Bezpłatna biblioteka techniczna

Generator elektryczny. Historia wynalazku i produkcji

Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas

 Komentarze do artykułu

Generator elektryczny to urządzenie, w którym nieelektryczne formy energii (mechaniczna, chemiczna, termiczna) są przetwarzane na energię elektryczną.

Układ generatora elektrycznego

Przez długi czas fizycy w różnych krajach próbowali odkryć tę zależność, ale bezskutecznie. W rzeczywistości, jeśli na przykład magnes trwały znajduje się obok przewodnika lub cewki, w przewodniku nie powstaje prąd. Ale jeśli zaczniemy przesuwać ten magnes: przysuń go bliżej lub dalej od cewki, włóż i wyjmij z niego magnes, wtedy w przewodniku pojawi się prąd elektryczny i można go obserwować przez cały czas, w którym magnes się porusza . Oznacza to, że prąd elektryczny może wystąpić tylko w zmiennym polu magnetycznym. Po raz pierwszy ten ważny wzór został ustanowiony w 1831 roku przez angielskiego fizyka Michaela Faradaya.

Po serii eksperymentów Faraday odkrył, że prąd elektryczny powstaje (jest indukowany) we wszystkich przypadkach, w których występuje ruch przewodników względem siebie lub względem magnesów. Jeśli włożysz do cewki magnes lub tym samym poruszysz cewkę względem magnesu nieruchomego, indukuje się w niej prąd. Jeśli przesuniesz jedną cewkę do drugiej, przez którą przepływa prąd elektryczny, pojawia się w niej również prąd. Ten sam efekt można osiągnąć przy zamykaniu i otwieraniu obwodu, ponieważ w momencie włączania i wyłączania prąd w cewce stopniowo wzrasta i maleje i wytwarza wokół niej zmienne pole magnetyczne. Dlatego, jeśli w pobliżu takiej cewki znajduje się inny, nieuwzględniony w obwodzie, powstaje w nim prąd elektryczny.

Schemat głównych eksperymentów Faradaya, które doprowadziły do ​​odkrycia zjawiska indukcji elektromagnetycznej

Odkrycie Faradaya miało ogromne konsekwencje dla technologii i całej historii ludzkości, ponieważ teraz stało się jasne, jak przekształcić energię mechaniczną w energię elektryczną, a energię elektryczną z powrotem w energię mechaniczną. Pierwsza z tych transformacji stanowiła podstawę działania generatora elektrycznego, a druga - silnika elektrycznego. Jednak sam fakt odkrycia nie oznaczał jeszcze, że wszystkie problemy techniczne na tej drodze zostały rozwiązane: około czterdziestu lat zajęło stworzenie sprawnego generatora i kolejne dwadzieścia lat, aby wynaleźć zadowalający model przemysłowego silnika elektrycznego. Ale najważniejsze: zasada działania tych dwóch najważniejszych elementów współczesnej cywilizacji stała się oczywista właśnie dzięki odkryciu zjawiska indukcji elektromagnetycznej.

Pierwszy prymitywny generator elektryczny został stworzony przez samego Faradaya. W tym celu umieścił miedziany krążek między biegunami N i S magnesu trwałego. Gdy dysk obracał się w polu magnetycznym, indukowano w nim prądy elektryczne. Jeżeli odbieraki prądu w postaci styków ślizgowych zostały umieszczone na obwodzie dysku i w jego centralnej części, to pojawiła się między nimi różnica potencjałów, jak na baterii galwanicznej. Zamykając obwód można było zaobserwować ciągły przepływ prądu na galwanometrze.

„Dysk Faradaya” – pierwszy generator elektryczny

Instalacja Faradaya nadawała się tylko do pokazów, ale po niej pojawiły się pierwsze maszyny magnetoelektryczne (tak nazywano generatory elektryczne wykorzystujące magnesy trwałe), przeznaczone do wytwarzania prądów roboczych. Najwcześniejszą z nich była maszyna magnetoelektryczna firmy Pixia, skonstruowana w 1832 roku.

Maszyna magnetoelektryczna Pixii do wytwarzania prądu przemiennego, 1832

Zasada jego działania była bardzo prosta: za pomocą korby i przekładni, leżące naprzeciw nich bieguny magnesu w kształcie podkowy AB przesuwały się obok nieruchomych, wyposażonych w rdzenie cewek E i E', w wyniku jakie prądy zostały indukowane w cewkach. Wadą maszyny Pixii było to, że trzeba było w niej obracać ciężkimi magnesami trwałymi. Następnie wynalazcy zwykle obracali cewki, pozostawiając magnesy nieruchome. To prawda, że ​​w tym przypadku konieczne było rozwiązanie innego problemu: jak skierować prąd z wirujących cewek do obwodu zewnętrznego? Trudność ta jednak została łatwo przezwyciężona. Przede wszystkim cewki zostały połączone szeregowo jednym końcem ich okablowania. Wtedy drugie końce mogłyby służyć jako bieguny generatora. Połączono je z obwodem zewnętrznym za pomocą styków ślizgowych.

kontakt ślizgowy

Styk ślizgowy jest rozmieszczony w następujący sposób: dwa izolowane metalowe pierścienie b i d zostały przymocowane do osi maszyny, z których każdy był połączony z jednym z biegunów generatora. Na obwodzie tych pierścieni obracały się dwie płaskie metalowe sprężynki B i B', na których zamknięty został obwód zewnętrzny. Dzięki takiemu urządzeniu nie było już żadnych trudności z obrotem osi maszyny - prąd przepływał od osi do sprężyny w miejscu ich styku.

Kolejną niedogodnością była sama natura generatora prądu. Kierunek prądu w cewkach zależy od tego, czy zbliżają się do bieguna magnesu, czy od niego oddalają. Wynika z tego, że prąd powstający w wirującym przewodniku nie będzie stały, ale zmienny. Gdy cewka zbliży się do jednego z biegunów magnesu, natężenie prądu wzrośnie od zera do pewnej wartości maksymalnej, a następnie w miarę oddalania się ponownie zmniejszy się do zera. Przy dalszym ruchu prąd zmieni kierunek na przeciwny i ponownie wzrośnie do pewnej maksymalnej wartości, a następnie zmniejszy się do zera. Podczas kolejnych rotacji proces ten będzie się powtarzał. Tak więc, w przeciwieństwie do akumulatora elektrycznego, generator elektryczny wytwarza prąd przemienny i należy to wziąć pod uwagę.

Jak wiadomo, większość nowoczesnych urządzeń elektrycznych jest zaprojektowana w taki sposób, aby była zasilana prądem przemiennym. Ale w XIX wieku prąd przemienny był niewygodny z wielu powodów, przede wszystkim psychologicznych, ponieważ w poprzednich latach ludzie byli przyzwyczajeni do obcowania z prądem stałym. Jednak prąd przemienny można łatwo przekształcić w przerywany, mający jeden kierunek. Aby to zrobić, wystarczyło za pomocą specjalnego urządzenia – przełącznika – zmienić styki w taki sposób, aby sprężyna ślizgowa przechodziła z jednego pierścienia na drugi w momencie zmiany kierunku prądu. W tym przypadku jeden kontakt stale otrzymywał prąd w jednym kierunku, a drugi w przeciwnym kierunku.

Switch

Takie urządzenie sprężyny i styku na pierwszy rzut oka wydaje się bardzo skomplikowane, ale w rzeczywistości jest bardzo proste. Każdy pierścień komutatora składał się z dwóch półpierścieni, których końce częściowo zachodzą na siebie, a sprężyny były tak szerokie, że mogły ślizgać się po dwóch półpierścieniach ustawionych obok siebie. Połówki tego samego pierścienia były umieszczone w pewnej odległości od siebie, ale były ze sobą połączone. W ten sposób półpierścień a stykający się ze sprężyną c został połączony z półpierścieniem a', po którym ślizgał się c'; b i b' zostały połączone w ten sam sposób, że w jednym półobrocie sprężyna c, dotykając a, przeszła do b, a sprężyna c' przeszła z b' na a'. Nie było trudno ułożyć sprężynę w taki sposób, aby przechodziła z jednego pierścienia na drugi w momencie zmiany kierunku prądu w uzwojeniu cewki, a wtedy każda sprężyna cały czas dawała prąd o tym samym kierunku. Innymi słowy, były to stałe bieguny; jeden dodatni, drugi ujemny, podczas gdy bieguny cewek dawały prąd przemienny.

Przerywany generator prądu stałego mógłby z powodzeniem zastąpić baterię galwaniczną, która pod wieloma względami była niewygodna i dlatego wzbudzała duże zainteresowanie ówczesnych fizyków i przedsiębiorców.

W 1856 roku francuska firma „Alliance” rozpoczęła nawet seryjną produkcję dużych prądnic napędzanych silnikiem parowym. W tych generatorach na żeliwnym łożu umieszczono magnesy trwałe w kształcie podkowy umocowane w kilku rzędach, równomiernie rozmieszczonych na obwodzie i promieniowo względem wału. W przerwach między rzędami magnesów na wale zamontowano koła łożyskowe z dużą liczbą zwojów. Na wale zamocowano również kolektor z 16 metalowymi płytami, odizolowanymi od siebie i od wału maszyny. Prąd indukowany w cewkach podczas obrotu wału usuwany był z kolektora za pomocą rolek. Jedna z takich maszyn wymagała do napędu silnika parowego o mocy 6-10 KM.

Dużą wadą generatorów Sojuszu było to, że używały magnesów trwałych. Ponieważ efekt magnetyczny magnesów stalowych jest stosunkowo niewielki, aby uzyskać silne prądy, konieczne było zabranie dużych magnesów i w dużych ilościach. Pod wpływem wibracji siła tych magnesów szybko osłabła. Z tych wszystkich powodów wydajność maszyny zawsze pozostawała bardzo niska. Ale nawet przy tych niedociągnięciach generatory Sojuszu zyskały znaczną popularność i zdominowały rynek przez dziesięć lat, dopóki nie zostały wyparte przez bardziej zaawansowane maszyny.

Przede wszystkim niemiecki wynalazca Siemens ulepszył ruchome cewki i ich żelazne rdzenie. (Te cewki z żelaznym wnętrzem nazywano „kotwicami” lub „wzmocnieniami”.) Kotwa Siemens „podwójne T” składała się z żelaznego cylindra, w którym z przeciwnych stron wycięto dwa podłużne rowki. W rynnach umieszczono izolowany drut, który został nałożony wzdłuż osi cylindra. Taka kotwica obracała się między biegunami magnesu, który mocno ją ściskał.

Kotwa Siemens (przekrój poprzeczny i podłużny)

W porównaniu z poprzednimi, nowa kotwica była dużym udogodnieniem. Przede wszystkim jest oczywiste, że cewka w postaci walca obracającego się wokół własnej osi jest mechanicznie korzystniejsza niż cewka osadzona na wale i obracająca się z nim. W odniesieniu do działań magnetycznych zwora Siemensa miała tę zaletę, że umożliwiała bardzo proste zwiększenie liczby aktywnych magnesów (w tym celu wystarczyło wydłużyć zworę i dodać kilka nowych magnesów). Maszyna z taką armaturą dawała znacznie bardziej równomierny prąd, ponieważ cylinder był ciasno otoczony biegunami magnesów.

Ale te zalety nie zrekompensowały głównej wady wszystkich maszyn magnetoelektrycznych - pole magnetyczne nadal było wytwarzane w generatorze za pomocą magnesów trwałych. Wielu wynalazców w połowie XIX wieku stanęło przed pytaniem: czy można zastąpić niewygodne magnesy metalowe magnesami elektrycznymi? Problem polegał na tym, że same elektromagnesy zużywały energię elektryczną i wymagały oddzielnej baterii lub przynajmniej oddzielnej maszyny magnetoelektrycznej, aby je wzbudzić. Na początku wydawało się, że nie da się bez nich obejść.

W 1866 roku Vilde stworzył udany model generatora, w którym metalowe magnesy zastąpiono elektromagnesami, a ich wzbudzenie powodowała maszyna magnetoelektryczna z magnesami trwałymi połączona z tym samym silnikiem parowym, który wprawiał w ruch dużą maszynę. Stąd już tylko krok do właściwego dynama, które wzbudza elektromagnesy własnym prądem.

W tym samym 1866 roku Werner Siemens odkrył zasadę samowzbudzenia. (Równocześnie z nim kilku innych wynalazców dokonało tego samego odkrycia.) W styczniu 1867 r. wygłosił raport w Akademii Berlińskiej „O przekształceniu siły roboczej w prąd elektryczny bez użycia magnesów trwałych”. Ogólnie rzecz biorąc, jego odkrycie było następujące. Siemens odkrył, że w każdym elektromagnesie, po tym, jak prąd magnesujący przestał działać, zawsze pozostały niewielkie ślady magnetyzmu, które były zdolne do indukowania słabych prądów indukcyjnych w cewce wyposażonej w miękki żelazny rdzeń magnetyczny i obracającej się między biegunami magnesu . Wykorzystując te słabe prądy, można było zasilać generator bez pomocy z zewnątrz.

Pierwsze samowzbudne dynamo zostało stworzone w 1867 roku przez Anglika Ledda, ale zapewniało ono również oddzielną cewkę do wzbudzania elektromagnesów. Maszyna Ledda składała się z dwóch płaskich elektromagnesów, między końcami których obracały się dwie zwory Siemensa. Jedna z armatur dostarczała prąd do zasilania elektromagnesów, a druga do obwodu zewnętrznego. Słaby magnetyzm szczątkowy rdzeni elektromagnesów wzbudził początkowo bardzo słaby prąd w zworze pierwszego twornika; prąd ten krążył wokół elektromagnesów i wzmacniał już obecny w nich stan magnetyczny. W rezultacie prąd w tworniku z kolei wzrósł, a ten ostatni jeszcze bardziej zwiększył siłę elektromagnesów. Stopniowo to wzajemne umacnianie się trwało, aż elektromagnesy nabrały pełnej mocy. Następnie można było wprawić w ruch drugą zworę i odbierać z niej prąd do obwodu zewnętrznego.

Dynamo Ledda dostarcza prąd do prętów węglowych, tworząc łuk galwaniczny

Kolejnym krokiem w ulepszaniu prądnicy było całkowite wyeliminowanie jednego z tworników i wykorzystanie drugiego nie tylko do wzbudzenia elektromagnesów, ale także do uzyskania prądu w obwodzie zewnętrznym. Aby to zrobić, wystarczyło poprowadzić prąd z twornika do uzwojenia elektromagnesu, obliczając wszystko, aby ten ostatni mógł osiągnąć pełną moc i skierować ten sam prąd do obwodu zewnętrznego. Ale przy takim uproszczeniu konstrukcji zwora Siemensa okazała się nieodpowiednia, ponieważ przy szybkiej zmianie polaryzacji w zbroi wzbudzały się silne prądy pasożytnicze, żelazo rdzeni szybko się nagrzewało, co może prowadzić do uszkodzenia do całej maszyny przy wysokich prądach. Potrzebna była inna forma kotwicy, bardziej zgodna z nowym trybem działania.

Pomyślne rozwiązanie problemu znalazł wkrótce belgijski wynalazca Zinovy ​​​​​​Theophilus Gramm. Mieszkał we Francji i służył w kampanii Sojuszu jako stolarz. Tutaj zapoznał się z elektrycznością. Zastanawiając się nad ulepszeniem generatora elektrycznego, Gramm w końcu wpadł na pomysł zastąpienia kotwicy Siemensa inną, która ma kształt pierścieniowy. Ważną różnicą między zworą pierścieniową (jak pokazano poniżej) jest to, że nie ulega ona ponownemu magnesowaniu i ma stałe bieguny (Gram sam dokonał odkrycia, ale trzeba powiedzieć, że w 1860 r. Włoski wynalazca Pacinotti we Florencji zbudował silnik elektryczny z pierścieniową kotwicą, jednak szybko zapomniano o tym odkryciu).

Punktem wyjścia poszukiwań Grama było więc wprawienie w ruch żelaznego pierścienia wewnątrz cewki z drutu, na której indukowane są bieguny magnetyczne i w ten sposób uzyskuje się jednorodny prąd o stałym kierunku.

Ruch kołowy przewodników pierścieniowych w polu magnetycznym

Aby przedstawić urządzenie generatora Gramme, rozważmy najpierw następujące urządzenie. W polu magnetycznym utworzonym przez bieguny N i S obraca się osiem zamkniętych metalowych pierścieni, które są przymocowane w równej odległości od siebie do osi za pomocą szprych. Wyznaczmy najwyższy pierścień nr 1 i będziemy liczyć w kierunku wskazówki zegara. Rozważmy najpierw pierścienie 1-5. Widzimy, że pierścień 1 pokrywa największą liczbę linii pola magnetycznego, ponieważ jego płaszczyzna jest do nich prostopadła. Pierścień 2 obejmuje już ich mniejszą liczbę, ponieważ jest nachylony do kierunku linii, a linie w ogóle nie przechodzą przez pierścień 3, ponieważ jego płaszczyzna pokrywa się z ich kierunkiem. W pierścieniu 4 liczba przecinających się linii wzrasta, ale jak łatwo zauważyć, wchodzą do niego już z przeciwnej strony, ponieważ pierścień 4 jest zwrócony do bieguna magnesu drugą stroną w porównaniu do pierścienia 2. Piąty pierścień obejmuje tyle samo linie jako pierwsze, ale wchodzą z przeciwnej strony. Jeśli obrócimy oś, do której przymocowane są pierścienie, to każdy pierścień będzie kolejno przechodził przez pozycje 1-5. W takim przypadku przy przejściu z 1. pozycji na 3. w pierścieniu pojawia się prąd. W drodze z pozycji 3 do 5, gdyby linie sił przecinały pierścień z tej samej strony, pojawiłby się w nim prąd przeciwny do tego w pozycji 1-3, ale skoro pierścień zmienia swoje położenie względem bieguna, to to znaczy, że zwraca się do niego z drugiej strony, prąd w pierścieniu zachowuje ten sam kierunek. Ale kiedy pierścień przechodzi z pozycji 5 przez 6 i 7 ponownie do 1, indukuje się w nim prąd przeciwny do pierwszego.

Połączenie przewodów w uzwojeniu pierścienia Grama; poszczególne cewki są zastępowane elementami symbolicznymi

Zastępując teraz nasze wyimaginowane pierścienie zwojami wirującej cewki ciasno owiniętej wokół żelaznego pierścienia, otrzymujemy pierścień Gramme'a, w którym prąd będzie indukowany dokładnie w taki sam sposób, jak opisano powyżej. Załóżmy, że drut nawojowy nie ma izolacji, ale rdzeń żelazny jest pokryty powłoką izolacyjną i prąd indukowany w zwojach przewodnika nie może do niego przejść. Wtedy każdy zwój spirali będzie podobny do pierścienia, który rozważaliśmy powyżej, a zwoje w każdej połowie pierścienia będą przewodami pierścieniowymi połączonymi szeregowo. Ale obie połówki pierścienia są połączone naprzeciwko siebie. Oznacza to, że prądy z obu stron są kierowane na górną połowę pierścienia, a zatem uzyskuje się biegun dodatni. W ten sam sposób w dolnym punkcie, skąd prądy obierają swój kierunek, pojawi się biegun ujemny. Pierścień można więc porównać do baterii składającej się z dwóch części, które są ze sobą połączone przeciwstawnie.

Pierścień Grama, w którym kilka zwojów uzwojenia jest podłączonych do każdego sektora kolektora

Jeśli teraz połączymy przeciwległe końce pierścienia, otrzymamy zamknięty obwód prądu stałego. W naszym wyimaginowanym urządzeniu można to łatwo osiągnąć poprzez wzmocnienie styków ślizgowych w postaci sprężyny tak, aby dotykały górnej i dolnej części obracającego się pierścienia i rozładowywały nimi prąd elektryczny. Ale w rzeczywistości generator Gramme miał bardziej złożone urządzenie, ponieważ było tu kilka trudności technicznych: z jednej strony, aby usunąć prąd z pierścienia, zwoje uzwojenia muszą być odsłonięte, z drugiej strony, aby uzyskać silne prądy, uzwojenie musi być ciasno nawinięte i w kilku warstwach. Jak odizolować dolne warstwy od górnych?

W praktyce pierścień Gramm uzupełniono specjalnym, dość skomplikowanym urządzeniem zwanym kolektorem, które służyło do odprowadzania prądów z uzwojenia. Kolektor składał się z metalowych płyt przymocowanych do osi pierścienia i mających kształt sektorów cylindra. Każda płyta została starannie odizolowana od sąsiednich sektorów i od osi pierścienia. Końce każdego sektora uzwojenia były połączone z jedną z metalowych płyt, a sprężyny ślizgowe zostały umieszczone tak, aby były stale połączone z najwyższymi i najniższymi sektorami uzwojenia. Z obu połówek uzwojenia uzyskano prąd stały, skierowany na sprężynę połączoną z górnym sektorem. Prąd ominął górny obwód i powrócił do pierścienia przez dolną sprężynę. W ten sposób bieguny przesunęły się z powierzchni samego pierścienia na swoją oś, skąd znacznie łatwiej było odprowadzić prąd.

W tej formie wcielono oryginalny model generatora elektrycznego. Nie była jednak w stanie pracować. Jak pisał Gramm w swoich wspomnieniach o swoim wynalazku, pojawiła się tu nowa trudność: pierścień, na którym nawinięto przewodnik, był mocno nagrzany, ponieważ prądy również tu się indukowały podczas szybkiego obracania się generatora. W wyniku przegrzania izolacja ciągle psuła się.

Połączenie poszczególnych zwojów uzwojenia ze środkiem kolektora

Zastanawiając się, jak uniknąć tego problemu, Gramm zdał sobie sprawę, że żelazny rdzeń twornika nie może być solidny, ponieważ w tym przypadku szkodliwe prądy okazują się zbyt duże. Jednak rozbijając rdzeń na kawałki, tak aby na drodze powstających prądów powstawały szczeliny, można było znacznie zmniejszyć ich szkodliwy wpływ. Można to osiągnąć, wykonując rdzeń nie z jednego kawałka, ale z drutu, nakładając go w formie pierścienia i starannie oddzielając jedną warstwę od drugiej. Następnie na ten druciany pierścień nawinięto uzwojenie. Każdy sektor twornika był cewką o wielu zwojach (warstwach). Oddzielne cewki zostały połączone w taki sposób, że drut biegł w sposób ciągły wokół żelaznego pierścienia, a ponadto w tym samym kierunku. Od złączy każdej pary cewek był przewodnik do odpowiedniej płyty kolektora. Im większa liczba zwojów cewki, tym większy prąd można usunąć z pierścienia.

Urządzenie kotwiące maszyny Gram

Tak wykonana zwora została zamontowana na osi generatora. Aby to zrobić, żelazny pierścień od wewnątrz zaopatrzono w żelazne szprychy, które zostały przymocowane do kolektora za pomocą masywnego pierścienia zamontowanego na osi maszyny. Kolektor, jak już wspomniano, składał się z oddzielnych metalowych płyt o tej samej szerokości. Poszczególne warstwy kolektora odizolowano od siebie oraz od osi generatora.

Kolekcjoner

Aby usunąć prąd, zastosowano szczotki kolektora, które były elastycznymi mosiężnymi płytami, które ściśle przylegały do ​​kolektora w odpowiednich miejscach. Podłączono je do zacisków maszyny, skąd prąd stały płynął do obwodu zewnętrznego. Drut prowadzący do jednego z zacisków dodatkowo tworzył uzwojenie elektromagnesów. Najprostsze połączenie generatora z uzwojeniami elektromagnesu można uzyskać, podłączając jeden koniec uzwojenia elektromagnesu do jednej ze szczotek kolektora, na przykład ujemnej. Drugi koniec uzwojenia elektromagnesu był podłączony do dodatniej szczotki. Dzięki temu połączeniu cały prąd generatora przeszedł przez elektromagnesy.

Ogólnie rzecz biorąc, pierwsze dynamo Gramma składało się z dwóch żelaznych pionowych słupków połączonych u góry iu dołu prętami dwóch elektromagnesów. Bieguny tych elektromagnesów znajdowały się w ich środku, tak że każdy z nich składał się jakby z dwóch identycznych biegunów zwróconych do siebie. Możliwe jest odmienne traktowanie tego urządzenia i rozważenie, że dwie połówki przylegające do każdego stojaka i połączone przez niego utworzyły dwa oddzielne elektromagnesy, które były połączone tymi samymi biegunami powyżej i poniżej. W miejscach, w których uformowano słup, do elektromagnesów przymocowano specjalne żelazne dysze, które weszły w przestrzeń między elektromagnesami i owinęły się wokół pierścieniowej kotwicy maszyny. Dwa słupki, które łączyły oba elektromagnesy i stanowiły podstawę całej maszyny, służyły również do podtrzymywania osi twornika i kół pasowych maszyny.

Dynamo Gram

W 1870 roku, po otrzymaniu patentu na swój wynalazek, Gramm założył Towarzystwo Produkcji Maszyn Magnetoelektrycznych. Wkrótce ruszyła masowa produkcja jego generatorów, która dokonała prawdziwej rewolucji w elektroenergetyce. Posiadając wszystkie zalety maszyn samowzbudnych, jednocześnie były ekonomiczne, miały wysoką wydajność i zapewniały prąd o praktycznie niezmienionej wielkości. Dlatego maszyny Gramma szybko zastąpiły inne generatory elektryczne i stały się powszechne w wielu różnych gałęziach przemysłu. Dopiero wtedy stało się możliwe łatwe i szybkie przekształcenie energii mechanicznej w energię elektryczną.

Jak już wspomniano, Gramm stworzył swój generator jako prądnicę prądu stałego. Ale kiedy zainteresowanie prądem przemiennym gwałtownie wzrosło pod koniec lat 70. i na początku lat 80. XIX wieku, przerobienie go do produkcji prądu przemiennego nie kosztowało go wiele pracy. W rzeczywistości wystarczyło wymienić kolektor na dwa pierścienie, po których ślizgają się sprężyny. Początkowo generatory prądu przemiennego były używane tylko do oświetlenia, ale wraz z rozwojem elektryfikacji zaczęły być coraz częściej używane i stopniowo zastępowały maszyny prądu stałego. Istotnym zmianom uległa również pierwotna konstrukcja generatora.

Pierwsza maszyna Gramma była dwubiegunowa, ale później zastosowano generatory wielobiegunowe, w których uzwojenie twornika przechodziło cztery, sześć lub więcej naprzemiennie zainstalowanych biegunów elektromagnesu przy każdym obrocie. W tym przypadku prąd nie był wzbudzany z obu stron koła, jak poprzednio, ale w każdej części koła zwróconej do bieguna i stąd był kierowany do obwodu zewnętrznego. Takich miejsc (i odpowiednio szczotek) było tyle, ile było biegunów magnetycznych. Następnie wszystkie szczotki biegunów dodatnich zostały połączone ze sobą, to znaczy połączone równolegle. To samo zrobiono z pędzlami negatywowymi.

Wraz ze wzrostem mocy generatorów pojawił się nowy problem - jak usunąć prąd z obracającej się zwory przy jak najmniejszych stratach. Faktem jest, że przy wysokich prądach szczotki zaczęły iskrzyć. Oprócz dużych strat energii elektrycznej miało to negatywny wpływ na pracę generatora. Następnie Gramm uznał za racjonalne powrót do najwcześniejszego projektu generatora elektrycznego używanego w maszynie Pixii: unieruchomił zworę i wprawił elektromagnesy w ruch obrotowy, ponieważ łatwiej było usunąć prąd z nieruchomego uzwojenia. Umieścił cewki twornika na żelaznym nieruchomym pierścieniu i wprawił w ruch elektromagnesy. Połączył ze sobą poszczególne cewki tak, aby wszystkie te cewki, które aktualnie były poddane takiemu samemu działaniu elektromagnesów, zostały połączone szeregowo.

W ten sposób Gramm podzielił wszystkie cewki na kilka grup i wykorzystał każdą grupę do dostarczenia prądu do oddzielnego, niezależnego obwodu. Jednak elektromagnesy wzbudzające prąd musiały być zasilane prądem stałym, ponieważ prąd przemienny nie mógł powodować w nich niezmiennej polaryzacji. Dlatego przy każdym alternatorze konieczne było posiadanie małego generatora prądu stałego, z którego prąd doprowadzany był do elektromagnesów za pomocą styków ślizgowych.

Autor: Ryzhov K.V.

 Polecamy ciekawe artykuły Sekcja Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas:

▪ Kołowrotek i krosno

▪ Komputer osobisty

▪ Jednorazowa zastawa stołowa

Zobacz inne artykuły Sekcja Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi 05.05.2024

Współczesny świat nauki i technologii rozwija się dynamicznie i każdego dnia pojawiają się nowe metody i technologie, które otwierają przed nami nowe perspektywy w różnych dziedzinach. Jedną z takich innowacji jest opracowanie przez niemieckich naukowców nowego sposobu sterowania sygnałami optycznymi, co może doprowadzić do znacznego postępu w dziedzinie fotoniki. Niedawne badania pozwoliły niemieckim naukowcom stworzyć przestrajalną płytkę falową wewnątrz falowodu ze stopionej krzemionki. Metoda ta, bazująca na zastosowaniu warstwy ciekłokrystalicznej, pozwala na efektywną zmianę polaryzacji światła przechodzącego przez falowód. Ten przełom technologiczny otwiera nowe perspektywy rozwoju kompaktowych i wydajnych urządzeń fotonicznych zdolnych do przetwarzania dużych ilości danych. Elektrooptyczna kontrola polaryzacji zapewniona dzięki nowej metodzie może stanowić podstawę dla nowej klasy zintegrowanych urządzeń fotonicznych. Otwiera to ogromne możliwości dla ... >>

Klawiatura Primium Seneca 05.05.2024

Klawiatury są integralną częścią naszej codziennej pracy przy komputerze. Jednak jednym z głównych problemów, z jakimi borykają się użytkownicy, jest hałas, szczególnie w przypadku modeli premium. Ale dzięki nowej klawiaturze Seneca firmy Norbauer & Co może się to zmienić. Seneca to nie tylko klawiatura, to wynik pięciu lat prac rozwojowych nad stworzeniem idealnego urządzenia. Każdy aspekt tej klawiatury, od właściwości akustycznych po właściwości mechaniczne, został starannie przemyślany i wyważony. Jedną z kluczowych cech Seneki są ciche stabilizatory, które rozwiązują problem hałasu typowy dla wielu klawiatur. Ponadto klawiatura obsługuje różne szerokości klawiszy, dzięki czemu jest wygodna dla każdego użytkownika. Chociaż Seneca nie jest jeszcze dostępna w sprzedaży, jej premiera zaplanowana jest na późne lato. Seneca firmy Norbauer & Co reprezentuje nowe standardy w projektowaniu klawiatur. Jej ... >>

Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie 04.05.2024

Odkrywanie kosmosu i jego tajemnic to zadanie, które przyciąga uwagę astronomów z całego świata. Na świeżym powietrzu wysokich gór, z dala od miejskiego zanieczyszczenia światłem, gwiazdy i planety z większą wyrazistością odkrywają swoje tajemnice. Nowa karta w historii astronomii otwiera się wraz z otwarciem najwyższego na świecie obserwatorium astronomicznego - Obserwatorium Atacama na Uniwersytecie Tokijskim. Obserwatorium Atacama, położone na wysokości 5640 metrów nad poziomem morza, otwiera przed astronomami nowe możliwości w badaniu kosmosu. Miejsce to stało się najwyżej położonym miejscem dla teleskopu naziemnego, zapewniając badaczom unikalne narzędzie do badania fal podczerwonych we Wszechświecie. Chociaż lokalizacja na dużej wysokości zapewnia czystsze niebo i mniej zakłóceń ze strony atmosfery, budowa obserwatorium na wysokiej górze stwarza ogromne trudności i wyzwania. Jednak pomimo trudności nowe obserwatorium otwiera przed astronomami szerokie perspektywy badawcze. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Głodny mikrob nie dotknie 27.03.2010 Aby zniszczyć wroga, który przeniknął do ciała, istnieje układ odpornościowy. A co z wrogiem zewnętrznym, żyjącym na tzw. tkance granicznej – powierzchni jelit, płuc czy na skórze? Jeśli utrzymujesz układ odpornościowy w ciągłym napięciu, dostajesz przewlekłego stanu zapalnego. A jeśli nie trzymasz, to jak radzić sobie z patogenami? Naukowcy z Uniwersytetu w Bonn pod kierownictwem profesora Michaela Hocha odkryli mechanizm, który jest całkowicie niezależny od układu odpornościowego, a do jego aktywacji potrzebny jest głód. Okazuje się, że komórki zarówno ludzkiego ciała, jak i muszki Drosophila są zdolne do produkcji tzw. peptydów przeciwdrobnoustrojowych – niszczą błony komórkowe i zabijają mikroorganizmy (autorzy komunikatu nie precyzują, czy są one jakiekolwiek, czy tylko szkodliwe). Sygnał do produkcji takich peptydów daje czynnik transkrypcyjny FOXO. Ten czynnik jest zajęty włączaniem lub wyłączaniem niektórych genów. To z kolei aktywuje niską zawartość insuliny, która spada właśnie podczas głodu lub nadmiernego wydatkowania energii. „Ciało, czując brak energii, zaczyna wzmacniać swoją granicę ze światem zewnętrznym, aby uniknąć niebezpiecznej sytuacji” – mówi prof. Hoch.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Uzależnienie od gier wideo jest uznawane za chorobę

▪ Jowisz pozbawił układ słoneczny planety

▪ Przetwarzanie pyłu księżycowego na tlen

▪ katapulta laserowa

▪ Samoucząca się sieć elektryczna

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny Notatki z wykładów, ściągawki. Wybór artykułu

▪ artykuł I na próżno Wolterczycy wypowiadają się przeciwko niemu. Popularne wyrażenie

▪ artykuł Co to jest lepka skorupa? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Kompozycja funkcjonalna telewizorów Normende. Informator

▪ artykuł Auto 400. Wzmacniacz samochodowy oparty na układzie STK4048XI. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Wysoka czułość odbiornika - prostymi metodami. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024