Čo je to dynamo stroj. Prvé generátory jednosmerného prúdu

Dynamá v predchádzajúcom storočí sa začali nazývať generátory jednosmerného prúdu, prvé priemyselné generátory, ktoré boli neskôr nahradené generátormi striedavého prúdu, ktoré sú vhodné na konverziu transformátormi, a sú mimoriadne vhodné na diaľkový prenos s malými stratami.

Dnes slovo „dynamo“ spravidla znamená malé generátory bicyklov (pre svetlomety) alebo ručné generátory (pre turistické baterky). Pokiaľ ide o priemyselné generátory, dnes sa to všetko týka generátorov striedavého prúdu. Pripomeňme si však, ako sa vyvíjali a zlepšovali prvé dynamá.

Prvý model generátora jednosmerného prúdu alebo unipolárneho dynama navrhol už v roku 1832 Michael Faraday, keď objavil len jav elektromagnetickej indukcie. Bol to takzvaný „Faraday disk“ - najjednoduchší generátor jednosmerného prúdu. Ako stator v ňom slúžil podkovovitý magnet a ako rotor pôsobil ručne rotovaný medený disk, ktorého os a okraj boli v kontakte s kolektormi kefy.

Keď sa disk otáčal, v časti disku, ktorá prešla magnetickým tokom medzi pólmi statorového magnetu, sa indukoval EMF, ktorý, ak bol obvod medzi kefami skrátený na záťaž, viedol k vzniku radiálneho prúdu v disku. Doteraz sa také unipolárne generátory používajú tam, kde sú potrebné veľké jednosmerné prúdy bez rektifikácie.

Francúz Ippolit Pixie najprv postavil alternátor, stalo sa to v rovnakom roku 1832. Stator dynamo stroja obsahoval dvojicu cievok zapojených do série, rotor bol podkovový permanentný magnet, navyše mal konštrukciu komutátor kefy.

Magnet rotoval, prešiel cez jadro cievok magnetickým tokom a vyvolal v nich harmonický emf. A automatický spínač sa použil na usmernenie a získanie konštantného pulzujúceho prúdu v záťaži.

Neskôr v roku 1842 navrhne Jacobi umiestnenie magnetov na stator a vinutie na rotore, ktoré sa bude otáčať aj prevodovkou. Tým bude generátor kompaktnejší.

V roku 1856, na dodanie sériových oblúkových žiaroviek Frederick Holmes (tieto žiarovky sa používali vo svetlometoch majákov), navrhol sám Frederick Holmes konštrukciu generátora podobnú generátoru Jacobi, ale doplnil ho odstredivý regulátor Watt na udržanie konštantného napätia žiarovky pri rôznych zaťažovacích prúdoch, čo sa dosiahlo automatickým posúvaním kief.

Stator obsahoval 50 magnetov a konštrukcia všeobecne vážila 4 tony a vyvinul výkon o niečo viac ako 7 kW. Asi 100 takýchto generátorov bolo vyrobených pod obchodnou značkou Alliance.

Medzitým sa stroje s permanentnými magnetmi líšili v jednej významnej nevýhode - magnety stratili magnetizáciu v priebehu času a zhoršili sa z vibrácií, v dôsledku toho sa napätie generované strojom časom znižovalo a znižovalo. V tomto prípade nemohla byť magnetizácia regulovaná, aby sa stabilizovalo napätie.

Ako riešenie prišla myšlienka elektromagnetického budenia. Táto myšlienka prišla na myseľ anglického vynálezcu Henryho Wildeho, ktorý v roku 1864 patentoval generátor s budičom s permanentným magnetom - budiaci magnet sa jednoducho namontoval na hriadeľ generátora.

Neskôr bude skutočná revolúcia v generátoroch uskutočniť nemecký inžinier Werner Siemens, ktorý objaví skutočný dynamoelektrický princíp a uvedie do prevádzky výrobu nových generátorov jednosmerného prúdu.

Princíp samočinného budenia spočíva v použití zvyškovej magnetizácie jadra rotora na začatie budenia a potom, keď je generátor excitovaný, použije záťažový prúd ako magnetizačný prúd alebo zapne špeciálne budiace vinutie privádzané generovaným prúdom paralelne so záťažou. Výsledkom je, že pozitívna spätná väzba zvýši magnetický tok excitácie generovanej prúdom.

Medzi prvé, princíp sebazrušenia alebo dynamoelektrický princíp, poznamenal inžinier z Dánska Soren Hiort. Vo svojom patente z roku 1854 uvedie možnosť použitia reziduálnej magnetizácie na implementáciu javu elektromagnetickej indukcie na získanie generácie, avšak so strachom, že zvyškový magnetický tok bude nedostatočný, navrhne Hiort doplniť dynamo dizajn permanentnými magnetmi. Tento generátor nebude nikdy implementovaný.

Neskôr v roku 1856 Anies Jedlik, člen Maďarskej akadémie vied, vyjadrí podobnú myšlienku, ale nič nebude patentovať. Len o 10 rokov neskôr si Samuel Varley, študent Faradayu, uvedomuje v praxi princíp sebazrušeného dynama. Jeho patentová prihláška (v roku 1866) obsahovala opis zariadenia veľmi podobného Jacobiho generátoru, iba permanentné magnety boli už nahradené budiacim vinutím - excitačné elektromagnety. Pred začiatkom boli jadrá magnetizované jednosmerným prúdom.

Začiatkom roku 1867 robil vynálezca Werner Siemens správy na Akadémii vied v Berlíne. Predstavil verejnosti generátor podobný generátoru Varley, ktorý sa nazýva „dynamo“. Stroj bol naštartovaný v režime motora, takže vinutia poľa boli magnetizované. Potom sa auto zmenilo na generátor.

Bola to skutočná revolúcia v porozumení a konštrukcii elektrických strojov. V Nemecku sa začala rozsiahla výroba dynama Siemens - samo vzrušujúce generátory jednosmerného prúdu - prvé priemyselné dynamá.

Dizajn dynamá sa časom zmenil: Theophilus Gramm v tom istom roku 1867 navrhol prsteňovú kotvu av roku 1872 navrhol hlavný dizajnér spoločnosti Siemens-Halske Gefner Altenek navíjanie bubna.

Generátory jednosmerného prúdu tak získajú konečný tvar. V 19. storočí s prechodom na striedavý prúd začnú vodné generátory a tepelné elektrárne generovať striedavý prúd na generátoroch striedavého prúdu. Ale toto je úplne iný príbeh ...

Pozri tiež túto tému:

Hlavné typy elektrických generátorov a ich vlastnosti

Comments

[#1 michal]

Generátor z asynchrónneho motora sa teda dá hodnotiť aj ako dynamo.