Kas ir dinamo mašīna. Pirmie līdzstrāvas ģeneratori

Dinamikas pirms pagājušā gadsimta sāka saukt par līdzstrāvas ģeneratoriem - pirmajiem rūpnieciskajiem ģeneratoriem, kurus vēlāk nomainīja ar maiņstrāvas ģeneratoriem, kas bija piemēroti pārveidotājiem ar transformatoru palīdzību, un kas ir īpaši ērti tālsatiksmes pārvadei ar nelieliem zaudējumiem.

Mūsdienās vārds "dinamo" parasti nozīmē mazus velosipēdu ģeneratorus (priekšējiem lukturiem) vai rokas ģeneratorus (tūristu lukturīšiem). Runājot par rūpniecības ģeneratoriem, šodien tas viss ir maiņstrāvas ģeneratori. Tomēr atcerēsimies, kā attīstījās un uzlabojās pirmās dinamikas.

Pirmo līdzstrāvas ģeneratora jeb vienpolārā dinamo modeli 1832. gadā ieteica Maikls Faradejs, kad viņš atklāja tikai elektromagnētiskās indukcijas fenomenu. Tas bija tā saucamais "Faraday disks" - vienkāršākais līdzstrāvas ģenerators. Zirga pakavas formas magnēts kalpoja par statoru tajā, un manuāli pagriežamais vara disks kalpoja kā rotors, kura ass un mala bija saskarē ar kolektora sukām.

Kad disks tika pagriezts, tajā diska daļā, kas šķērsoja magnētisko plūsmu starp statora magnēta poliem, tika ierosināts EMF, kas, ja ķēde starp sukām bija saīsināta līdz slodzei, izraisīja radiālā strāvas parādīšanos diskā. Līdzīgi vienpolāri ģeneratori joprojām tiek izmantoti mūsdienās, kad ir vajadzīgas lielas tiešās strāvas bez korekcijas.

Francūzis Ippolit Pixie vispirms uzbūvēja ģeneratoru, tas notika tajā pašā 1832. gadā. Dinamiskās mašīnas statorā atradās virkņu virkņu savienotu spoļu pāris, rotors bija pakavas formas pastāvīgais magnēts, turklāt konstrukcijā bija suku komutators.

Magnēts pagriezās, ar magnētisko plūsmu šķērsoja spoļu kodolu, izraisīja tajos harmonisku emf. Un automātiskais slēdzis tika izmantots, lai izlīdzinātu un iegūtu pastāvīgu pulsējošu strāvu slodzē.

Vēlāk, 1842. gadā, Jacobi ierosinās novietot magnētus uz statora un tinumu uz rotora, kas arī rotētu caur reduktoru. Tas ģeneratoru padarīs kompaktu.

1856. gadā, lai piegādātu Frederika Holmsa sērijas loka lampas (šīs lampas tika izmantotas bāku prožektoros), pats Frederiks Holmss ierosināja ģeneratora dizainu, kas līdzīgs Jacobi ģeneratoram, bet ko papildināja Watt centrbēdzes regulators, lai lampas spriegums būtu nemainīgs pie dažādām slodzes strāvām, kas tika panākts, automātiski pārbīdot sukas.

Statorā bija 50 magnēti, un konstrukcija parasti svēra 4 tonnas, un tā jauda bija nedaudz lielāka par 7 kW. Aptuveni 100 šādu ģeneratoru tika ražoti ar zīmolu Alliance.

Tikmēr mašīnas ar pastāvīgajiem magnētiem atšķīrās ar vienu būtisku trūkumu - laika gaitā magnēti zaudēja magnetizāciju un pasliktinājās no vibrācijas, kā rezultātā mašīnas radītais spriegums ar laiku kļuva zemāks un zemāks. Šajā gadījumā magnetizāciju nevarēja kontrolēt, lai stabilizētu spriegumu.

Kā risinājums nāca ideja par elektromagnētisko ierosmi. Ideja ienāca prātā angļu izgudrotājam Henrijam Vaildam, kurš 1864. gadā patentēja ģeneratoru ar pastāvīgā magnēta ierosinātāju - ierosmes magnēts tika vienkārši uzstādīts uz ģeneratora vārpstas.

Vēlāk īstu ģeneratoru revolūciju veiks vācu inženieris Verners Siemens, kurš atklās patieso dinamoelektrisko principu un nodos jaunu DC ģeneratoru ražošanu straumē.

Pašiz ierosināšanas princips ir izmantot rotora serdes atlikušo magnetizāciju ierosināšanas sākšanai, un pēc tam, kad ģenerators ir satraukts, izmantojiet slodzes strāvu kā magnetizējošo strāvu vai ieslēdziet īpašu ierosmes tinumu, ko baro ģenerētā strāva paralēli slodzei. Tā rezultātā pozitīvas atsauksmes palielinās strāvas ģenerētās ierosmes magnētisko plūsmu.

Starp pirmajiem, pašiz ierosināšanas principu jeb dinamoelektrisko principu, atzīmēja inženieris no Dānijas Sorens Hiorts. Viņš pieminēs savā patentā no 1854. gada iespēju izmantot atlikušo magnetizāciju, lai īstenotu elektromagnētiskās indukcijas parādību, lai iegūtu ģenerāciju, tomēr, baidoties, ka atlikušā magnētiskā plūsma būs nepietiekama, Hiorts ierosinās papildināt dinamo dizainu ar pastāvīgiem magnētiem. Šis ģenerators nekad netiks ieviests.

Vēlāk, 1856. gadā, Ungārijas Zinātņu akadēmijas loceklis Anijs Jedliks izteiks līdzīgu ideju, bet neko nepatentēs. Tikai pēc 10 gadiem Faradejas students Samuels Varlijs praksē saprot sevis satrauktā dinamo principu. Viņa patenta pieteikumā (1866. gadā) bija ierīces, kas ir ļoti līdzīga Jacobi ģeneratoram, apraksts, tikai pastāvīgos magnētus jau aizstāja ar ierosmes tinumu - ierosmes elektromagnētiem. Pirms palaišanas serdeņus magnetizēja ar līdzstrāvu.

1867. gada sākumā izgudrotājs Verners Siemens sniedza ziņojumus Berlīnes Zinātņu akadēmijā. Viņš iepazīstināja sabiedrību ar ģeneratoru, kas līdzīgs Varley ģeneratoram, sauktu par "dinamo". Mašīna tika iedarbināta motora režīmā, lai lauka tinumi būtu magnetizēti. Tad automašīna pārvērtās par ģeneratoru.

Tā bija īsta revolūcija elektrisko mašīnu izpratnē un projektēšanā. Vācijā sākās plaši izplatītā Siemens dinamo - pašaizraujošu līdzstrāvas ģeneratoru - ražošana, kas bija pirmā rūpnieciskā dinamika.

Dinamikas dizains laika gaitā ir mainījies: Theophilus Gramm tajā pašā 1867. gadā ierosināja gredzenveida enkuru, un 1872. gadā Siemens-Halske galvenais dizainers Gefners Alteneks ierosināja bungu tinumu.

Tātad līdzstrāvas ģeneratori iegūs savu galīgo formu. 19. gadsimtā, pārejot uz maiņstrāvu, hidroelektrostacijas un termoelektrostacijas sāks ģenerēt maiņstrāvu uz maiņstrāvas ģeneratoriem. Bet tas ir pavisam cits stāsts ...

Skatīt arī par šo tēmu:

Galvenie elektrisko ģeneratoru veidi un to īpašības