Mi az a dinamógép? Az első DC generátorok

Az elmúlt évszázad dinamikáit egyenáramú generátoroknak hívták, az első ipari generátoroknak, amelyeket később váltottak fel váltakozó áramú generátorokkal, amelyek alkalmasak a transzformátorok átalakítására, és rendkívül kényelmesek a távolsági átvitelhez, kis veszteséggel.

Manapság a „dinamo” szó általában kis kerékpárgenerátorokat (fényszórókhoz) vagy kézgenerátorokat (turisztikai zseblámpákhoz) jelent. Ami az ipari generátorokat illeti, manapság ez mind váltakozó áramú generátorok. Emlékezzünk azonban vissza az első dinamikák fejlesztésére és fejlesztésére.

Az egyenáramú generátor vagy az egypólusú dinamó első modelljét 1832-ben Michael Faraday javasolta, amikor csak az elektromágneses indukció jelenségét fedezte fel. Ez volt az úgynevezett "Faraday lemez" - a legegyszerűbb DC generátor. A patkó alakú mágnes állórészként szolgált, a kézi forgatású rézkorong pedig rotorként szolgált, amelynek tengelye és széle érintkezett a kollektorkefékkel.

A tárcsa forgatásakor a tárcsa azon részében, amely áthaladt a mágneses fluxussal az állórész mágneseinek pólusai között, egy EMF vált ki, amely, ha a kefék közötti áramkört rövidre zárják egy terheléshez, sugárirányú áram jelenik meg a lemezen. A mai napig olyan egypólusú generátorokat használnak, ahol nagy közvetlen áramokra van szükség helyreigazítás nélkül.

A francia Ippolit Pixie először építette a generátort, ugyanebben az 1832-ben történt. A dinamógép állórésze egy sorba kapcsolt tekercset tartalmazott, a rotor patkó alakú állandó mágnes volt, emellett a kialakítás kefe-kommutátort tartalmazott.

A mágnes elforgatott, mágneses fluxussal keresztezte a tekercsek magját, és harmonikus emf-et indukált bennük. Az automatikus kapcsolóval egyenértékű pulzáló áramot korrigáltak és terheltek.

Később, 1842-ben, Jacobi javasolja a mágnesek elhelyezését az állórészen és a tekercset a forgórészen, amely szintén forogna a sebességváltón. Ez a generátort kompaktabbá teszi.

1856-ban Frederick Holmes sorozatú ívlámpák szolgáltatására (ezeket a lámpákat világítótornyok fényszóróiban használták) maga Frederick Holmes javasolta a Jacobi generátorhoz hasonló generátort, amelyet Watt centrifugális szabályozóval egészítettek ki, hogy a lámpa feszültsége állandó maradjon a különböző terhelési áramok mellett, amit a kefe automatikus elmozgatásával sikerült elérni.

Az állórész 50 mágnest tartalmaz, a konstrukció általában 4 tonna súlyú, alig több mint 7 kW teljesítményt fejlesztett ki. Körülbelül 100 ilyen generátort gyártottak Alliance márkanéven.

Eközben az állandó mágnesekkel rendelkező gépek egy jelentős hátrányt mutattak - a mágnesek idővel elveszítették mágnesezettségüket és rázkódtak a rezgés miatt, ennek eredményeként a gép által generált feszültség idővel egyre alacsonyabbá vált. Ebben az esetben a mágnesezést nem lehetett ellenőrizni a feszültség stabilizálása érdekében.

Megoldásként az elektromágneses gerjesztés gondolata merült fel. Az ötlet az angol feltaláló, Henry Wilde eszébe jutott, aki 1864-ben szabadalmaztatott egy állandó mágneses gerjesztővel rendelkező generátort - a gerjesztő mágnest egyszerűen a generátor tengelyére szerelték.

Később, a generátorok valódi forradalmát a német Werner Siemens mérnök fogja megtenni, aki felfedezi a valódi dinamoelektromos elvet, és új DC generátorok gyártását indítja el.

Az öngerjesztés elve az, hogy a rotormag maradék mágneseztetését a gerjesztés elindításához használják, majd amikor a generátor gerjeszt, használja a terhelési áramot mágnesezõ áramként, vagy kapcsoljon be egy speciális gerjesztési tekercset, amelyet a generált áram táplál a terheléssel párhuzamosan. Ennek eredményeként a pozitív visszacsatolás növeli az áram által generált gerjesztés mágneses fluxusát.

Az elsők között az öngerjesztés elve, vagyis a dinamoelektromos elv, jegyezte meg Soren Hiort dán mérnök. 1854-ben közzétett szabadalmában megemlíti a maradék mágnesezés lehetőségét az elektromágneses indukció jelenségének megvalósításához az előállítás érdekében, azonban attól tartva, hogy a maradék mágneses fluxus nem lesz elegendő, Hiort azt javasolja, hogy a dinamó kialakítását állandó mágnesekkel egészítsék ki. Ezt a generátort soha nem fogjuk megvalósítani.

Később, 1856-ban Anies Jedlik, a Magyar Tudományos Akadémia tagja, hasonló gondolatot fog kifejezni, de semmit sem szabadalmaz. Csak 10 évvel később, Samuel Varley, a Faraday hallgatója felismeri a gyakorlatban az önizgatott dinamó elvét. Szabadalmi bejelentése (1866-ban) egy olyan eszköz leírását tartalmazza, amely nagyon hasonló a Jacobi generátorhoz, csak az állandó mágneseket helyettesítette egy gerjesztő tekercs - gerjesztő elektromágnesek. Indítás előtt a magokat egyenárammal mágnesesítették.

1867 elején Werner Siemens feltaláló jelentést tett a berlini Tudományos Akadémián. Bemutatta a nagyközönségnek a Varley generátorhoz hasonló generátort, amelyet dinamónak hívtak. A gépet motor üzemmódban indítottuk úgy, hogy a tekercsek mágneseztek. Aztán az autó generátorré változott.

Valódi forradalom volt az elektromos gépek megértésében és megtervezésében. Németországban megkezdődött a Siemens dinamóinak széles körű előállítása - önindító DC generátorok - az első ipari dinamikák.

A dinamikák tervezése az idő múlásával megváltozott: Theophilus Gramm ugyanabban az 1867-es évben gyűrűs rögzítőt javasolt, 1872-ben pedig a Siemens-Halske fő tervezője, Gefner Altenek javasolta a dobtekercselést.

Tehát a DC generátorok megkapják a végső formáját. A 19. században a váltakozó áramra való áttéréssel a vízierőművek és a hőerőművek váltakozó áramot generálnak váltakozó áramú generátorokon. De ez egy teljesen más történet ...

Lásd még ebben a témában:

Az elektromos generátorok fő típusai és jellemzői