Che cos'è una macchina a dinamo. I primi generatori di corrente continua

Le dinamo del secolo scorso hanno iniziato a essere chiamate generatori di corrente continua, i primi generatori industriali che sono stati successivamente sostituiti da generatori di corrente alternata adatti per la conversione da trasformatori ed estremamente convenienti per la trasmissione a lunga distanza con poche perdite.

Oggi, la parola "dinamo", di regola, significa piccoli generatori di biciclette (per fari) o generatori manuali (per torce turistiche). Per quanto riguarda i generatori industriali, oggi tutto ciò è alternare generatori di corrente. Ricordiamo, tuttavia, come si sono sviluppate e migliorate le prime dinamo.

Il primo modello di un generatore di corrente continua, o dinamo unipolare, fu proposto nel 1832 da Michael Faraday, quando scoprì solo il fenomeno dell'induzione elettromagnetica. Era il cosiddetto "disco Faraday" - il più semplice generatore di corrente continua. Un magnete a ferro di cavallo fungeva da statore e un disco di rame ruotato manualmente fungeva da rotore, il cui asse e bordo erano a contatto con le spazzole del collettore.

Quando il disco veniva ruotato, nella parte del disco che attraversava il flusso magnetico tra i poli del magnete dello statore, veniva indotto un EMF che, se il circuito tra le spazzole era in cortocircuito sul carico, faceva apparire una corrente radiale nel disco. Fino ad oggi, tali generatori unipolari vengono utilizzati dove sono richieste grandi correnti dirette senza rettifica.

Il francese Ippolit Pixie costruì per la prima volta l'alternatore, accadde nello stesso 1832. Lo statore della macchina a dinamo conteneva una coppia di bobine collegate in serie, il rotore era un magnete permanente a ferro di cavallo, inoltre il design aveva un commutatore a spazzola.

Il magnete ruotava, attraversava il nucleo delle bobine con un flusso magnetico e induceva un emf armonico in esse. E l'interruttore automatico è stato usato per rettificare e ottenere una corrente pulsante costante nel carico.

Più tardi, nel 1842, Jacobi proporrà di posizionare i magneti sullo statore e l'avvolgimento sul rotore, che ruoterebbe anche attraverso il cambio. Ciò renderà il generatore più compatto.

Nel 1856, per fornire lampade ad arco seriale di Frederick Holmes (queste lampade venivano utilizzate nei proiettori dei fari), lo stesso Frederick Holmes propose un progetto di generatore simile al generatore Jacobi, ma integrato da un regolatore centrifugo Watt per mantenere costante la tensione della lampada a diverse correnti di carico, ciò che è stato ottenuto spostando automaticamente i pennelli.

Lo statore conteneva 50 magneti e il design generalmente pesava 4 tonnellate e sviluppava una potenza di poco superiore a 7 kW. Circa 100 di questi generatori sono stati prodotti con il marchio Alliance.

Nel frattempo, le macchine con magneti permanenti differivano in uno svantaggio significativo: i magneti persero la loro magnetizzazione nel tempo e si deteriorarono a causa delle vibrazioni, di conseguenza la tensione generata dalla macchina divenne sempre più bassa. In questo caso, non è stato possibile controllare la magnetizzazione per stabilizzare la tensione.

Come soluzione, venne l'idea dell'eccitazione elettromagnetica. L'idea venne alla testa dell'inventore inglese Henry Wilde, che nel 1864 brevettò un generatore con un eccitatore a magnete permanente: il magnete di eccitazione era semplicemente montato sull'albero del generatore.

Più tardi, una vera rivoluzione nei generatori verrà fatta dall'ingegnere tedesco Werner Siemens, che scoprirà il vero principio dinamoelettrico e metterà in moto la produzione di nuovi generatori CC.

Il principio di autoeccitazione consiste nell'utilizzare la magnetizzazione residua del nucleo del rotore per avviare l'eccitazione, quindi, quando il generatore è eccitato, utilizzare la corrente di carico come corrente di magnetizzazione o attivare uno speciale avvolgimento di eccitazione alimentato dalla corrente generata parallela al carico. Di conseguenza, un feedback positivo aumenterà il flusso magnetico dell'eccitazione generata dalla corrente.

Tra i primi, il principio di autoeccitazione, o principio dinamoelettrico, notò l'ingegnere danese Soren Hiort. Nel suo brevetto del 1854 menzionerà la possibilità di utilizzare la magnetizzazione residua per attuare il fenomeno dell'induzione elettromagnetica per ottenere la generazione, temendo tuttavia che il flusso magnetico residuo sarà insufficiente, Hiort proporrà di integrare il design della dinamo con magneti permanenti. Questo generatore non verrà mai implementato.

Più tardi, nel 1856, Anies Jedlik, un membro dell'Accademia delle scienze ungherese, esprimerà un'idea simile, ma non brevetterà nulla. Solo 10 anni dopo, Samuel Varley, uno studente di Faraday, realizza in pratica il principio della dinamo autoeccitata. La sua domanda di brevetto (nel 1866) conteneva una descrizione di un dispositivo molto simile al generatore Jacobi, solo i magneti permanenti erano già stati sostituiti da un avvolgimento di eccitazione - elettromagneti di eccitazione. Prima di iniziare, i nuclei erano magnetizzati dalla corrente continua.

All'inizio del 1867, l'inventore Werner Siemens fece rapporti all'Accademia delle Scienze di Berlino. Presentò al pubblico un generatore simile al generatore Varley, chiamato "dinamo". La macchina è stata avviata in modalità motore in modo che gli avvolgimenti di campo fossero magnetizzati. Quindi la macchina si è trasformata in un generatore.

È stata una vera rivoluzione nella comprensione e progettazione delle macchine elettriche. In Germania iniziò la produzione diffusa di dinamo Siemens - generatori di corrente continua autoeccitati - le prime dinamo industriali.

Il design delle dinamo è cambiato nel tempo: Teofilo Gramm, nello stesso anno 1867, propose un'ancora ad anello e nel 1872 il capo progettista di Siemens-Halske, Gefner Altenek, avrebbe proposto l'avvolgimento del tamburo.

Quindi i generatori DC avranno la loro forma finale. Nel diciannovesimo secolo, con il passaggio alla corrente alternata, le centrali idroelettriche e le centrali termiche inizieranno a generare corrente alternata su generatori di corrente alternata. Ma questa è una storia completamente diversa ...

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Comments

[#1 Michael]

Quindi il generatore dal motore asincrono può anche essere classificato come una dinamo.