Какво е динамо машина. Първите постоянни генератори

Динамовете през миналия век започнаха да се наричат ​​генератори с постоянен ток, първите индустриални генератори, които по-късно бяха заменени от генератори с променлив ток, подходящи за преобразуване от трансформатори, и изключително удобни за предаване на дълги разстояния с малки загуби.

Днес думата „динамо“ по правило означава малки велосипедни генератори (за фарове) или ръчни генератори (за туристически фенерчета). Що се отнася до индустриалните генератори, днес всичко това са генератори с променлив ток. Нека все пак да си припомним как се развиват и усъвършенстват първите династи.

Първият модел на генератор на постоянен ток, или еднополярно динамо, е предложен още през 1832 г. от Майкъл Фарадей, когато той открива само феномена на електромагнитната индукция. Това беше така нареченият "Faraday disk" - най-простият постоянен генератор. Магнит във формата на подкова служеше като статор в него, а ръчно завъртян меден диск служеше като ротор, оста и ръба на който бяха в контакт с колекторните четки.

При завъртане на диска в частта на диска, която пресича магнитния поток между полюсите на магнита на статора, се индуцира ЕМП, което, ако веригата между четките бъде скъсена до товар, доведе до появата на радиален ток в диска. Подобни еднополюсни генератори се използват и до днес, където се изискват големи постоянни токове без ректификация.

Французинът Иполит Пикси пръв построи алтернатора, това се случи през същата 1832г. Статорът на динамо машината съдържаше чифт намотки, свързани последователно, роторът беше постоянен магнит под формата на подкова, в допълнение дизайнът имаше комутатор с четка.

Магнитът се завъртя, пресече сърцевината на намотките с магнитен поток и предизвика хармоничен емф в тях. А автоматичният превключвател се използва за коригиране и получаване на постоянен пулсиращ ток в товара.

По-късно, през 1842 г., Якоби ще предложи поставяне на магнити на статора и намотката на ротора, които също ще се въртят през скоростната кутия. Това ще направи генератора по-компактен.

През 1856 г., за да достави серийни дъгови лампи на Фредерик Холмс (тези лампи бяха използвани в прожектори на фара), самият Фредерик Холмс предложи генератор на конструкция, подобен на генератора на Jacobi, но допълнен от центробежен регулатор на Watt, за да поддържа напрежението на лампата постоянно при различни токове на натоварване, какво беше постигнато чрез автоматично изместване на четките.

Статорът съдържа 50 магнита, а дизайнът обикновено тежи 4 тона и развива мощност от малко над 7 кВт. Около 100 такива генератори са произведени под марката Alliance.

Междувременно машините с постоянни магнити се различаваха в един съществен недостатък - магнитите загубиха намагнитването си с времето и се влошиха от вибрациите, в резултат на това напрежението, генерирано от машината, с времето ставаше все по-ниско и по-ниско. В този случай намагнитването не може да бъде контролирано, за да се стабилизира напрежението.

Като решение дойде идеята за електромагнитното възбуждане. Идеята дойде на ум на английския изобретател Хенри Уайлд, който през 1864 г. патентова генератор с постоянен магнитен възбудител - магнитът за възбуждане е просто монтиран на вала на генератора.

По-късно истинска революция в генераторите ще направи германският инженер Вернер Сименс, който ще открие истинския принцип на динамоелектриците и ще пусне производството на нови постоянни генератори.

Принципът на самовъзбуждане е да се използва остатъчното намагнетизиране на сърцевината на ротора за стартиране на възбуждане и след това, когато генераторът е възбуден, използвайте тока на натоварване като намагнителен ток или включете специална намотка на възбуждане, захранвана от генерирания ток, успореден на товара. В резултат на това положителната обратна връзка ще увеличи магнитния поток на възбуждането, генерирано от тока.

Сред първите, принципът на самовъзбуждане, или динамоелектрически принцип, отбеляза инженерът от Дания Сорен Хиорт. Той ще спомене в патента си от 1854 г. възможността за използване на остатъчно намагнетизиране за прилагане на феномена на електромагнитната индукция за получаване на поколение, но се опасява, че остатъчният магнитен поток ще бъде недостатъчен, Хьорт ще предложи да допълни дизайна на динамото с постоянни магнити. Този генератор никога няма да бъде приложен.

По-късно, през 1856 г., Анис Джедлик, член на Унгарската академия на науките, ще изрази подобна идея, но няма да патентова нищо. Само 10 години по-късно Самуел Варли, ученик на Фарадей, реализира на практика принципа на самовъзбуждащото се динамо. Патентната му заявка (през 1866 г.) съдържа описание на устройство, много подобно на генератора Якоби, само постоянните магнити вече са заменени от намотка на възбуждане - възбуждащи електромагнити. Преди да стартират, ядрата се намагнитиха от постоянен ток.

В началото на 1867 г. изобретателят Вернер Сименс прави доклади в Берлинската академия на науките. Той представи на обществеността генератор, подобен на генератора Varley, наречен „динамо“. Машината е стартирана в двигателен режим, така че полевите намотки са намагнетизирани. Тогава колата се превърна в генератор.

Това беше истинска революция в разбирането и проектирането на електрическите машини. В Германия започна широкото производство на динамовете на Сименс - самовъзбуждащите се постоянни генератори - първите индустриални динамове.

Дизайнът на динамовете се променя с течение на времето: Теофил Грам, през същата година 1867 г. предлага котва за пръстен, а през 1872 г. главният дизайнер на Сименс-Халске Гефнер Алтенек ще предложи намотка на барабани.

Така генераторите с постоянен ток ще приемат окончателната си форма. През 19 век, с прехода към променлив ток, водноелектрическите централи и ТЕЦ ще започнат да генерират променлив ток на генератори с променлив ток. Но това е съвсем различна история ...

Вижте също по тази тема:

Основните видове електрически генератори и техните характеристики