Ce este o mașină dinamică. Primele generatoare de curent continuu

Dinamurile din secolul anterior au început să fie numite generatoare de curent continuu, primele generatoare industriale care au fost ulterior înlocuite cu generatoare de curent alternativ, potrivite pentru conversie prin transformatoare, și extrem de convenabile pentru transmisia pe distanțe lungi, cu pierderi reduse.

Astăzi, cuvântul "dinam", de regulă, înseamnă generatoare mici de biciclete (pentru faruri) sau generatoare de mână (pentru lanterne turistice). În ceea ce privește generatoarele industriale, astăzi toate acestea sunt generatoare de curent alternativ. Să reamintim, totuși, cum s-au dezvoltat și îmbunătățit primele dinamuri.

Primul model al unui generator de curent continuu, sau a unui dinam unipolar, a fost propus în 1832 de Michael Faraday, când a descoperit doar fenomenul de inducție electromagnetică. A fost așa-numitul "disc Faraday" - cel mai simplu generator de curent continuu. Un magnet în formă de potcoavă servea ca un stator în el, iar un disc de cupru rotit manual acționa ca un rotor, axa și marginea lor fiind în contact cu periile colectorului.

Când discul a fost rotit, în partea discului care traversa fluxul magnetic între poli ai magnetului statorului, a fost indus un EMF, care, dacă circuitul dintre perii era scurtat la o sarcină, a făcut ca pe disc să apară un curent radial. Până în zilele noastre, astfel de generatoare unipolare sunt utilizate în cazul în care sunt necesare curenți direcți mari, fără rectificare.

Francezul Ippolit Pixie a construit alternativul pentru prima dată, s-a întâmplat în același 1832. Statorul mașinii de cuplare conținea o pereche de bobine conectate în serie, rotorul era un magnet permanent în formă de potcoavă, în plus, designul avea un comutator cu perie.

Magnetul s-a rotit, a traversat miezul bobinelor cu un flux magnetic și a indus în ele un emf armonic. Și comutatorul automat a fost folosit pentru a rectifica și obține un curent pulsativ constant în sarcină.

Mai târziu, în 1842, Jacobi va propune așezarea magneților pe stator, și înfășurarea pe rotor, care s-ar roti și prin cutia de viteze. Acest lucru va face generatorul mai compact.

În 1856, pentru a furniza lămpile arc arc seriale Frederick Holmes (aceste lămpi au fost folosite în farurile de inundare ale farului), Frederick Holmes însuși a propus un design de generator similar cu generatorul Jacobi, dar completat de un regulator centrifugal Watt pentru a menține constantă tensiunea lămpii la diferiți curenți de sarcină, ce s-a obținut prin schimbarea automată a periilor.

Statorul conținea 50 de magneți, iar designul cântărea în general 4 tone și a dezvoltat o putere de puțin peste 7 kW. Aproximativ 100 de astfel de generatoare au fost produse sub numele de brand Alliance.

Între timp, mașinile cu magneți permanenți diferă într-un dezavantaj semnificativ - magneții și-au pierdut magnetizarea în timp și s-au deteriorat din cauza vibrațiilor, drept urmare, tensiunea generată de mașină a devenit din ce în ce mai scăzută. În acest caz, magnetizarea nu a putut fi controlată pentru a stabiliza tensiunea.

Ca soluție, a venit ideea excitației electromagnetice. Ideea a venit în mintea inventatorului englez Henry Wilde, care în 1864 a patentat un generator cu un excitator cu magnet permanent - magnetul de excitație era pur și simplu montat pe arborele generatorului.

Ulterior, o adevărată revoluție în generatoare va fi făcută de inginerul german Werner Siemens, care va descoperi adevăratul principiu dinamoelectric și va pune producția de noi generatoare de curent continuu.

Principiul auto-excitației este de a utiliza magnetizarea reziduală a miezului rotorului pentru pornirea excitației, apoi, atunci când generatorul este excitat, utilizați curentul de sarcină ca curent de magnetizare sau porniți o înfășurare specială de excitație alimentată de curentul generat paralel cu sarcina. Drept urmare, feedback-ul pozitiv va crește fluxul magnetic al excitației generate de curent.

Printre primii, principiul auto-excitației sau principiul dinamoelectric, a remarcat inginerul din Danemarca Soren Hiort. El va menționa în brevetul său din 1854 posibilitatea utilizării magnetizării reziduale pentru a implementa fenomenul de inducție electromagnetică pentru a obține generarea, totuși, temându-se că fluxul magnetic rezidual va fi insuficient, Hiort va propune să suplimenteze designul dinamului cu magneți permanenți. Acest generator nu va fi niciodată implementat.

Mai târziu, în 1856, Anies Jedlik, membru al Academiei Maghiare de Științe, va exprima o idee similară, dar nu va breveta nimic. Abia 10 ani mai târziu, Samuel Varley, un student al lui Faraday, realizează în practică principiul dinamismului auto-excitat. Cererea sa de brevet (în 1866) conținea o descriere a unui dispozitiv foarte similar cu generatorul Jacobi, doar magneții permanenți erau deja înlocuiți de o înfășurare de excitație - electromagneti de excitație. Înainte de a începe, miezurile au fost magnetizate prin curent continuu.

La începutul anului 1867, inventatorul Werner Siemens a făcut rapoarte la Academia de Științe din Berlin. El a prezentat publicului un generator similar cu generatorul Varley, numit "dinam". Mașina a fost pornită în modul motor, astfel încât înfășurările de câmp au fost magnetizate. Apoi, mașina s-a transformat într-un generator.

A fost o adevărată revoluție în înțelegerea și proiectarea mașinilor electrice. În Germania, a început producția pe scară largă a dinamosului Siemens - generatoare de curent continuu auto-încântate - primele dinamuri industriale.

Designul dinamelor s-a schimbat de-a lungul timpului: Theophilus Gramm, în același an 1867, a propus o ancoră inelară, iar în 1872, designerul șef al Siemens-Halske, Gefner Altenek, va propune înfășurarea tamburului.

Astfel, generatoarele de curent continuu își vor lua forma finală. În secolul al XIX-lea, odată cu trecerea la curent alternativ, centralele hidroelectrice și centralele termice vor începe să genereze curent alternativ pe generatoare de curent alternativ. Dar aceasta este o poveste complet diferită ...

Vezi și pe acest subiect:

Principalele tipuri de generatoare electrice și caracteristicile acestora