Шта је динамо машина. Први ДЦ генератори

Динами су се у прошлом веку почели називати генераторима истосмерне струје, првим индустријским генераторима који су касније замењени генераторима наизменичне струје погодни за претворбу трансформаторима, а изузетно погодни за пренос на дуже стазе са малим губицима.

Данас реч "динамо" по правилу значи мале бициклисте (за фарове) или ручне генераторе (за туристичке батеријске лампе). Што се тиче индустријских генератора, данас је све ово генератор наизменичних струја. Подсетимо се, међутим, како су се развијали и побољшавали први динамови.

Први модел генератора истосмјерне струје, или униполарног динамова, предложио је још 1832. године Мицхаел Фарадаи, када је тек открио феномен електромагнетске индукције. Био је то такозвани "Фарадаи диск" - најједноставнији ДЦ генератор. Магнет у облику поткове служио је као статор у њему, а рото ротирани бакрени диск служио је као ротор, чија су ос и ивица били у контакту са скупљачким четкама.

Када је диск ротиран, у делу диска који је прелазио магнетни ток између полова магнета статора, индукован је ЕМФ, који је, ако је круг између четкица био скраћен до оптерећења, узроковао да се на диску појави радијална струја. Слични униполарни генератори се и данас користе тамо где су потребне велике директне струје без исправљања.

Француз Ипполит Пикие први је изградио алтернатор, десило се исте 1832. године. Статор динамо машине садржавао је пар намотаја повезаних у серију, ротор је био стални магнет у облику поткове, а поред тога, дизајн је имао комутатор четком.

Магнет се ротирао, прелазио је језгро завојница магнетним флуксом, индукујући у њима хармонични емф. А аутоматски прекидач је коришћен за исправљање и добијање константне пулсирајуће струје у оптерећењу.

Касније, 1842. године, Јацоби ће предложити постављање магнета на статор и навијање на ротор, које би се такође ротирале кроз мењач. То ће генератор учинити компактнијим.

1856. године, за снабдевање Фредерицк Холмес-овим серијским лучним лампама (ове лампе су коришћене у рефлекторима светионика), Фредерицк Холмес сам је предложио дизајн генератора сличног Јацоби-овом генератору, али допуњен центрифугалним регулатором Ватт како би напон лампе био константан при различитим струјама оптерећења, шта се постигло аутоматским померањем четкица.

Статор је садржавао 50 магнета, а дизајн је опћенито тежио 4 тоне и развијао снагу нешто већу од 7 кВ. Око 100 таквих произвођача је произведено под робном марком Аллианце.

У међувремену, машине са сталним магнетима разликовале су се у једном значајном недостатку - магнети су временом губили магнетизацију и пропадали од вибрација, што је резултирало да напон који машина генерише временом постаје нижи и нижи. У овом случају магнетизација није могла да се контролише да би се напон стабилизовао.

Као решење се појавила идеја о електромагнетном побуђењу. Идеја је пала на памет енглеском проналазачу Хенрију Вилдеу, који је 1864. године патентирао генератор са трајним побудником магнета - магнет за побуђивање једноставно је монтиран на осовину генератора.

Касније ће праву револуцију у генераторима извршити немачки инжењер Вернер Сиеменс, који ће открити прави динамоелектрични принцип и ставити производњу нових ДЦ генератора на ток.

Принцип само-побуде је да се користи преостала магнетизација језгре ротора за покретање побуђења, а затим, када је генератор узбуђен, користите струју оптерећења као струју магнетизирања или укључите специјално навијање побуде које напаја генерирана струја паралелна са оптерећењем. Као резултат, позитивне повратне информације ће повећати магнетни ток узбуђења генериране струјом.

Међу првима је принцип самопобуђења или динамоелектрични принцип, приметио дански инжењер Сорен Хиорт. У свом патенту из 1854. године споменут ће могућност кориштења заостале магнетизације за примјену феномена електромагнетске индукције ради добивања генерације, међутим, бојећи се да заостали магнетски ток неће бити довољан, Хиорт ће предложити допуну дизајна динамо сталним магнетима. Овај генератор никада неће бити имплементиран.

Касније, 1856. године, Аниес Једлик, чланица Мађарске академије наука, изразиће сличну идеју, али неће патентирати ништа. Само 10 година касније, Самуел Варлеи, Фарадаиев ученик, у пракси остварује принцип самоискрећеног динамо. Његова патентна пријава (1866.) садржавала је опис уређаја веома сличног Јацоби генератору, само су трајни магнети већ замењени намотајем побуђења - побудним електромагнетима. Пре пуштања, језгра су магнетизована директном струјом.

Почетком 1867. године проналазач Вернер Сиеменс извештавао је на Берлинској академији наука. Предочио је јавности генератор сличан Варлеи-овом генератору, назван "динамо". Машина је покренута у режиму рада мотора, тако да су намотаји поља намагнетисани. Тада се аутомобил претворио у генератор.

Била је то права револуција у разумевању и дизајнирању електричних машина. У Немачкој је почела широка производња Сиеменс динамоса - самобудљиви ДЦ генератори - првих индустријских динамова.

Дизајн динамова временом се мењао: Теопхилус Грамм, исте године 1867. предложио је сидрено прстено, а 1872. главни дизајнер Сиеменс-Халскеа, Гефнер Алтенек, предложио би навијање бубња.

Тако да ће ДЦ генератори попримити свој коначни облик. У 19. веку, преласком на наизменичну струју, хидроелектране и термоелектране ће почети да стварају наизменичну струју на генераторима променљиве струје. Али ово је потпуно другачија прича ...

Погледајте и ову тему:

Главне врсте електричних генератора и њихове карактеристике