מהי מכונת דינמו. גנרטורים DC הראשונים

הדינמוסים במאה הקודמת התחילו להיקרא גנרטורים של זרם ישיר, הגנרטורים התעשייתיים הראשונים שהוחלפו לאחר מכן בגנרטורים של זרם חילופין המתאימים להמרה על ידי שנאים, ונוחים להפליא למרחקים ארוכים עם הפסד מועט.

כיום פירוש המילה "דינמו", ככלל, מחוללי אופניים קטנים (לפנסים ראשיים) או גנרטורים ידניים (לפנסים תיירותיים). באשר לגנרטורים תעשייתיים, כיום כל זה גנרטורים שוטפים מתחלפים. עם זאת, נזכור כיצד הדינמונים הראשונים התפתחו והשתפרו.

הדגם הראשון של גנרטור זרם ישר, או דינמו חד-קוטבי, הוצע כבר בשנת 1832 על ידי מייקל פאראדיי, כשגילה רק את תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית. זה היה מה שמכונה "דיסק של פאראדיי" - מחולל DC הפשוט ביותר. מגנט בצורת פרסה שימש כסטטור בתוכו, ודיסק נחושת מסתובב ידנית שימש כרוטור, שצירו וקצהו היו במגע עם מברשות האספן.

כשסיבוב הדיסק, בחלקו של הדיסק שחצה את השטף המגנטי בין הקטבים של מגנט הסטטור, נוצר EMF, שאם המעגל בין המברשות התקצר לעומס, הוביל להופעת זרם רדיאלי בדיסק. גנרטורים חד-קוטביים דומים משמשים כיום גם כיום בהם נדרשים זרמים ישירים גדולים ללא תיקון.

הצרפתי Ippolit Pixie בנה לראשונה את האלטרנטור, זה קרה באותו 1832. הסטטור של מכונת הדינמו הכיל זוג סלילים המחוברים בסדרה, הרוטור היה מגנט קבוע בצורת פרסה, בנוסף, לעיצוב היה קומוטטור מברשת.

המגנט הסתובב, חצה את ליבת הסלילים בעזרת שטף מגנטי, וגרם בתוכם EMF הרמוני. והמתג האוטומטי שימש לתיקון והשגת זרם פועם קבוע בעומס.

מאוחר יותר, בשנת 1842, יעקובי יציע להניח מגנטים על הסטטור, ואת התפתל על הרוטור, שגם יסתובב דרך תיבת ההילוכים. זה יהפוך את הגנרטור לקומפקטי יותר.

בשנת 1856, כדי לספק מנורות קשת סדרתיות של פרדריק הולמס (מנורות אלה שימשו בתאורת זרקורים של מגדלורים), הציע פרדריק הולמס עצמו עיצוב גנרטור הדומה לגנרטור ג'ייקובי, אך בתוספת רגולטור צנטריפוגלי ואט כדי לשמור על מתח המנורה קבוע בזרמי עומס שונים, מה הושג על ידי הסטת מברשות אוטומטית.

הסטטור הכיל 50 מגנטים, והעיצוב שקל בדרך כלל 4 טון ופיתח הספק של קצת יותר מ- 7 קילוואט. כמאה גנרטורים כאלה יוצרו תחת שם המותג Alliance.

בינתיים, מכונות עם מגנטים קבועים היו שונות זו מזו בחיסרון משמעותי אחד - המגנטים איבדו את המגנטציה שלהם לאורך זמן והתדרדרו מרטט, כתוצאה מכך המתח שנוצר על ידי המכונה נעשה נמוך יותר ונמוך עם הזמן. במקרה זה, לא ניתן היה לשלוט על המגנט על מנת לייצב את המתח.

הרעיון הגיע מהרעיון של עירור אלקטרומגנטי. הרעיון עלה במוחו של הממציא האנגלי הנרי ווילד, שבשנת 1864 רשמה פטנט על גנרטור עם מעורר מגנט קבוע - מגנט העירור פשוט הותקן על ציר הגנרטור.

בהמשך, תיערך מהפכה של ממש בגנרטורים על ידי המהנדס הגרמני ורנר סימנס, שיגלה את העיקרון הדינמו-אלקטרי האמיתי ויעלה את ייצורם של גנרטורים DC חדשים.

העיקרון של עירור עצמי הוא להשתמש במגנטציה הנותרת של ליבת הרוטור לצורך התחלת עירור, ואז, כאשר הגנרטור מתרגש, השתמש בזרם העומס כזרם המגנט, או הפעל עירור מיוחד המתפתל המוזן על ידי הזרם הנוצר במקביל לעומס. כתוצאה מכך משוב חיובי יגביר את השטף המגנטי של העירור הנוצר על ידי הזרם.

בין הראשונים, העיקרון של עירור עצמי, או עיקרון דינמו-אלקטרי, ציין המהנדס מדנמרק סורן הייורט. הוא יזכיר בפטנט שלו משנת 1854 את האפשרות להשתמש במגנטציה שיורית כדי ליישם את תופעת האינדוקציה האלקטרומגנטית כדי להשיג דור, עם זאת, מחשש שהשטף המגנטי הנותר לא יהיה מספיק, ויורט יציע להוסיף את עיצוב הדינמו למגנטים קבועים. גנרטור זה לעולם לא יושם.

מאוחר יותר, בשנת 1856, אניס ידליק, איש האקדמיה ההונגרית למדעים, יביע רעיון דומה, אך לא יפטר דבר. רק 10 שנים אחר כך, סמואל ורלי, תלמידו של פאראדיי, מבין בפועל את עקרון הדינמו הנרגש מעצמו. בקשת הפטנט שלו (בשנת 1866) הכילה תיאור של מכשיר הדומה מאוד לגנרטור יעקובי, רק מגנטים קבועים כבר הוחלפו על ידי עירור מתפתל - אלקטרומגנטים של עירור. לפני שהתחילו, ליבות היו ממוגנטות על ידי זרם ישר.

בתחילת 1867 דיווח הממציא ורנר סימנס באקדמיה למדעים בברלין. הוא הציג לציבור גנרטור הדומה לגנרטור של Varley, המכונה "הדינמו". המכונה הופעלה במצב מנוע כך שממומנטים את פיתולי השטח. ואז המכונית הפכה לגנרטור.

זו הייתה מהפכה של ממש בהבנה ובעיצוב של מכונות חשמל. בגרמניה החלה הייצור הרחב של הדינמואים של סימנס - מחוללי DC מתלהבים מעצמם - הדינמו התעשייתי הראשון.

תכנון הדינמואים השתנה עם הזמן: תיאופילוס גראם, באותה השנה 1867, הציע עוגן טבעת, ובשנת 1872 המעצב הראשי של סימנס-הלסקה, גפנר אלטנק, היה מציע להיפוך לתוף.

אז גנרטורים של DC ייקחו את צורתם הסופית. במאה ה -19, עם המעבר לזרם חילופין, תחנות כוח הידרואלקטריות ותחנות כוח תרמיות יתחילו לייצר זרם חילופין בגנרטורים של זרם חילופין. אבל זה סיפור אחר לגמרי ...

ראה גם בנושא זה:

הסוגים העיקריים של גנרטורים חשמליים ותכונותיהם

Comments

[#1 מייקל]

כך שהגנרטור מהמנוע האסינכרוני יכול להיות מדורג גם כדינמו.