Qu'est-ce qu'une machine dynamo. Les premiers générateurs DC

Au début du siècle dernier, les dynamos ont commencé à être appelées générateurs de courant continu, les premiers générateurs industriels qui ont ensuite été remplacés par des générateurs de courant alternatif adaptés à la conversion par transformateurs et extrêmement pratiques pour la transmission à longue distance avec peu de pertes.

Aujourd'hui, le mot "dynamo" signifie, en règle générale, de petits générateurs de vélo (pour les phares) ou des générateurs à main (pour les lampes de poche touristiques). Quant aux générateurs industriels, il ne s'agit aujourd'hui que de générateurs de courant alternatif. Rappelons cependant comment les premières dynamos se sont développées et améliorées.

Le premier modèle de générateur de courant continu, ou dynamo unipolaire, a été proposé en 1832 par Michael Faraday, alors qu'il ne découvrait que le phénomène d'induction électromagnétique. C'était le soi-disant "disque de Faraday" - le générateur DC le plus simple. Un aimant en forme de fer à cheval y servait de stator, et un disque de cuivre tourné manuellement servait de rotor, dont l'axe et le bord étaient en contact avec les brosses collectrices.

Lorsque le disque a été tourné, dans la partie du disque qui a traversé le flux magnétique entre les pôles de l'aimant du stator, un champ électromagnétique a été induit, ce qui, si le circuit entre les brosses était court-circuité à une charge, faisait apparaître un courant radial dans le disque. Des générateurs unipolaires similaires sont encore utilisés aujourd'hui où de grands courants continus sans rectification sont nécessaires.

Le Français Ippolit Pixie a construit l'alternateur pour la première fois, c'est arrivé dans le même 1832. Le stator de la machine dynamo contenait une paire de bobines connectées en série, le rotor était un aimant permanent en forme de fer à cheval, en outre, la conception avait un commutateur à balais.

L'aimant a tourné, a traversé le cœur des bobines avec un flux magnétique, a induit une FEM harmonique en elles. Et le commutateur automatique a été utilisé pour rectifier et obtenir un courant de pulsation constant dans la charge.

Plus tard, en 1842, Jacobi proposera de placer des aimants sur le stator, et le bobinage sur le rotor, qui tournerait également à travers la boîte de vitesses. Cela rendra le générateur plus compact.

En 1856, pour fournir des lampes à arc série Frederick Holmes (ces lampes étaient utilisées dans les projecteurs des phares), Frederick Holmes lui-même proposa une conception de générateur similaire au générateur Jacobi, mais complétée par un régulateur centrifuge de Watt pour maintenir la tension de la lampe constante à différents courants de charge, ce qui a été réalisé en déplaçant automatiquement les brosses.

Le stator contenait 50 aimants, et la conception pesait généralement 4 tonnes, et développait une puissance d'un peu plus de 7 kW. Une centaine de ces générateurs ont été produits sous la marque Alliance.

Pendant ce temps, les machines à aimants permanents différaient dans un inconvénient important - les aimants perdaient leur aimantation au fil du temps et se détérioraient à cause des vibrations, en conséquence, la tension générée par la machine devenait de plus en plus faible avec le temps. Dans ce cas, la magnétisation n'a pas pu être contrôlée afin de stabiliser la tension.

Comme solution, l'idée de l'excitation électromagnétique est venue. L'idée est venue à l'esprit de l'inventeur anglais Henry Wilde, qui en 1864 a breveté un générateur avec un excitateur à aimant permanent - l'aimant d'excitation était simplement monté sur l'arbre du générateur.

Plus tard, une véritable révolution dans les générateurs sera faite par l'ingénieur allemand Werner Siemens, qui découvrira le véritable principe dynamoélectrique et mettra en production la production de nouveaux générateurs CC.

Le principe de l'auto-excitation est d'utiliser la magnétisation résiduelle du noyau du rotor pour démarrer l'excitation, puis, lorsque le générateur est excité, d'utiliser le courant de charge comme courant de magnétisation, ou d'activer un enroulement d'excitation spécial alimenté par le courant généré parallèlement à la charge. En conséquence, une rétroaction positive augmentera le flux magnétique de l'excitation générée par le courant.

Parmi les premiers, le principe d'auto-excitation, ou principe dynamoélectrique, a noté l'ingénieur danois Soren Hiort. Il mentionnera dans son brevet de 1854 la possibilité d'utiliser la magnétisation résiduelle pour mettre en œuvre le phénomène d'induction électromagnétique pour obtenir une génération, cependant, craignant que le flux magnétique résiduel ne soit insuffisant, Hiort proposera de compléter la conception de la dynamo avec des aimants permanents. Ce générateur ne sera jamais implémenté.

Plus tard, en 1856, Anies Jedlik, membre de l'Académie hongroise des sciences, exprimera une idée similaire, mais ne brevetera rien. Seulement 10 ans plus tard, Samuel Varley, un étudiant de Faraday, réalise en pratique le principe de la dynamo auto-excitée. Sa demande de brevet (en 1866) contenait une description d'un appareil très similaire au générateur Jacobi, seuls les aimants permanents étaient déjà remplacés par un bobinage d'excitation - électro-aimants d'excitation. Avant de commencer, les noyaux étaient magnétisés par courant continu.

Au début de 1867, l'inventeur Werner Siemens fait des reportages à l'Académie des sciences de Berlin. Il a présenté au public un générateur similaire au générateur Varley, appelé la "dynamo". La machine a été démarrée en mode moteur afin que les enroulements de champ soient magnétisés. Puis la voiture s'est transformée en générateur.

Ce fut une véritable révolution dans la compréhension et la conception des machines électriques. En Allemagne, la production généralisée de dynamos Siemens a commencé - les générateurs CC auto-excités - les premières dynamos industrielles.

La conception des dynamos a changé au fil du temps: Theophilus Gramm, la même année 1867, a proposé une ancre annulaire, et en 1872, le concepteur en chef de Siemens-Halske, Gefner Altenek, proposerait l'enroulement à tambour.

Les générateurs CC prendront donc leur forme finale. Au XIXe siècle, avec la transition vers le courant alternatif, les centrales hydroélectriques et les centrales thermiques commenceront à générer du courant alternatif sur des générateurs de courant alternatif. Mais c'est une histoire complètement différente ...

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