Hva er en dynamo-maskin. De første DC-generatorene

Dynamiene i århundret før sist begynte å bli kalt likestrømsgeneratorer, de første industrielle generatorer som senere ble erstattet av vekselstrømgeneratorer egnet for konvertering av transformatorer, og ekstremt praktisk for langdistanseoverføring med lite tap.

I dag betyr ordet "dynamo", som regel små sykkelgeneratorer (for frontlykter) eller håndgeneratorer (for turistlyslykter). Når det gjelder industrielle generatorer, er i dag alt vekselstrømgeneratorer. La oss imidlertid huske hvordan den første dynamoen utviklet seg og forbedret.

Den første modellen av en likestrømsgenerator, eller unipolar dynamo, ble foreslått tilbake i 1832 av Michael Faraday, da han bare oppdaget fenomenet elektromagnetisk induksjon. Det var den såkalte "Faraday-disken" - den enkleste DC-generatoren. En hesteskoformet magnet tjente som en stator i den, og en manuelt rotert kobberskive fungerte som en rotor, hvis akse og kant var i kontakt med samlerbørstene.

Da disken ble rotert, i den delen av disken som krysset den magnetiske fluksen mellom polene til statormagneten, ble en EMF indusert, som, hvis kretsen mellom børstene ble kortsluttet til en belastning, førte til utseendet av en radiell strøm i disken. Til i dag brukes slike unipolare generatorer der det er behov for store direkte strømmer uten retting.

Franskmannen Ippolit Pixie bygde først dynamo, det skjedde i samme 1832. Statoren til dynamomaskinen inneholdt et par spoler koblet i serie, rotoren var en hesteskoformet permanent magnet, i tillegg hadde designen en børstekommutator.

Magneten roterte, krysset kjernen av spolene med en magnetisk fluks, og induserte en harmonisk emk i dem. Og den automatiske bryteren ble brukt til å utbedre og oppnå en konstant pulserende strøm i belastningen.

Senere, i 1842, vil Jacobi foreslå å plassere magneter på statoren, og viklingen på rotoren, som også ville rotere gjennom girkassen. Dette vil gjøre generatoren mer kompakt.

I 1856 for å levere Frederick Holmes serielysbuer (disse lampene ble brukt i søkelys på fyrtårn), foreslo Frederick Holmes selv et generatorutforming som ligner på Jacobi-generatoren, men supplert av en Watt sentrifugalregulator for å holde lampespenningen konstant ved forskjellige belastningsstrømmer, hva som ble oppnådd ved automatisk å skifte børster.

Statoren inneholdt 50 magneter, og designet veide generelt 4 tonn, og utviklet en effekt på litt over 7 kW. Rundt 100 slike generatorer ble produsert under merkenavnet Alliance.

I mellomtiden skilte maskiner med permanente magneter seg i en betydelig ulempe - magnetene mistet magnetiseringen over tid og forverret seg fra vibrasjoner, som et resultat, spenningen som ble generert av maskinen ble lavere og lavere med tiden. I dette tilfellet kunne magnetiseringen ikke kontrolleres for å stabilisere spenningen.

Som en løsning kom ideen om elektromagnetisk eksitasjon. Ideen kom til hodet til den engelske oppfinneren Henry Wilde, som i 1864 patenterte en generator med en permanent magnetisk eksiterer - eksitasjonsmagneten ble ganske enkelt montert på generatorakselen.

Senere vil det skje en virkelig revolusjon i generatorer av den tyske ingeniøren Werner Siemens, som vil oppdage det virkelige dynamoelektriske prinsippet og sette produksjonen av nye DC-generatorer i drift.

Prinsippet for selveksitasjon er å bruke restmagnetiseringen av rotorkjernen for å starte eksitering, og deretter, når generatoren er opphisset, bruk laststrømmen som magnetiseringsstrøm, eller slå på en spesiell eksitasjonsvikling som mates av den genererte strømmen parallelt med lasten. Som et resultat vil positiv tilbakemelding øke den magnetiske fluksen til eksitasjonen generert av strømmen.

Blant de første, prinsippet om selveksitasjon, eller dynamoelektrisk prinsipp, bemerket ingeniøren fra Danmark Soren Hiort. Han vil i sitt patent fra 1854 nevne muligheten for å bruke restmagnetisering for å implementere fenomenet elektromagnetisk induksjon for å oppnå generering, men i frykt for at den resterende magnetiske fluksen vil være utilstrekkelig, vil Hiort foreslå å supplere dynamodesignet med permanente magneter. Denne generatoren vil aldri bli implementert.

Senere, i 1856, vil Anies Jedlik, medlem av det ungarske vitenskapsakademiet, uttrykke en lignende idé, men ikke patentere noe. Bare 10 år senere innser Samuel Varley, en student av Faraday, i praksis prinsippet om selvopphisset dynamo. Patentsøknaden hans (i 1866) inneholdt en beskrivelse av en enhet som var veldig lik Jacobi-generatoren, bare permanente magneter var allerede erstattet av en eksitasjonsvikling - eksitasjonselektromagneter. Før start ble kjernene magnetisert med likestrøm.

I begynnelsen av 1867 avla oppfinneren Werner Siemens rapporter ved Berlin Academy of Sciences. Han presenterte for publikum en generator som ligner på Varley-generatoren, kalt "dynamo". Maskinen ble startet i motormodus slik at feltviklingene ble magnetisert. Da ble bilen omgjort til en generator.

Det var en virkelig revolusjon i forståelsen og designen av elektriske maskiner. I Tyskland begynte den utbredte produksjonen av Siemens-dynamoer - selvspente DC-generatorer - den første industrielle dynamoen.

Utformingen av dynamoer har endret seg over tid: Theophilus Gramm foreslo samme år 1867 et ringanker, og i 1872 ville sjefsdesigneren til Siemens-Halske, Gefner Altenek, foreslå trommelvikling.

Så DC-generatorer vil ta sin endelige form. På 1800-tallet, med overgangen til vekselstrøm, vil vannkraftverk og termiske kraftstasjoner begynne å generere vekselstrøm på vekselstrømgeneratorer. Men dette er en helt annen historie ...

Se også om dette emnet:

Hovedtyper av elektriske generatorer og deres funksjoner

Comments

[#1 Michael]

Så generatoren fra den asynkrone motoren kan også rangeres som en dynamo.