Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты » Что такое динамо-машина. Первые генераторы постоянного тока
Количество просмотров: 41591
Комментарии к статье: 10


Что такое динамо-машина. Первые генераторы постоянного тока


Динамо-машинами в позапрошлом веке стали называть генераторы постоянного тока, - первые промышленные генераторы, которые позже были вытеснены генераторами переменного тока, пригодного для преобразования посредством трансформаторов, и крайне удобного для передачи на большие расстояния с незначительными потерями.

Сегодня под словом «динамо», как правило, подразумевают маленькие велосипедные генераторы (для фар) или ручные генераторы (для туристических фонариков). Что касается промышленных генераторов, то на сегодняшний день все это - генераторы переменного тока. Давайте, однако, вспомним, как развивались и совершенствовались первые «динамо».

Динамо-машина

Первый образец генератора постоянного тока, или униполярного динамо, был предложен в далеком 1832 году Майклом Фарадеем, когда он только открыл явление электромагнитной индукции. Это был так называемый «диск Фарадея» - простейший генератор постоянного тока. Статором в нем служил подковообразный магнит, а в качестве ротора выступал вращаемый вручную медный диск, ось и край которого пребывали в контакте с токосъемными щетками.

диск Фарадея

Когда диск вращали, то в той части диска, которая пересекала магнитный поток между полюсами магнита статора, наводилась ЭДС, приводящая, в случае если цепь между щетками была замкнута на нагрузку, к появлению радиального тока в диске. Подобные униполярные генераторы по сей день используются там, где требуются большие постоянные токи без выпрямления.

Генератор переменного тока впервые построил француз Ипполит Пикси, это произошло в том же 1832 году. Статор динамо-машины содержал включенные последовательно пару катушек, ротор представлял собой подковообразный постоянный магнит, кроме того в конструкции имелся щеточный коммутатор.

Первый генератор переменного тока

Магнит вращался, пересекал магнитным потоком сердечники катушек, наводил в них гармоническую ЭДС. А автоматический коммутатор служил для выпрямления и получения в нагрузке постоянного пульсирующего тока.

Позже, в 1842 году, немецкий и русский физик-изобретатель Борис Якоби предложит разместить магниты на статоре, а обмотку - на роторе, который также вращался бы через редуктор. Это сделает генератор более компактным.

Якоби Борис Семенович (Мориц Герман) (1801 — 1874) — один из пионеров электротехники, петербургский академик. С 1837 г. по его инициативе в Петербурге при Академии наук была создана комиссия, учрежденная для приложения электромагнетизма к движению машин. Здесь Якоби провел ряд выдающихся работ.

Поставив задачу применения электродвигателя на транспорте, он осуществил ее в 1838 г. Его двигатель приводил в движение против течения шлюпку с 14 пассажирами. Это было первое в мире судно с электрическим двигателем. Якоби изобрел гальванопластику и значительно усовершенствовал электрический телеграф Шиллинга, создав первую в мире конструкцию пишущего телеграфа.

В 1856 году, для питания серийных дуговых ламп Фредерика Холмса, (эти лампы использовали в прожекторах маяков), самим Фредериком Холмсом была предложена конструкция генератора, похожая на генератор Якоби, но дополненная центробежным регулятором Уатта для поддержания напряжения на лампе постоянным при разном токе нагрузки, что достигалось путем автоматического сдвига щеток.

Генератор Холмса

Статор содержал 50 магнитов, а конструкция в общем весила 4 тонны, и развивала мощность чуть больше 7 кВт. Было выпущено примерно 100 таких генераторов под маркой «Альянс».

Между тем, машины с постоянными магнитами отличались одним существенным недостатком — магниты теряли со временем намагниченность и портились от вибрации, в итоге генерируемое машиной напряжение становилось со временем все ниже и ниже. При этом намагниченностью нельзя было управлять, чтобы стабилизировать напряжение.

В качестве решения пришла идея электромагнитного возбуждения. Идея пришла в голову английского изобретателя Генри Уайльда, который в 1864 году запатентовал генератор с возбудителем на постоянном магните, - магнит возбуждения просто монтировался на валу генератора.

Позже настоящую революцию в генераторах совершит немецкий инженер Вернер Сименс, который откроет подлинный динамоэлектрический принцип, и поставит производство новых генераторов постоянного тока на поток.

Принцип самовозбуждения заключается в том, чтобы использовать остаточную намагниченность сердечника ротора для пускового возбуждения, а затем, когда генератор возбудится, использовать в качестве намагничивающего тока ток нагрузки, или включить в работу специальную обмотку возбуждения, питаемую генерируемым током параллельно нагрузке. В результате, положительная обратная связь приведет к увеличению магнитного потока возбуждения генерируемым током.

В числе первых принцип самовозбуждения, или динамоэлектрический принцип, отметит инженер из Дании Сорен Хиорт. Он упомянет в своем патенте от 1854 года возможность использования остаточной намагниченности с целью реализации явления электромагнитной индукции для получения генерации, однако, опасаясь того, что остаточного магнитного потока будет недостаточно, Хиорт предложит дополнить конструкцию динамо постоянными магнитами. Этот генератор так и не будет воплощен.

Позже, в 1856 году, аналогичную идею выскажет Аньеш Йедлик — член Венгерской академии наук, но ничего так и не запатентует. Только спустя 10 лет Самюэль Варлей, ученик Фарадея, реализует на практике принцип самовозбуждающегося динамо.

Его заявка на патент (в 1866 году) содержала описание устройства очень похожего на генератор Якоби, только постоянные магниты уже были заменены обмоткой возбуждения — электромагнитами возбуждения. Перед стартом сердечники намагничивались постоянным током.

Динамо-машина Сименса

В начале 1867 года в Берлинской Академии наук с докладам выступал изобретатель Вернер Сименс. Он представил публике генератор похожий на генератор Варлея, названный «динамо-машиной». Старт машины осуществлялся в режиме двигателя, для того чтобы обмотки возбуждения намагнитились. Затем машина превращалась в генератор.

Это была настоящая революция в понимании и проектировании электрических машин. В Германии начался широкий выпуск динамо-машин Сименса — генераторов постоянного тока с самовозбуждением — первых промышленных динамо-машин.

Конструкция динамо-машин с течением времени менялась: Теофил Грамм, в том же 1867 году, предложил кольцевой якорь, а в 1872 году главный конструктор компании Сименс-Гальске, Гефнер Альтенек, предложит барабанную намотку.

Так генераторы постоянного тока примут свой окончательный облик. В 19 веке, с переходом на переменный ток, гидроэлектростанции и тепловые электростанции станут вырабатывать уже переменный ток на генераторах переменного тока. Но это уже совсем другая история...

Смотрите также по этой теме:

Основные виды электрических генераторов и их особенности

Андрей Повный 

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Виды электрических генераторов и принципы их работы
  • Как работает электрический генератор
  • Автомобильный генератор и его особенности
  • Регулирование напряжения в цепях постоянного тока
  • Как отличить асинхронный двигатель от двигателя постоянного тока
  • Генераторы инверторного типа - 3 жирных плюса!
  • Последовательное, параллельное и смешанное возбуждение в двигателях постоян ...
  • Почему в электроэнергетике выбран стандарт частоты 50 герц
  • Дизель генератор - устройство и принцип действия
  • Магнитное поле Земли
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Интересные факты

    Электрогенераторы, Андрей Повный – все статьи

      Комментарии:

    #1 написал: Михаил |

    Значит и генератор из асинхронного двигателя тоже можно причислить к динамо.

      Комментарии:

    #2 написал: Николай |

    Динамомашина - электрическая машина постоянного тока. Строго говоря, динамомашина создает ток постоянный только по направлению, а не по величине. Поэтому правильнее было бы говорить, что динамомашина создает не постоянный, а пульсирующий ток.

      Комментарии:

    #3 написал: Михаил |

    Тут все просто. Генератор — вообще прибор, генерирующий (создающий) электрические напряжения. Термин «генератор» применяется как к электрическим машинам (генераторы постоянного и переменного тока), так и к приборам, создающим электрические колебания (например, электронный генератор и т. д.). В генераторах первого типа механическая энергия преобразуется в электрическую, в генераторах второго типа происходит преобразование одного вида электрической энергии в другой. Динамо-машина — это старое историческое название генераторов постоянного тока. Понятие "динамо-машина" сейчас уже почти вышло из обращения и его используют очень редко.

      Комментарии:

    #4 написал: Сергей Сергеевич |

    Электрические машины — это общий термин в электротехнике для машин, использующих электромагнитные силы, таких как электродвигатели и электрические генераторы. Электродвигатели преобразуют электрическую энергию в механическую силу, а генераторы наоборот. Движение может быть вращательным или линейным. Трансформаторы также входят в состав электрических машин, хотя они не имеют движущихся частей, потому что они тоже преобразуют электрическую энергию (в разную величину электрического напряжения и переменного тока).

    Динамо — устаревшая в электротехнике вращающаяся электрическая машина, преобразующая механическую энергию в постоянный ток (так называемый электрогенератор). Внешний источник (например, турбина, кривошип) подает механическую энергию на динамо-машину. Динамо-машина была первым известным источником электроэнергии, который можно было использовать в промышленности и стала основой для изобретения других электрических устройств (электродвигатель, генератор переменного тока, роторный преобразователь). В настоящее время динамо-машины заменяются генераторами переменного тока, которые проще, надежнее и дешевле, несмотря на необходимость устранения неполадок.

    Динамо использовалось в старых автомобилях, например, потому, что оно могло вырабатывать постоянный ток и не нуждалось в возбуждении при использовании постоянных магнитов (и, следовательно, наличие аккумулятора — старые автомобили не имели аккумулятора и запускались рукояткой). Двигатель с искровым зажиганием нуждается в постоянном токе для работы свечей зажигания. Номинальное напряжение обычных динамо-машин для зарядки транспортных средств раньше составляло 6 В, 12 В или 24 В. Напряжение для привода машин с передачей электроэнергии достигало сотен вольт. В настоящее время динамо-машина используется как часть некоторых генераторов переменного тока для целей возбуждения - поскольку ток возбуждения намного ниже, чем ток, потребляемый генератором переменного тока, такого износа коллектора нет.

    Источник тока на велосипеде, обычно называемый динамо-машиной, на самом деле представляет собой небольшой генератор переменного тока с многополюсным постоянным магнитом в роторе и катушками в статоре, который вырабатывает переменный ток.

      Комментарии:

    #5 написал: Фархат Ахмедзиянов |

    Динамо-машина представляет собой вращающуюся электрическую машину, преобразующую механическую энергию ротора приводной машины в электрическую энергию в виде постоянного тока.  Номинальное напряжение динамо-машины может быть 6В, 12В или 24В, для специальных применений изготавливаются динамо-машины с другими напряжениями. У динамо-машин, не имеющих внешнего возбуждения или постоянного магнита, может быть проблема с их запуском. Если динамо-машина не производит ток, она не возбуждается сама по себе, а это означает, что она не может начать производить ток. Поэтому необходимо подавать небольшой импульс тока на вращающееся динамо при первом пуске, при более поздних пусках обычно можно полагаться на остаточный (остаточный) магнетизм статора от предыдущей работы. Источник тока на велосипеде, обычно называемый динамо-машиной, на самом деле представляет собой небольшой магнето с многополюсным постоянным магнитом в роторе и катушками в статоре.

      Комментарии:

    #6 написал: Даниил |

    Динамо - это название генератора постоянного тока. Механическая энергия обеспечивается водяной или паровой турбиной электростанции или двигателем внутреннего сгорания, а также силой человека, например динамо-машиной на велосипеде. Динамо можно найти, например, в дизель-электрических локомотивах, где они питают приводы постоянного тока. Они все реже используются в автомобилях в качестве источников постоянного тока и их использование в качестве возбудителей также сокращается. Первые динамо-машины около 1850 года использовали постоянные магниты в форме подковы. Современные динамо-машины имеют электромагниты . В зависимости от типа и соединения обмотки возбуждения различают динамо-машины с внешним возбуждением и с собственным (параллельным, последовательным и смешанным) возбуждением. Фактическое возбуждение динамо-машины, когда ток подается на обмотку статора от собственных клемм машины, допускает остаточный магнетизм, который вызывает небольшое индуцированное напряжение, необходимое для генерации тока. Обмотка возбуждения главных полюсов динамо-машины с внешним возбуждением питается от внешнего источника (аккумуляторная батарея, другая динамо-машина, выпрямитель). Динамо с внешним возбуждением является источником, позволяющим регулировать напряжение в широких пределах, преимуществом является малое падение напряжения под нагрузкой. Недостатком является то, что он нуждается в дополнительном источнике питания. Он используется, например, в цепях управления для питания больших двигателей на горнодобывающих или прокатных предприятиях.

      Комментарии:

    #7 написал: Николай |

    Динамоэлектрические машины или динамо-машины работают в принципе так же, как генераторы переменного тока. Отличие состоит в том, что концы резьбы соединены с одним токосъемным кольцом, состоящим из взаимно изолированных полуколец. Это устройство называется коммутатором. По правилу правой руки мы можем сделать так, чтобы на одном коллекторе всегда было положительное напряжение, а на другом — отрицательное. По цепи протекает постоянный ток, ход которого показан на рисунке. Однако динамо-машина отличается от генератора по конструкции. В динамо значение тока колеблется, что нежелательно. Устранить этот факт можно, используя катушки возбуждения в статоре, которые создают магнитное поле. Ротор-якорь имеет цилиндрическую форму и состоит из изолированных листов с пазами на поверхности, в которых расположены изолированные индукционные катушки. Выводы этих катушек соединены с коммутатором, который состоит из ряда медных листов, так называемых ламелей. Напряжение динамо-машины также несколько колеблется. При вращении ротора в каждой отдельной катушке индуцируется пульсирующее напряжение, но мгновенные значения напряжения практически равны между собой. 

      Комментарии:

    #8 написал: Алина |

    Как работает динамо-машина?

      Комментарии:

    #9 написал: Андрей Повный |

    Цитата: Николай
    Динамомашина - электрическая машина постоянного тока. Строго говоря, динамомашина создает ток постоянный только по направлению, а не по величине. Поэтому правильнее было бы говорить, что динамомашина создает не постоянный, а пульсирующий ток.

    Вы правы, я согласен с Вашей правкой. Действительно, по определению, динамомашина создает электрический ток, который имеет постоянное направление, но может быть пульсирующим по величине. Таким образом, корректнее будет говорить, что динамомашина создает ток постоянный только по направлению, но не по величине. Благодарю Вас за уточнение!
    Михаил, Вы абсолютно правы, что термин "динамо-машина" является старым историческим названием для генераторов постоянного тока, а в настоящее время он используется крайне редко. Кроме того, генераторы могут быть как постоянного, так и переменного тока, и могут преобразовывать как механическую энергию в электрическую, так и один вид электрической энергии в другой.
    Цитата: Алина
    Как работает динамо-машина?

    Динамо-машина - это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию постоянного тока.

    Принцип работы динамо-машины основан на явлении электромагнитной индукции, согласно которому изменение магнитного поля приводит к возникновению электрического тока в проводнике.

    Динамо-машина состоит из основных элементов: статора, ротора и коллектора. Статор является неподвижной частью машины и содержит постоянный магнит. Ротор - это вращающаяся часть машины, которая содержит проводниковую обмотку. Коллектор является своеобразным коммутатором, который позволяет изменять направление тока в проводнике, и представляет собой цилиндр с кольцевыми пластинами, прижатыми к поверхности обмотки ротора.

    При вращении ротора в магнитном поле статора изменяется магнитное поле в проводниковой обмотке ротора, что приводит к индукции тока в проводах обмотки. Ток проходит через коллектор и выводится на внешние контакты. Направление тока в проводах обмотки меняется в зависимости от того, в каком положении находится коллектор, так как коллектор представляет собой коммутатор, который переключает направление тока при каждом полном обороте ротора.

     

    В результате динамо-машина генерирует постоянный ток, который может быть использован для питания электрических устройств. Динамо-машины были широко использованы в прошлом, но в настоящее время они были заменены более эффективными и надежными источниками электроэнергии, такими как генераторы переменного тока.

      Комментарии:

    #10 написал: Гость |

    Динамо-машина - это устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую. Оно состоит из магнита, который вращается внутри катушки провода. Когда магнит вращается, он создает электрический ток в катушке провода.

    Динамо-машины используются для создания электрической энергии в автомобилях, самолетах и других транспортных средствах. Они также могут быть использованы в домашних условиях для зарядки аккумуляторов или для питания небольших устройств, таких как фонарики или радиоприемники.

    Одной из главных преимуществ динамо-машин является то, что они не требуют топлива для своей работы. Они используют механическую энергию, которая уже присутствует в транспортном средстве, и преобразуют ее в электрическую энергию. Это позволяет снизить затраты на топливо и уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.