije znanosti, izrazit će sličnu ideju, ali neće patentirati ništa. Tek 10 godina kasnije, Samuel Varley, Faradayev student, u praksi ostvaruje princip samoiskrečenog dinamo. Njegova patentna prijava (1866.) sadržavala je opis uređaja vrlo sličnog Jacobijevom generatoru, samo su trajni magneti već zamijenjeni namotajem pobuđenja - pobudnim elektromagnetima. Prije puštanja jezgre su magnetizirane izravnom strujom.

Početkom 1867. izumitelj Werner Siemens sastavio je izvješća na Berlinskoj akademiji znanosti. Predočio je javnosti generator sličan Varley-ovom generatoru, nazvan "dinamo". Stroj je pokrenut u načinu rada motora, tako da su se namatanja polja namagnizirala. Tada se automobil pretvorio u generator.

Bila je to prava revolucija u razumijevanju i dizajnu električnih strojeva. U Njemačkoj je započela široka proizvodnja Siemens dynamosa - samoinicijativni istosmjerni generatori - prve industrijske dinamo.

Dizajn dinamova s ​​vremenom se mijenjao: Teophilus Gramm, iste godine 1867. predložio je sidreno prsteno, a 1872. glavni dizajner Siemens-Halskea, Gefner Altenek, predložio bi navijanje bubnja.

Tako će DC generatori poprimiti svoj konačni oblik. U 19. stoljeću, s prijelazom na izmjeničnu struju, hidroelektrane i termoelektrane počet će stvarati izmjeničnu struju na generatorima izmjenične struje. Ali ovo je potpuno drugačija priča ...

Pogledajte i ovu temu:

Glavne vrste električnih generatora i njihove značajke