ساده ترین نمودار و توضیحات دستگاه دینام. تکه هایی از زندگی یک کشیش نمودار یک چراغ جلو که توسط دینام نیرو می گیرد

یکی از وسایل فنی محبوب دینام دوچرخه است. دقیقاً چه نوع این دستگاه وجود دارد، چه کاربردی دارد و ویژگی های آنها.

انواع دایناموس دوچرخه

دینام دوچرخه یک ژنراتور الکتریکی است که انرژی تولید می کند تا دستگاه های الکتریکی نصب شده روی دوچرخه مانند چراغ های جلو یا منبع تغذیه یک ناوبر را تامین کند.

امروزه دو نوع دینام دوچرخه به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد که عبارتند از: دینام بطری و دینام توپی.

صرف نظر از نوع، هر دو با چرخاندن آهنربا در داخل یک سیم پیچ انرژی الکتریکی تولید می کنند. بنابراین، در دینام دوچرخه، آرمیچر یک عنصر ثابت است و استاتور می چرخد.

این گونه نام خود را به دلیل شباهت خارجی آن به یک بطری معمولی گرفته است. دستگاه دینام بطری دوچرخه در زمان اتحاد جماهیر شوروی رایج ترین دستگاه در کشور ما بود. مزایای غیر قابل انکاری دارد که عبارتند از:

• نصب و جداسازی آسان؛
• امکان خاموش شدن؛
• قیمت پایین.

در عین حال، نوع بطری دارای معایبی است که در برخی موارد نصب آن را نامطلوب یا حتی غیرممکن می کند. اینها باید شامل موارد زیر باشد:

• نصب منجر به ظاهر شدن یک جرم نامتقارن روی چنگال می شود.
• افزایش نویز در حین کار؛
• توان خروجی نسبتا کم؛
• مقاومت در برابر حرکت؛
• کاهش بهره وری در شرایط نامساعد جوی؛
• افزایش سایش تایر.

تمام کاستی های ذکر شده توسط ویژگی های طراحی از پیش تعیین شده است و بدون تغییرات اساسی نمی توان آنها را از بین برد.

نوع دوم که محبوبیت آن مدام در حال افزایش است، به اصطلاح بوش دینام است.

در این حالت دینام دوچرخه از نظر ساختاری به عنوان توپی چرخ طراحی شده است. ولتاژ خروجی این گونه ژنراتورها حدود شش ولت با توان تا دو و گاهی سه وات است.

تمام مزایای چنین دینام برای دوچرخه توسط آن تعیین می شود ویژگی طراحی. "مزایا" عبارتند از:

• کاملا بی صدا این به دلیل طراحی به شکل توپی برای چرخ به دست می آید.
• دینام بدون استفاده از اصطکاک کار می کند و بنابراین بر سایش لاستیک ها و سایر قطعات تأثیر نمی گذارد.
• طراحی کاملاً متعادل عدم تعادل در چنگال را از بین می برد.
• بازدهی بالا. از آنجایی که سطوح مالشی وجود ندارد، در هر شرایط آب و هوایی لغزش وجود نخواهد داشت.
• جداسازی کامل از سازه فولادی دوچرخه مدار الکتریکیسیم کشی

با این حال، مرکز دینام را نمی توان خاموش کرد، آن را به طور مداوم کار می کند. برخی از کارشناسان این نکته را یک نقطه ضعف می دانند، اما از نظر عینی، در هنگام خاموش شدن بار، دینام تأثیری بر آزادی چرخش چرخ نخواهد داشت و بنابراین اگر عدم امکان خاموش شدن را به عنوان یک نقطه ضعف در نظر بگیریم، کاملاً اشتباه خواهد بود. . نکته دیگر جرم زیاد است، هرچند با بالانس ایده آل، این امر در عملکرد رانندگی دوچرخه تا حدی که در عمل قابل توجه باشد، تأثیر نمی گذارد. تنها ایراد جدی قیمت و پیچیدگی طراحی و همچنین این واقعیت است که برای نصب چنین ژنراتوری باید کل چرخ را مرتب کرد و این بدون شک به مهارت و آموزش خاصی نیاز دارد.

بنابراین، هنگام انتخاب یک دینام برای دوست دو چرخ خود، ایمنی، قابلیت اطمینان و تمرکز بر توانایی های مالی خود را به خاطر بسپارید. این که دوچرخه چه نوع دینامیکی خواهد داشت، البته به شما بستگی دارد و هیچ کس دیگری تصمیم نمی گیرد.

از آنجایی که این نوع ژنراتور در حال محبوبیت است، اجازه دهید برخی از ویژگی های آن را که باید بدانید و درک کنید، بررسی می کنیم.

اول از همه، در حالی که یک ژنراتور بطری جریان الکتریکی مستقیم تولید می کند، یک دینام توپی دوچرخه ولتاژ متناوب تولید می کند. تفاوت در چیست؟ بیایید سعی کنیم آن را بدون عمیق شدن در الکترودینامیک کشف کنیم.

جریان مستقیم دارای قطب است: "بعلاوه" و "منفی". چنین جریانی همیشه در یک جهت از مثبت به منفی جریان دارد. ولتاژ متناوب هیچ قطبی ندارد. برای اینکه یک لامپ رشته ای معمولی بسوزد، جریان مستقیم یا متناوب مهم نیست. اما برای چراغ جلو LED، همه چیز متفاوت است: LED ها فقط در صورتی کار می کنند که جریان ثابت باشد و به درستی وصل شود. اگر یک هاب دینام را روی دوچرخه نصب می کنید، باید چراغ جلو LED را از طریق یک پل یکسو کننده مخصوص وصل کنید. این برای هر مصرف‌کننده انرژی که از منبع DC تغذیه می‌شود، مرتبط خواهد بود.

نصب دینام هاب

هنگام نصب یک ژنراتور بطری هیچ مشکلی وجود ندارد، اما یک ژنراتور توپی برای دوچرخه باعث می شود کار کنید.

اول از همه، از آنجایی که طراحی چنین ژنراتوری به خودی خود نصب به عنوان یک بوش پشتیبانی را فراهم می کند، چرخ باید برداشته شده و کاملاً جدا شود. ابتدا از یک سری سوزن بافندگی کوتاه مراقبت کنید. پس از جداسازی کامل، از پره های کوتاه برای محکم کردن لبه به هاب استفاده کنید. سعی کنید آن را به طور یکنواخت و یکنواخت نصب کنید، به تدریج پره ها را سفت کنید و سپس آن را سفت کنید تا در نهایت رینگ محکم شود. سپس باید تعادل خود را حفظ کرده و از نظر ریزش و عدم تعادل بررسی کنید.

توجه! در یک ژنراتور از نوع بطری، منبع تغذیه منهای روی بدنه وجود دارد. هاب دینام هیچ تماس الکتریکی با بدنه ندارد، بنابراین می توانید سیم کشی برق را کاملا عایق بندی کنید یا از یک قاب فلزی به عنوان یکی از هادی ها استفاده کنید. اگر پل یکسو کننده نصب شده باشد، قاب باید بعد از آن وصل شود.

من این ژنراتور دوچرخه اصطکاکی را برای دوچرخه خود ساختم تا چراغ قوه و چراغ های عقب خود را روشن کند. من ایده و اطلاعات زیادی را برای این پروژه پدال مولد در اینترنت پیدا کردم.

من اخیراً یک دوچرخه برای رفت و آمد به محل کار و اطراف شهر خریدم و تصمیم گرفتم که به دلایل ایمنی به یک چراغ نیاز دارم. چراغ جلوی من با 2 باتری قلمی و چراغ عقب با 2 باتری قلمی تغذیه می شد، دستورالعمل ها می گفتند چراغ جلو 4 ساعت و چراغ عقب 20 ساعت در حالت چشمک زن دوام می آورد.

اگرچه اینها نشانگرهای خوبی هستند، اما همچنان نیاز به توجه دارند تا باتری ها در زمان نامناسب تمام نشوند. من این دوچرخه را به دلیل سادگی خریدم، تک سرعته به این معنی است که می توانم سوار شوم و بروم، اما تعویض مداوم باتری ها گران می شود و استفاده از آن را دشوار می کند. با افزودن پویایی به دوچرخه، می توانم در حین دوچرخه سواری، باتری ها را شارژ کنم.

مرحله 1: جمع آوری قطعات یدکی

اگر می خواهید با دستان خود یک دستگاه دینام بسازید، به چند چیز نیاز خواهید داشت. در اینجا لیست آنها است:

الکترونیک:

1. 1x استپر موتور - من از یک چاپگر قدیمی گرفتم
2. 8 دیود - من از یک واحد برق شخصی با استفاده از 1N4001 استفاده کردم
3. 1x تنظیم کننده ولتاژ - LM317T
4. 1x برد توسعه با PCB
5. 2 مقاومت - 150 اهم و 220 اهم
6. رادیاتور 1 برابر
7. 1 عدد کانکتور باتری
8. سیم جامد
9. نوار عایق

قطعات مکانیکی:

• 1 عدد نگهدارنده بازتابنده دوچرخه - وقتی چراغ ها را وصل کردم این را از دوچرخه حذف کردم.
• گوشه آلومینیومی خالی، به یک قطعه تقریباً 15 سانتی متر نیاز دارید
• مهره و پیچ و مهره کوچک - من از پیچ چاپگر و برخی از قطعات استفاده شده دیگر استفاده کردم
• چرخ لاستیکی کوچک - به موتور پله ای متصل می شود و در حین چرخش به چرخ ساییده می شود.

ابزار:

• Dremel - کاملاً ضروری نیست، اما زندگی شما را بسیار آسان تر می کند.
• مته و مته
• فایل
• پیچ گوشتی، آچار
• تخته نان برای تست مدار قبل از اینکه همه چیز را روی دوچرخه قرار دهید.
• مولتی متر

مرحله 2: یک مدار ایجاد کنید

نمایش 10 تصویر دیگر

بیایید یک نمودار از یک دینام برای یک دوچرخه درست کنیم. قبل از اینکه همه چیز را به هم لحیم کنید، ایده خوبی است که همه چیز را آزمایش کنید، بنابراین من ابتدا کل مدار را روی یک تخته نان بدون لحیم مونتاژ کردم. من با کانکتور موتور و دیودها شروع کردم. من کانکتور را از برد مدار چاپگر جدا کردم. قرار دادن دیودها در این جهت، جریان AC را که از موتور می آید به DC تغییر می دهد (آن را اصلاح می کند).

استپر موتور دارای دو سیم پیچ است و باید مطمئن شوید که هر سیم پیچ به همان مجموعه بانک های دیود متصل است. برای اینکه بفهمید کدام سیم از موتور به همان سیم پیچ متصل است، فقط باید تماس بین سیم ها را بررسی کنید. دو سیم به سیم پیچ اول و دو سیم به سیم پیچ دوم وصل می شود.

هنگامی که مدار روی تخته نان بدون لحیم مونتاژ شد، آن را تست کنید. موتور من در دوچرخه سواری معمولی تا 30 ولت تولید می کرد. این یک استپر موتور 24 ولتی است، بنابراین کارایی آن به نظر من معقول است.

با نصب رگولاتور ولتاژ، ولتاژ خروجی 3.10 ولت بود. مقاومت ها ولتاژ خروجی را کنترل می کنند و من گزینه های 150 و 220 اهم را برای تولید 3.08 ولت انتخاب کردم. این ماشین حساب ولتاژ LM317 را بررسی کنید تا ببینید من چگونه اعداد خود را محاسبه کردم.

حالا همه چیز باید لحیم شود تخته مدار چاپی. برای ایجاد اتصالات منظم، از لحیم کاری گیج کوچک استفاده کردم. سریعتر گرم می شود و اتصال بهتری را فراهم می کند.

در فایل پی دی اف نحوه اتصال همه چیز روی PCB را خواهید دید. خطوط منحنی سیم ها هستند و خطوط مستقیم سیاه کوتاه جایی هستند که باید جامپرها را لحیم کنید.

فایل ها
فایل ها

مرحله 3: نصب موتور

پایه موتور از یک زاویه آلومینیومی و یک براکت بازتابنده ساخته شده بود. برای نصب موتور، سوراخ هایی در آلومینیوم ایجاد شد. سپس یک طرف گوشه بریده شد تا جایی برای چرخ باز شود.

چرخ با پیچیدن نوار مجرای دور محور موتور وصل شد تا زمانی که اتصال آنقدر محکم شود که چرخ را مستقیماً روی نوار چسب فشار دهد. این روش به خوبی جواب می دهد، اما باید در آینده بهبود یابد.

وقتی موتور و چرخ به آلومینیوم وصل شدند، نقطه خوبی روی قاب پیدا کردم تا همه چیز را سوار کنم. جای خالی را به لوله صندلی وصل کردم. فریم دوچرخه من 61 سانتی متر است، بنابراین منطقه ای که ژنراتور در آن نصب شده است در مقایسه با دوچرخه های کوچکتر بسیار بزرگ است. فقط آن را روی دوچرخه خود پیدا کنید بهترین مکانبرای نصب ژنراتور

هنگامی که مکان مناسبی پیدا کردم، با براکت بازتابنده نصب شده، علامت هایی برای براکت آلومینیومی ایجاد کردم تا بتوان آن را به اندازه برش داد. سپس براکت و آلومینیوم را سوراخ کردم و ساختار را روی دوچرخه سوار کردم.

مونتاژ ژنراتور دوچرخه 12 ولت را با اتصال جعبه پروژه به پایه آلومینیومی با دو پایه به پایان رساندم.

مرحله 4: اتصال سیم ها

دینام دوچرخه مونتاژ شده است، اکنون تنها کاری که باید انجام دهید این است که سیم ها را به لامپ ها وصل کنید. من انتهای سیم‌ها را از کنار پایانه‌های باتری به چراغ جلو فشار دادم، سپس یک سوراخ در محفظه چراغ جلو ایجاد کردم تا سیم‌ها از آن عبور کنند. سپس سیم ها به کانکتور باتری متصل شدند. همچنین باید سوراخ هایی در جعبه پروژه برای سیم ها ایجاد کنید.

برنج. 1. دیسک فرادمن

مقالات قبلی در این مجموعه اولین موتورهای الکتریکی را که در آغاز قرن نوزدهم ایجاد شدند، با تنها منبع شناخته شده مورد بررسی قرار دادند - باتری گالوانیکی. بازده اقتصادی پایین چنین منبع الکتروشیمیایی، که از جایگزینی موتورهای بخار با موتورهای الکتریکی جلوگیری می کند، مخترعان را مجبور کرد به دنبال روش های الکترومکانیکی دیگری برای تولید برق باشند. این مقاله روند ایجاد ژنراتورهای الکتریکی DC را منعکس می کند که در نتیجه آن پدیده خود تحریکی ناشی از بازخورد مثبت به نام اصل دینام کشف شد.

اولین ژنراتور الکترومکانیکی بلافاصله پس از کشف قانون القای الکترومغناطیسی توسط فارادی در سال 1832 ارائه شد (شکل 1). دیسک فارادی شامل: یک استاتور به شکل آهنربای نعل اسبی - 1 و یک دیسک مسی (روتور) - 2، مجهز به کنتاکت های متحرک روی محور و لبه است.

هنگامی که یک دیسک در یک میدان مغناطیسی می چرخد، یک emf با علامت ثابت در آن القا می شود که باعث می شود جریان های القایی، طبق قانون سمت راست به صورت شعاعی جریان دارد، یعنی بین محور و لبه (در این مورد، از پایین به بالا). طبق قانون لنز، جریان های القایی یک شار مغناطیسی ایجاد می کنند که مخالف شار آهنربا است، یعنی در امتداد محور چرخش دیسک هدایت می شود. این تنها ژنراتور تک قطبی DC شناخته شده است که هنوز برای تولید جریان های بزرگ استفاده می شود. ژنراتورهای DC باقیمانده اساساً ژنراتورهای AC با یکسو کننده (کموتاتور) در خروجی هستند.

برنج. 2. Pixie Generator

اولین ژنراتور جریان متناوب در فرانسه توسط استاد Hippolyte Pixii در همان سال 1832 ساخته شد. پیکسی در طول عمر کوتاه 27 ساله خود، ابزارهای علمی بسیاری از جمله دماسنج دیلاتومتری و پمپ خلاء ساخت. ژنراتور Pixie در شکل نشان داده شده است. 2، جایی که آنها نشان داده شده اند: 1 - استاتور با دو سیم پیچ به صورت سری، 2 - روتور با آهنربای دائمی، 3 - کموتاتور برس (یکسو کننده). خطوط برق یک آهنربای دوار از سیم پیچ سیم پیچ ها عبور می کند و یک emf نزدیک به هارمونیک را در آنها القا می کند. ایده سیم پیچ و آهنربای چرخان متعلق به مخترع است که نامه ای با حروف اول لاتین P.M به فارادی فرستاد. نام احتمالی مخترع، فردریک مک کلینتاک، برای مدت طولانی ناشناخته باقی ماند. فارادی بلافاصله این نامه را در یک مجله علمی منتشر کرد. با این حال، این دستگاه جریان متناوب تولید می کرد، در حالی که در آغاز قرن 19 فقط از جریان مستقیم استفاده می شد. بنابراین، پیکسی، به توصیه آمپر، او را به یک کموتاتور برس مجهز کرد. ژنراتور Pixie توسط E.H. Lenz برای اثبات اصل برگشت پذیری یک ماشین الکتریکی که توسط او در سال 1833 کشف شد استفاده شد. با این حال، برای مدت طولانی، موتورها و ژنراتورها به طور جداگانه توسعه یافتند.

هنگامی که در سال 1842 یک فیوز از راه دور با ولتاژ بالا برای معادن دریایی ایجاد کرد، جاکوبی پیشنهاد قرار دادن آهنربا روی استاتور و سیم پیچ روی روتور را داد که فشردگی ژنراتور را افزایش داد. ژنراتور Jacobi در شکل نشان داده شده است. 3، جایی که آنها نشان داده شده اند: 1 - استاتور با دو آهنربا دائمی، 2 - شفت، 3 - آرمیچر (روتور با سیم پیچ)، 4 - کموتاتور، 5 - ضریب، یعنی یک گیربکس افزایش دهنده برای افزایش سرعت روتور.

برنج. 3. ژنراتور Jacobi

ژنراتوری که توسط مهندس انگلیسی فردریک هولمز برای تامین انرژی لامپ قوسی که او ثبت اختراع کرده بود، طراحی مشابهی داشت. برای تولید سریال ژنراتورها، شرکت Alliance در سال 1856 ایجاد شد. نمای ژنراتور در شکل نشان داده شده است. 4، که در آن: 1 - استاتور با آهنرباهای دائمی. 2 - روتور با سیم پیچ (آرمیچر)؛ 3 – رگولاتور گریز از مرکز، 4 – مکانیسم شیفت برس.

از یک رگولاتور گریز از مرکز وات برای حفظ خودکار ولتاژ خروجی با جابجایی برس ها از حالت خنثی با تغییر جریان بار استفاده می کرد و در نتیجه واکنش آرمیچر را جبران می کرد. ژنراتور دارای 50 آهنربای دائمی بود و قدرتی معادل 10 اسب بخار داشت. وزن تا 4 تن در مجموع، بیش از 100 ژنراتور Alliance تولید شد که علاوه بر نورافکن های قوسی برای فانوس های دریایی، در الکتروفرمینگ نیز مورد استفاده قرار گرفت.

برنج. 4. ژنراتور "اتحاد"

در حین کار، ماشین‌هایی که دارای آهنرباهای دائمی هستند، مضرات ناخوشایند کاهش ولتاژ خروجی را به دلیل مغناطیس زدایی تدریجی آهن‌رباها از ارتعاش و پیری کشف کرده‌اند. یکی دیگر از معایب تحریک آهنرباهای دائمی، ناتوانی در تنظیم شار مغناطیسی آنها برای تثبیت ولتاژ تولید شده بود. برای مبارزه با این کاستی ها، استفاده از تحریک الکترومغناطیسی پیشنهاد شد که علاوه بر این، همانطور که در مقاله ذکر شد، فشردگی بیشتر را تضمین می کند. بنابراین، مخترع موفق انگلیسی هنری وایلد در سال 1864 حق ثبت اختراع را برای یک ژنراتور با یک تحریک کننده آهنربای دائم کم توان جداگانه که روی یک محور مشترک با ژنراتور نصب شده بود، دریافت کرد. وایلد تحصیلات دانشگاهی نداشت و کار خود را به عنوان شاگرد مکانیک آغاز کرد، اما او موفق شد تولید ژنراتورهای خود را برای آبکاری الکتریکی تأسیس کند. با این حال، مشخص شد که وجود آهنرباهای دائمی در ژنراتورها مانعی جدی برای توسعه تلگراف و روشنایی الکتریکی است.

یک راه حل اساسی برای این مشکل پس از کشف امکان خود تحریکی ژنراتورها ظاهر شد که زیمنس آن را اصل دیناموالکتریک یا اصل دینام نامید. ایده خود تحریکی این است که - همانطور که در شکل نشان داده شده است. 5- شار تحریک اولیه هنگام راه اندازی دستگاه توسط مغناطش باقیمانده مدار مغناطیسی ایجاد می شود که در آن ولتاژ ژنراتور از سیم پیچ آرمیچر I حذف می شود و دستگاه توسط سیم پیچ OB1 که به صورت سری به بار متصل می شود تحریک می شود. آر n، یا با سیم پیچی OB2 که از طریق یک مقاومت تنظیم کننده به موازات آرمیچر متصل می شود آر(به اصطلاح تحریک شنت). در مرحله بعد، شار تحریک به دلیل بازخورد مثبت از جریان تولید شده افزایش می یابد.

برنج. 5. مدار ژنراتور خود برانگیخته

یکی از اولین کسانی که به امکان خود تحریکی یک ژنراتور در پتنت 1854 اشاره کرد، مهندس دانمارکی و سازمان دهنده ارتباطات راه آهن، S?ren Hjorth بود. با این حال، از ترس ضعف مغناطش باقیمانده، ژنراتور را با آهنرباهای دائمی تکمیل کرد. این ژنراتور Hiort هرگز پیاده سازی نشد. مستقل از هیورث، ایده خود برانگیختگی در سال 1856 توسط استاد دانشگاه بوداپست آنجس جدلیک (?nyos Jedlik) بیان شد. او همچنین یکی از اولین موتورهای الکتریکی را پیشنهاد کرد که در مقاله شرح داده شد. با این حال، یدلیک اختراعات خود را ثبت اختراع نکرد و اطلاعات مربوط به آنها را بسیار کم منتشر کرد، بنابراین پیشنهادات نوآورانه او مورد توجه قرار نگرفت.

در عمل، ایده خود هیجانی تنها ده سال بعد در همان زمان توسط چندین مخترع محقق شد. در یک درخواست ثبت اختراع در دسامبر 1866، یک مهندس شرکت تلگراف انگلیسی و شاگرد فارادی، ساموئل آلفرد وارلی، مدار ژنراتوری مشابه ژنراتور ژاکوبی را پیشنهاد کرد، اما در آن، سیم پیچ تحریک جایگزین آهنرباهای دائمی شد. مدار ژنراتور در شکل نشان داده شده است. 6، که در آن: 1 - آهنرباهای الکتریکی تحریک، 2 - آرمیچر، 3 - کموتاتور، 4 - مقاومت تنظیم اضافی. قبل از شروع، هسته های تحریک با جریان مستقیم مغناطیسی شدند.

برنج. 6. ژنراتور وارلی

یک ماه بعد، در ژانویه 1867، گزارشی از مخترع و صنعتگر مشهور آلمانی ورنر زیمنس در آکادمی علوم برلین ارائه شد. توصیف همراه با جزئیاتژنراتور خود هیجانی که او آن را دینام نامید. قبل از شروع، ژنراتور به عنوان یک موتور برای مغناطیس کردن تحریک روشن می شد. متعاقباً، زیمنس تولید صنعتی گسترده ای از چنین ژنراتورهایی را در آلمان ایجاد کرد.

در فوریه همان سال 1867، فیزیکدان مشهور انگلیسی، چارلز وتستون، یک ژنراتور برانگیخته شنت را به ثبت رساند و به نمایش گذاشت (شکل 5). صاحب یک کارگاه آلات موسیقی که کار را از پدرش که بعداً استاد شد، تحویل گرفت کالج کینگکینگز کالج لندن، وتستون همچنین به دلیل اختراعات خود در روش اندازه گیری مقاومت (پل وتستون)، موتور الکتریکی سنکرون تک فاز، ساز موسیقی کنسرتینا، استریوسکوپ، کرونوسکوپ (کرنومتر الکتریکی) و شکل بهبود یافته شیلینگ مشهور است. تلگراف

بحثی در مطبوعات در مورد اولویت این راه حل فنی مطرح شد که وایلد و هیورت نیز ادعا کردند. لازم به ذکر است که سه نوع اولویت علمی، ثبت اختراع و صنعتی وجود دارد. اولویت علمی متعلق به دانشمندی است که برای اولین بار هر وسیله، اثر یا نظریه ای را منتشر کرده یا به صورت عمومی نشان داده است. اولویت صنعتی متعلق به شخص یا شرکتی است که برای اولین بار اقدام به تولید محصول و معرفی گسترده آن کرده است. به عنوان مثال، در کشف رادیو، اولویت علمی متعلق به پوپوف، و اولویت ثبت اختراع و صنعتی متعلق به مارکونی است. زیمنس. Wheatstone در یک راه حل فنی خاص، هرچند بسیار مهم، اولویت دارد - تحریک شنت.

بهبود بیشتر در ویژگی های دینام با تغییر در طراحی آرمیچر آن از طریق استفاده از آرمیچر حلقه ای در سال 1867 توسط مهندس برق بلژیکی زنوب گرام و سپس معرفی سیم پیچی درام که در سال 1872 توسط هفنر آلتنک پیشنهاد شد همراه بود. ، طراح برجسته شرکت زیمنس هالسکه. پس از این، موتورهای الکتریکی و ژنراتورها عملا شکل مدرن خود را به خود گرفتند. با این حال، در پایان قرن نوزدهم، به دلیل معرفی گسترده سیستم های جریان متناوب، سهم اصلی برق در نیروگاه های برق آبی و حرارتی قبلاً توسط ژنراتورهای جریان متناوب تولید می شد.

برنج. 7. مدل Geodynamo

در مورد خود اصل دینام، در قرن بیستم دوباره برای توضیح علل مغناطیس زمین که انیشتین در سال 1905 آن را یکی از پنج راز اصلی فیزیک آن زمان نامید، به یاد آورد. تاکنون هیچ پاسخ قطعی به دست نیامده است که توسط مدلسازی کامپیوتری یا آزمایشات فیزیکی تایید شده باشد، اما مشهورترین نظریه دینامو هیدرومغناطیسی (ژئودینامو) نام دارد. از زمان ویلیام گیلبرت (اواخر قرن شانزدهم) مشخص شد که زمین یک آهنربای غول پیکر است که خطوط نیروی آن از قطب جنوب به سمت شمال هدایت می شود. بر اساس معادلات ماکسول، شارهای مغناطیسی فقط توسط جریان ها ایجاد می شوند، بنابراین طبیعی است که فرض کنیم زمین یک آهنربای الکتریکی است که جریان های آن در صفحات موازی با استوا جریان دارد و هسته، هسته فرومغناطیسی جامد زمین است. ، در شکل نشان داده شده است. 7، با موقعیت عمودی فرضی محور چرخش زمین. این هسته آهن نیکل (1) با قطر حدود 1200 کیلومتر توسط یک پوسته مایع (2) از همان فلزات به ضخامت 2300 کیلومتر احاطه شده است و به دنبال آن سنگ های گوشته و پوسته زمین قرار دارند.

اگر فرض کنیم که در اثر چرخش زمین (3)، جریان های متحدالمرکزی در پوسته مایع هسته در صفحات موازی با استوا ایجاد می شود (در شکل نشان داده نشده است)، آنگاه می توان جریان هایی را در آنها القا کرد. تقاطع خطوط میدان (4) توسط شار مغناطیسی از هسته جامد - مانند یک ژنراتور فارادی. با این حال، یک هسته جامد اساساً نمی تواند مغناطیسی شود، زیرا دمای آن، ناشی از واکنش های گرما هسته ای، بالای 5000 درجه سانتیگراد است (مانند سطح خورشید)، و همه مواد فرومغناطیسی خواص مغناطیسی خود را بالاتر از نقطه کوری (حدود 750 درجه سانتیگراد) از دست می دهند. ج). علاوه بر این، دانشمندان نتوانستند توضیح معقولی برای تشکیل چنین جریان های متحدالمرکزی ارائه دهند. بنابراین، مدل پیچیده تری به نام ژئودینامو همرفتی در حال حاضر اتخاذ شده است.

دمای سطح هسته مایع در مرز گوشته (5) تقریباً 600 درجه سانتیگراد کمتر از دمای هسته جامد است که باعث ایجاد جریانهای همرفتی شعاعی مایع (6) می شود که تحت تأثیر نیروهای کاریولیس باعث ایجاد جریان می شود. با چرخش زمین، به گرداب (7) تبدیل می شود، محور چرخشی که با محور چرخش زمین منطبق است. علاوه بر این، در این گرداب‌های مایع، شبیه به دیسک فارادی، جریان‌هایی القا می‌شوند و شارهای مغناطیسی (4) در امتداد محور چرخش زمین ایجاد می‌کنند.

مسئله شکل گیری اولیه میدان مغناطیسی زمین پیچیده تر است. در سال 1919، جوزف لارمور، فیزیکدان و ریاضیدان ایرلندی، فارغ التحصیل دانشگاه کمبریج، یکی از پدیدآورندگان نظریه الکترون و بنیانگذاران نظریه نسبیتی، ایده خود برانگیختگی را پیشنهاد کرد، مشابه فرآیند در یک دینام. ، برای حل آن مغناطش اولیه ضروری گوشته زمین می تواند ناشی از میدان مغناطیسی خورشید باشد که در امتداد محور چرخش هدایت می شود. سپس، به دلیل مکانیسم بازخورد مثبت در گرداب‌های مایع، جریان‌های مغناطیسی گوشته به تدریج افزایش یافت تا اینکه گرمایش موضعی هسته مایع به دلیل تلفات اهمی شروع به تخریب جریان‌های همرفتی کرد و میدان مغناطیسی زمین سطح مدرن پایداری را به خود گرفت.

اکنون بسیاری از تجهیزات دیجیتالی در حال خراب شدن هستند، کامپیوترها، چاپگرها، اسکنرها. زمان اینگونه است - کهنه با جدید جایگزین می شود. اما تجهیزاتی که از کار افتاده اند هنوز هم می توانند خدمت کنند، اگرچه نه همه آنها، اما مطمئناً بخش های خاصی از آن وجود دارد.
به عنوان مثال از موتورهای پله ای در اندازه ها و توان های مختلف در چاپگرها و اسکنرها استفاده می شود. واقعیت این است که آنها می توانند نه تنها به عنوان موتور، بلکه به عنوان ژنراتور جریان نیز کار کنند. در واقع، این در حال حاضر یک ژنراتور جریان چهار فاز است. و اگر حتی گشتاور کمی به موتور اعمال کنید، ولتاژ بسیار بالاتری در خروجی ظاهر می شود که برای شارژ باتری های کم مصرف کاملاً کافی است.
من پیشنهاد می کنم یک چراغ قوه دینام مکانیکی از یک موتور پله ای چاپگر یا اسکنر بسازیم.

ساخت چراغ قوه

اولین کاری که باید انجام دهید این است که یک استپر موتور کوچک مناسب پیدا کنید. اگرچه، اگر می خواهید یک چراغ قوه بزرگتر و قدرتمندتر کنید، یک موتور بزرگ بگیرید.

بعد من به بدن نیاز دارم. من آن را آماده کردم. می توانید ظروف صابون بردارید، یا حتی خودتان کیس را بچسبانید.

یک سوراخ برای استپر موتور ایجاد می کنیم.

ما استپر موتور را نصب و امتحان می کنیم.

از یک چراغ قوه قدیمی، پانل جلویی را با بازتابنده ها و LED ها می گیریم. البته همه این کارها را خودتان می توانید انجام دهید.

یک شیار برای چراغ جلو بریدیم.

ما یک چراغ قوه قدیمی را نصب می کنیم.

یک برش برای دکمه ایجاد می کنیم و آن را در شیار نصب می کنیم.

در قسمت آزاد بردی را که قطعات الکترونیکی روی آن قرار می گیرند قرار می دهیم.

الکترونیک چراغ قوه

طرح

برای اینکه ال ای دی ها بدرخشند نیاز به جریان ثابت دارند. ژنراتور AC تولید می کند، بنابراین یک یکسو کننده چهار فاز مورد نیاز است که جریان را از تمام سیم پیچ های موتور جمع آوری کرده و آن را در یک مدار متمرکز کند.

سپس جریان حاصل باتری ها را شارژ می کند که جریان حاصل را ذخیره می کند. در اصل، می توانید بدون باتری کار کنید - با استفاده از یک خازن قدرتمند، اما درخشش فقط در لحظه چرخاندن ژنراتور ظاهر می شود.
اگرچه جایگزین دیگری وجود دارد - استفاده از یونیستور، شارژ آن زمان قابل توجهی می برد.
ما تخته را طبق نمودار جمع می کنیم.

تمام قسمت های چراغ قوه آماده مونتاژ است.

مونتاژ دینام فانوس

ما تخته را با پیچ های خودکار وصل می کنیم.

استپر موتور را نصب می کنیم و سیم های آن را به برد لحیم می کنیم.

سیم ها را به سوئیچ و چراغ جلو وصل می کنیم.

اینجا فانوس تقریباً مونتاژ شده با تمام قطعات است.

در قرن قبل از گذشته، ژنراتورهای DC شروع به نامیده شدن دینام کردند - اولین ژنراتورهای صنعتی، که بعداً توسط ژنراتورهای جریان متناوب جایگزین شدند، مناسب برای تبدیل از طریق ترانسفورماتورها و بسیار راحت برای انتقال در فواصل طولانی با تلفات جزئی.

امروزه کلمه دینام معمولاً به ژنراتورهای کوچک دوچرخه (برای چراغ های جلو) یا ژنراتورهای دستی (برای چراغ قوه های پیاده روی) اشاره دارد. در مورد ژنراتورهای صنعتی، امروزه همه آنها ژنراتورهای جریان متناوب هستند. با این حال، بیایید به یاد بیاوریم که اولین دینام چگونه توسعه یافته و بهبود یافته است.

اولین نمونه از مولد جریان مستقیم یا دینام تک قطبی در سال 1832 توسط مایکل فارادی ارائه شد، زمانی که او به تازگی پدیده القای الکترومغناطیسی را کشف کرده بود. این به اصطلاح "دیسک فارادی" بود - ساده ترین مولد جریان مستقیم. استاتور در آن یک آهنربای نعل اسبی بود و روتور یک دیسک مسی با چرخش دستی بود که محور و لبه آن با برس های جمع کننده جریان در تماس بود.

هنگامی که دیسک چرخانده شد، یک EMF در آن قسمت از دیسک القا می شود که از شار مغناطیسی بین قطب های آهنربای استاتور عبور می کند، که در صورت بسته بودن مدار بین برس ها به بار، منجر به ظاهر شدن جریان شعاعی می شود. در دیسک ژنراتورهای تک قطبی مشابه امروزه هنوز در جایی که جریان مستقیم بزرگ بدون یکسوسازی مورد نیاز است استفاده می شود.

ژنراتور جریان متناوب اولین بار توسط هیپولیت پیکسی فرانسوی ساخته شد، این در همان سال 1832 اتفاق افتاد. استاتور دینام شامل یک جفت سیم پیچ بود که به صورت سری به هم متصل شده بودند، روتور یک آهنربای دائمی به شکل نعل اسب بود، و طراحی همچنین شامل یک کموتاتور برس بود.

آهنربا چرخید، از هسته های سیم پیچ با شار مغناطیسی عبور کرد و یک EMF هارمونیک را در آنها القا کرد. و سوئیچ اتوماتیک برای یکسو کردن و تولید یک جریان ضربانی ثابت در بار خدمت می کرد.

بعدها، در سال 1842، جاکوبی پیشنهاد قرار دادن آهنربا بر روی استاتور و سیم پیچ روی روتور را پیشنهاد کرد، که از طریق جعبه دنده نیز می چرخد. این باعث می شود که ژنراتور فشرده تر شود.

در سال 1856، برای تغذیه لامپ های قوس سریال فردریک هلمز (این لامپ ها در نورافکن های فانوس دریایی استفاده می شدند)، خود فردریک هلمز طرح ژنراتوری مشابه ژنراتور ژاکوبی را پیشنهاد کرد، اما با یک تنظیم کننده گریز از مرکز وات تکمیل شد تا ولتاژ لامپ را در بارهای مختلف ثابت نگه دارد. جریان، که با حرکت خودکار برس ها به دست آمد.

در همین حال، ماشین‌های دارای آهنرباهای دائمی یک اشکال قابل توجه داشتند - آهنرباها با گذشت زمان مغناطیس خود را از دست دادند و در اثر ارتعاش بدتر شدند، در نتیجه ولتاژ تولید شده توسط دستگاه با گذشت زمان کمتر و کمتر شد. در این حالت، مغناطش برای تثبیت ولتاژ قابل کنترل نیست.

ایده تحریک الکترومغناطیسی به عنوان یک راه حل مطرح شد. این ایده به ذهن مخترع انگلیسی هنری وایلد رسید، که در سال 1864 یک ژنراتور با یک تحریک کننده آهنربای دائمی را به ثبت رساند - آهنربای تحریک به سادگی بر روی محور ژنراتور نصب شد.

بعدها، یک انقلاب واقعی در ژنراتورها توسط مهندس آلمانی ورنر زیمنس ایجاد خواهد شد که اصل دیناموالکتریک واقعی را کشف کرده و تولید ژنراتورهای DC جدید را در جریان قرار خواهد داد.

اصل خود تحریکی این است که از مغناطیس باقیمانده هسته روتور برای شروع تحریک استفاده شود و سپس، هنگامی که ژنراتور برانگیخته شد، از جریان بار به عنوان جریان مغناطیسی استفاده کنید یا یک سیم پیچ تحریک ویژه را روشن کنید، که توسط جریان تولید شده تغذیه می شود. جریان موازی با بار در نتیجه مثبت بازخوردمنجر به افزایش شار مغناطیسی تحریک تولید شده توسط جریان خواهد شد.

یکی از اولین کسانی که به اصل خود تحریکی یا اصل دیناموالکتریک اشاره کرد، مهندس دانمارکی سورن هیورت است. او در حق اختراع خود در سال 1854 به امکان استفاده از مغناطش پسماند برای تحقق پدیده القای الکترومغناطیسی برای به دست آوردن تولید اشاره کرد، اما از ترس اینکه شار مغناطیسی باقیمانده کافی نباشد، هیورت تکمیل طرح دینام با آهنرباهای دائمی را پیشنهاد کرد. این ژنراتور هرگز اجرا نخواهد شد.

بعدها، در سال 1856، آنیس یدلیک، یکی از اعضای آکادمی علوم مجارستان، ایده مشابهی را بیان کرد، اما او هرگز چیزی را اختراع نکرد. تنها 10 سال بعد، ساموئل وارلی، شاگرد فارادی، اصل یک دینام خود هیجان انگیز را به کار گرفت. درخواست ثبت اختراع او (در سال 1866) حاوی توصیفی از دستگاهی بود که بسیار شبیه به ژنراتور ژاکوبی است، فقط آهنرباهای دائمی قبلاً با یک سیم پیچ تحریک - آهنرباهای الکتریکی تحریک جایگزین شده بودند. قبل از شروع، هسته ها با جریان مستقیم مغناطیسی شدند.

در آغاز سال 1867، مخترع ورنر زیمنس در آکادمی علوم برلین سخنرانی کرد. او ژنراتوری مشابه ژنراتور وارلی را به مردم ارائه کرد که «دینام» نام داشت. ماشین در حالت موتور روشن شد تا سیم پیچ های میدان مغناطیسی شوند. سپس ماشین به ژنراتور تبدیل شد.

این یک انقلاب واقعی در درک و طراحی ماشین های الکتریکی بود. در آلمان، تولید گسترده دینام زیمنس آغاز شد - ژنراتورهای جریان مستقیم خود برانگیخته - اولین دینام های صنعتی.

طراحی دینام ها با گذشت زمان تغییر کرد: تئوفیلوس گرام، در همان سال 1867، آرمیچر حلقه را پیشنهاد کرد، و در سال 1872، طراح ارشد شرکت زیمنس هالسکه، گفنر آلتنک، سیم پیچی درام را پیشنهاد کرد.

اینگونه است که ژنراتورهای DC شکل نهایی خود را خواهند داشت. در قرن نوزدهم، با گذار به جریان متناوب، نیروگاه های برق آبی و نیروگاه های حرارتی شروع به تولید جریان متناوب با استفاده از ژنراتورهای جریان متناوب کردند. اما این یک داستان کاملا متفاوت است ...

در مورد این موضوع نیز ببینید:

آندری پوونی