Vad är en dynamo-maskin. De första DC-generatorerna

Dynamierna under århundradet förra började kallas likströmsgeneratorer, de första industriella generatorerna som senare ersattes av växelströmsgeneratorer som är lämpliga för omvandling av transformatorer, och extremt bekväm för långvägstransmission med liten förlust.

Idag betyder ordet "dynamo" som regel små cykelgeneratorer (för strålkastare) eller handgeneratorer (för turistficklampor). När det gäller industriella generatorer är allt detta idag växelströmsgeneratorer. Låt oss dock komma ihåg hur den första dynamiken utvecklades och förbättrades.

Den första modellen av en likströmsgenerator, eller unipolär dynamo, föreslogs redan 1832 av Michael Faraday, då han bara upptäckte fenomenet elektromagnetisk induktion. Det var den så kallade "Faraday-disken" - den enklaste DC-generatorn. En hästskoformad magnet tjänade som stator i den, och en manuellt roterad kopparskiva fungerade som en rotor vars axel och kant var i kontakt med uppsamlarborstarna.

När skivan roterades, i den del av skivan som korsade magnetflödet mellan polerna i statormagneten, inducerades en EMF, som, om kretsen mellan borstarna kortskredes till belastningen, ledde till uppkomsten av en radiell ström i skivan. Liknande unipolära generatorer används fortfarande idag där stora direkta strömmar utan korrigering krävs.

Franskmannen Ippolit Pixie byggde först växelströmsgeneratorn, det hände i samma 1832. Dynamamaskinens stator innehöll ett par spolar kopplade i serie, rotorn var en hästskoformad permanentmagnet, dessutom hade designen en borstkommutator.

Magneten roterade, korsade spolarnas kärna med ett magnetiskt flöde, inducerade en harmonisk emk i dem. Och den automatiska omkopplaren användes för att korrigera och erhålla en konstant pulserande ström i lasten.

Senare, 1842, kommer Jacobi att föreslå att man placerar magneter på statorn och lindningen på rotorn, som också skulle rotera genom växellådan. Detta kommer att göra generatoren mer kompakt.

1856 för att förse Frederick Holmes seriebåglampor (dessa lampor användes i fyrstrålkastare) föreslog Frederick Holmes själv en generatorkonstruktion som liknar Jacobi-generatorn, men kompletterades med en Watt-centrifugalregulator för att hålla lampspänningen konstant vid olika belastningsströmmar, vad som uppnåddes genom att automatiskt byta borstar.

Statorn innehöll 50 magneter, och designen vägde i allmänhet 4 ton och utvecklade en effekt på drygt 7 kW. Cirka 100 sådana generatorer producerades under varumärket Alliance.

Samtidigt skilde maskiner med permanentmagneter sig i en betydande nackdel - magneterna förlorade sin magnetisering över tid och försämrades från vibrationer, vilket resulterade i att spänningen som genererades av maskinen blev lägre och lägre med tiden. I detta fall kunde magnetiseringen inte styras för att stabilisera spänningen.

Som en lösning kom idén om elektromagnetisk excitation. Idén kom till chefen för den engelska uppfinnaren Henry Wilde, som 1864 patenterade en generator med en permanent magnetcitator - en excitationsmagnet monterades helt enkelt på generatoraxeln.

Senare kommer en verklig revolution inom generatorer att göras av den tyska ingenjören Werner Siemens, som kommer att upptäcka den verkliga dynamoelektriska principen och sätta igång produktion av nya DC-generatorer.

Principen för självexcitering är att använda restmagnetiseringen av rotorkärnan för att starta excitation, och sedan, när generatorn är upphetsad, använder du lastströmmen som magnetiseringsström, eller sätter på en speciell excitationslindning som matas av den genererade strömmen parallellt med belastningen. Som ett resultat kommer positiv återkoppling att öka magnetflödet för excitationen som genereras av strömmen.

Bland de första noterade principen om självexcitation eller dynamoelektrisk princip ingenjören från Danmark Soren Hiort. Han kommer i sitt patent från 1854 att nämna möjligheten att använda restmagnetisering för att genomföra fenomenet elektromagnetisk induktion för att få generering, men rädd att det kvarvarande magnetiska flödet kommer att vara otillräckligt, kommer Hiort föreslå att komplettera dynamo-designen med permanentmagneter. Denna generator kommer aldrig att implementeras.

Senare, 1856, kommer Anies Jedlik, en medlem av den ungerska vetenskapsakademin, att uttrycka en liknande idé, men kommer inte att patentera någonting. Bara tio år senare inser Samuel Varley, en student i Faraday, i praktiken principen om själv upphetsad dynamo. Hans patentansökan (1866) innehöll en beskrivning av en anordning som mycket liknar Jacobi-generatorn, endast permanentmagneter ersattes redan av en excitationslindning - excitationselektromagneter. Före start magnetiserades kärnorna med likström.

I början av 1867 rapporterade uppfinnaren Werner Siemens vid Berlin Academy of Sciences. Han presenterade för allmänheten en generator som liknar Varley-generatorn, kallad "dynamo". Maskinen startades i motorläge så att fältlindningarna magnetiserades. Sedan blev bilen till en generator.

Det var en verklig revolution i förståelsen och designen av elektriska maskiner. I Tyskland började den utbredda produktionen av Siemens-dynamos - själv upphetsade DC-generatorer - den första industriella dynamiken.

Dynamos utformning har förändrats över tid: Theophilus Gramm föreslog samma år 1867 ett ringankare, och 1872 föreslog huvuddesignern i Siemens-Halske, Gefner Altenek, trumlindning.

Så DC-generatorer kommer att ta sin slutliga form. På 1800-talet, med övergången till växelström, börjar vattenkraftverk och termiska kraftverk att generera växelström på växelströmsgeneratorer. Men det här är en helt annan historia ...

Se också om detta ämne:

De viktigaste typerna av elektriska generatorer och deras funktioner