Le schéma et la description de la machine à dynamo la plus simple. Des bribes de la vie d'un prêtre. Schéma d'un phare alimenté par une dynamo

L'un des appareils techniques les plus populaires est une dynamo de vélo. Quels types exacts de cet appareil existent, à quoi il sert et leurs caractéristiques.

Types de dynamos de vélo

Une dynamo de vélo est un générateur électrique qui produit de l'énergie pour alimenter les appareils électriques montés sur un vélo, tels que des phares ou une alimentation électrique pour un navigateur.

Aujourd'hui, deux types de dynamos de vélo sont largement utilisés, à savoir : la dynamo à bouteille et la dynamo à moyeu.

Quel que soit leur type, ils génèrent tous deux de l’énergie électrique en faisant tourner un aimant à l’intérieur d’une bobine. Ainsi, dans les dynamos de vélo, l'induit est un élément fixe et le stator tourne.

Cette espèce tire son nom de sa ressemblance extérieure avec une bouteille ordinaire. La machine à dynamo à bouteille pour vélos était la plus répandue dans notre pays à l'époque de l'Union soviétique. Il présente des avantages indéniables, parmi lesquels :

• Facile à installer et à démonter ;
• Possibilité d'extinction ;
• Bas prix.

Dans le même temps, le type de bouteille présente des inconvénients qui, dans certains cas, rendent son installation indésirable, voire impossible. Ceux-ci devraient inclure :

• L'installation se traduit par l'apparition d'une masse asymétrique sur la fourche ;
• Augmentation du bruit pendant le fonctionnement ;
• Puissance de sortie relativement faible ;
• Résistance au mouvement ;
• Efficacité réduite dans des conditions météorologiques défavorables ;
• Usure accrue des pneus.

Tous les défauts répertoriés sont prédéterminés par les caractéristiques de conception et sans changements fondamentaux, ils ne peuvent être éliminés.

Le deuxième type, dont la popularité ne cesse de croître, est ce qu'on appelle la bague dynamo.

Dans ce cas, la dynamo de vélo est structurellement conçue comme un moyeu de roue. La tension de sortie de ces générateurs est d'environ six volts avec une puissance allant jusqu'à deux et parfois trois watts.

Tous les avantages d'une telle dynamo pour vélo sont déterminés par son caractéristique de conception. Les « avantages » comprennent :

• Absolument silencieux. Ceci est obtenu grâce à la conception en forme de moyeu pour la roue ;
• La dynamo fonctionne sans friction et n'affecte donc pas l'usure des pneus et autres pièces ;
• La conception entièrement équilibrée élimine le déséquilibre sur la fourche ;
• Haute efficacité. Puisqu’il n’y a pas de surfaces frottantes, il n’y aura aucun glissement quelles que soient les conditions météorologiques ;
• Isolation complète de la structure en acier du vélo circuit électrique câblage.

Cependant, le moyeu dynamo ne peut pas être éteint ; il fonctionne en permanence lors du déplacement. Certains experts considèrent ce point comme un inconvénient, mais objectivement, lorsque la charge est éteinte, la dynamo n'affectera pas la liberté de rotation de la roue, et il sera donc complètement faux de considérer l'impossibilité de s'éteindre comme un inconvénient. . Un autre point est la masse élevée, même si avec un équilibrage idéal, cela n'affecte pas les performances de conduite du vélo au point que cela devienne perceptible dans la pratique. Le seul inconvénient sérieux est le prix et la complexité de la conception, ainsi que le fait que pour installer un tel générateur, il est nécessaire de trier toute la roue, ce qui nécessite sans aucun doute certaines compétences et formations.

Ainsi, lorsque vous choisissez une dynamo pour votre ami à deux roues, n'oubliez pas la sécurité, la fiabilité et concentrez-vous sur vos capacités financières. Le type de dynamique qu'aura le vélo dépend, bien sûr, de vous et de personne d'autre pour décider.

Puisque ce type de générateur gagne en popularité, examinons certaines de ses fonctionnalités que vous devez connaître et comprendre.

Tout d’abord, alors qu’un générateur de bouteille génère du courant électrique continu, une dynamo de moyeu de vélo génère une tension alternative. Quelle est la différence? Essayons de le comprendre sans aller trop loin dans l'électrodynamique.

Le courant continu a des pôles : « plus » et « moins ». Un tel courant circule toujours dans une direction du plus au moins. La tension alternative n'a pas de polarité. Pour qu'une lampe à incandescence ordinaire brûle, le courant n'a pas d'importance, direct ou alternatif. Mais pour un phare à LED, les choses sont différentes : les LED ne fonctionneront que si le courant est constant et correctement connecté. Si vous installez un moyeu dynamo sur un vélo, vous devez alors connecter le phare à LED via un pont redresseur spécial. Cela sera pertinent pour tous les consommateurs d’énergie alimentés par une source DC.

Installation de la dynamo du moyeu

Il n'y a aucune difficulté à installer un générateur de bouteille, mais un générateur de moyeu pour vélo vous fera travailler.

Tout d'abord, étant donné que la conception même d'un tel générateur prévoit une installation en tant que bague de support, la roue devra être retirée et complètement démontée. Prenez d'abord soin d'un jeu d'aiguilles à tricoter raccourcies. Après démontage complet, utilisez des rayons courts pour fixer la jante au moyeu. Essayez de l'installer uniformément et uniformément, en serrant progressivement les rayons, puis en les serrant pour enfin renforcer la jante. Ensuite, vous devez équilibrer et vérifier le faux-rond et le déséquilibre.

Attention! Dans un générateur de type bouteille, il y a une alimentation négative sur le corps. Le moyeu de la dynamo n'a aucun contact électrique avec le corps, vous pouvez donc isoler complètement le câblage électrique ou utiliser un cadre métallique comme l'un des conducteurs. Si un pont redresseur est installé, le cadre doit être fixé après celui-ci.

J'ai fabriqué ce générateur de vélo à friction pour mon vélo afin d'alimenter ma lampe de poche et mes feux arrière. J'ai trouvé l'idée et de nombreuses informations pour ce projet de générateur de pédales sur Internet.

J'ai récemment acheté un vélo pour me rendre au travail et en ville et j'ai décidé que pour des raisons de sécurité, j'avais besoin d'un éclairage. Mon éclairage avant était alimenté par 2 piles AA et le rétroéclairage était alimenté par 2 piles AAA, les instructions indiquaient que l'éclairage avant durerait 4 heures et que le rétroéclairage durerait 20 heures en mode clignotant.

Bien qu’il s’agisse de bons indicateurs, ils nécessitent tout de même une certaine attention afin que les piles ne s’épuisent pas au mauvais moment. J'ai acheté ce vélo pour sa simplicité, la vitesse unique me permet de monter et de partir, mais le remplacement constant des batteries coûte cher et rend son utilisation difficile. En ajoutant du dynamisme au vélo, je peux recharger les batteries pendant que je roule.

Étape 1 : Récupération des pièces de rechange

Si vous souhaitez construire une machine à dynamo de vos propres mains, vous aurez besoin de quelques éléments. Voici leur liste :

Électronique:

1. 1x moteur pas à pas - j'ai reçu le mien d'une vieille imprimante
2. 8 diodes - J'ai utilisé une unité d'alimentation personnelle 1N4001
3. 1x régulateur de tension – LM317T
4. 1x carte de développement avec PCB
5. 2 résistances - 150 Ohm et 220 Ohm
6. 1x radiateur
7. 1x connecteur de batterie
8. Fil solide
9. Ruban isolant

Parties mécaniques:

• 1x support de réflecteur de vélo – je l'ai retiré du vélo lorsque j'ai connecté les lumières.
• Coin en aluminium vierge, vous aurez besoin d'une pièce d'environ 15 cm de long
• Petits écrous et boulons – j'ai utilisé des vis d'imprimante et quelques autres pièces usagées
• Petite roue en caoutchouc : se fixe au moteur pas à pas et frotte contre la roue pendant qu'elle tourne.

Outils:

• Dremel - Ce n'est pas entièrement nécessaire, mais cela vous facilite grandement la vie.
• Forets et mèches
• Déposer
• Tournevis, clés
• Une maquette pour tester le circuit avant de tout mettre sur le vélo.
• Multimètre

Étape 2 : Créer un circuit

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Faisons un schéma d'une dynamo pour vélo. C'est une bonne idée de tout tester avant de tout souder ensemble, j'ai donc d'abord assemblé l'ensemble du circuit sur une maquette sans soudure. J'ai commencé par le connecteur moteur et les diodes. J'ai dessoudé le connecteur du circuit imprimé de l'imprimante. Placer les diodes dans cette orientation change le courant alternatif provenant du moteur en courant continu (le redresse).

Le moteur pas à pas comporte deux bobines et vous devez vous assurer que chaque bobine est connectée au même ensemble de bancs de diodes. Pour savoir quels fils du moteur sont connectés à la même bobine, il suffit de vérifier le contact entre les fils. Deux fils sont connectés à la première bobine et deux à la deuxième bobine.

Une fois le circuit assemblé sur une breadboard sans soudure, testez-le. Mon moteur produisait jusqu'à 30 volts pendant un cycle normal. C'est un moteur pas à pas 24V, donc son rendement me semble raisonnable.

Avec le régulateur de tension installé, la tension de sortie était de 3,10 volts. Les résistances contrôlent la tension de sortie et j'ai choisi les options 150 et 220 ohms pour produire 3,08 volts. Consultez ce calculateur de tension LM317 pour voir comment j'ai calculé mes chiffres.

Maintenant, tout doit être soudé circuit imprimé. Pour réaliser des connexions soignées, j’ai utilisé de la soudure de petit calibre. Il chauffe plus rapidement et offre une meilleure connexion.

Dans le fichier .Pdf, vous trouverez comment tout est connecté sur le PCB. Les lignes courbes sont les fils et les courtes lignes droites noires sont les endroits où vous devez souder les cavaliers.

Des dossiers
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Étape 3 : Installation du moteur

Le support moteur était constitué d'un angle en aluminium et d'un support de réflecteur. Pour monter le moteur, des trous ont été percés dans l'aluminium. Un côté du coin a ensuite été découpé pour faire place à la roue.

La roue a été fixée en enroulant du ruban adhésif autour de l'arbre du moteur jusqu'à ce que la connexion soit suffisamment serrée pour pousser la roue directement sur le ruban adhésif. Cette méthode fonctionne bien, mais elle devra être améliorée à l’avenir.

Une fois le moteur et la roue fixés à l'aluminium, j'ai trouvé un bon endroit sur le cadre pour tout monter. J'ai attaché le flan au tube de selle. Le cadre de mon vélo mesure 61 cm, donc la zone où le générateur est monté est assez grande par rapport aux vélos plus petits. Trouvez-le simplement sur votre vélo Le meilleur endroit pour installer un générateur.

Une fois que j'ai trouvé un emplacement approprié, j'ai fait des marques pour le support en aluminium avec le support du réflecteur installé afin qu'il puisse être coupé sur mesure. J'ai ensuite percé des trous dans le support et l'aluminium et monté la structure sur le vélo.

J'ai fini d'assembler le générateur de vélo 12 volts en fixant le boîtier de projet à un support en aluminium avec deux poteaux.

Étape 4 : Connexion des fils

La dynamo du vélo est assemblée, il ne vous reste plus qu'à connecter les fils aux ampoules. J'ai poussé les extrémités des fils au-delà des bornes de la batterie jusqu'au phare, puis j'ai percé un trou dans le boîtier du phare pour faire passer les fils. Les fils ont ensuite été connectés au connecteur de la batterie. Vous devrez également faire des trous dans la boîte du projet pour les fils.

Riz. 1. Disque Farade je

Les articles précédents de cette série ont examiné les premiers moteurs électriques, créés au début du 19e siècle, alimentés par une seule source connue : batterie galvanique. La faible efficacité économique d'une telle source électrochimique, qui empêche le remplacement des machines à vapeur par des machines électriques, a obligé les inventeurs à rechercher d'autres méthodes électromécaniques pour produire de l'électricité. Cet article reflète le processus de création de générateurs électriques à courant continu, à la suite duquel le phénomène d'auto-excitation dû à une rétroaction positive, appelé principe de la dynamo, a été découvert.

Le premier générateur électromécanique a été proposé par Faraday en 1832, immédiatement après sa découverte de la loi de l'induction électromagnétique (Fig. 1). Le disque de Faraday contient : un stator en forme d'aimant en fer à cheval - 1 et un disque en cuivre (rotor) - 2, équipé de contacts mobiles sur l'axe et la jante.

Lorsqu'un disque tourne dans un champ magnétique, une force électromotrice de signe constant y est induite, provoquant courants induits, s'écoulant radialement selon la règle de droite, c'est-à-dire entre l'essieu et la jante (en l'occurrence, de bas en haut). Selon la règle de Lenz, les courants induits créent un flux magnétique opposé au flux de l'aimant, c'est-à-dire dirigé le long de l'axe de rotation du disque. Il s’agit du seul générateur DC unipolaire connu encore utilisé pour générer des courants importants. Les générateurs DC restants sont essentiellement des générateurs AC avec un redresseur (commutateur) en sortie.

Riz. 2. Générateur de lutin

Le premier générateur de courant alternatif a été construit en France par le maître Hippolyte Pixii en 1832. Au cours de sa courte vie de 27 ans, Pixie a créé de nombreux instruments scientifiques, dont un thermomètre dilatométrique et une pompe à vide. Le générateur Pixie est illustré à la Fig. 2, où ils sont indiqués : 1 – stator avec deux bobines connectées en série, 2 – rotor avec un aimant permanent, 3 – collecteur à balais (redresseur). Les lignes électriques d'un aimant rotatif traversent l'enroulement des bobines, y induisant une force électromotrice proche de l'harmonique. L'idée des bobines et de l'aimant rotatif appartient à l'inventeur, qui a envoyé une lettre à Faraday, signée des initiales latines P.M. Le nom probable de l’inventeur, Frederick Mc-Clintock, est resté longtemps inconnu. Faraday a immédiatement publié cette lettre dans une revue scientifique. Cependant, cet appareil générait du courant alternatif, alors qu'au début du XIXe siècle, seul le courant continu était utilisé. Pixie, sur les conseils d'Ampère, l'a donc équipé d'un collecteur à balais. Le générateur Pixie a été utilisé par E. H. Lenz pour prouver le principe de réversibilité d'une machine électrique, découvert par lui en 1833. Cependant, pendant longtemps, les moteurs et les générateurs se sont développés séparément.

Lors de la création d'un fusible à distance haute tension pour les mines marines en 1842, Jacobi proposa de placer des aimants sur le stator et le bobinage sur le rotor, ce qui augmentait la compacité du générateur. Le générateur Jacobi est représenté sur la Fig. 3, où ils sont indiqués : 1 – stator avec deux aimants permanents, 2 – arbre, 3 – induit (rotor avec enroulement), 4 – collecteur, 5 – multiplicateur, c'est-à-dire un multiplicateur pour augmenter la vitesse du rotor.

Riz. 3. Générateur Jacobi

Le générateur proposé par l'ingénieur anglais Frederick Holmes pour alimenter la lampe à arc qu'il a brevetée avait une conception similaire. Pour la production en série de générateurs, la société Alliance est créée en 1856. La vue du générateur est présentée sur la Fig. 4, où : 1 – stator à aimants permanents ; 2 – rotor avec enroulement (induit); 3 – régulateur centrifuge, 4 – mécanisme de changement de brosse.

Il utilisait un régulateur centrifuge Watt pour maintenir automatiquement la tension de sortie en déplaçant les balais du point mort lorsque le courant de charge changeait, compensant ainsi la réaction de l'induit. Le générateur possédait 50 aimants permanents et développait une puissance de 10 ch. pesant jusqu'à 4 tonnes. Au total, plus de 100 générateurs Alliance ont été produits, qui ont été utilisés, en plus des projecteurs à arc pour phares, dans l'électroformage.

Riz. 4. Générateur "Alliance"

En fonctionnement, les machines à aimants permanents ont découvert l'inconvénient désagréable d'une diminution de la tension de sortie due à la démagnétisation progressive des aimants due aux vibrations et au vieillissement. Un autre inconvénient de l'excitation des aimants permanents était l'incapacité de réguler leur flux magnétique pour stabiliser la tension générée. Pour remédier à ces inconvénients, il a été proposé d'utiliser une excitation électromagnétique qui, de plus, comme indiqué dans l'article, assure une plus grande compacité. Ainsi, l'inventeur anglais à succès Henry Wilde a reçu un brevet en 1864 pour un générateur avec une excitatrice séparée à aimant permanent de faible puissance montée sur un arbre commun avec le générateur. Wilde n'a pas eu de formation universitaire et a commencé sa carrière comme apprenti mécanicien, mais il a réussi à établir la production de ses générateurs pour la galvanoplastie. Cependant, il est devenu évident que la présence d'aimants permanents dans les générateurs constituait un sérieux obstacle au développement de la télégraphie et de l'éclairage électrique.

Une solution fondamentale au problème est apparue après la découverte de la possibilité d'auto-excitation des générateurs, que Siemens a appelé le principe dynamoélectrique, ou principe dynamo. L'idée de l'auto-excitation est la suivante - comme le montre la Fig. 5 – le flux d'excitation initial lors du démarrage de la machine est créé par la magnétisation résiduelle du circuit magnétique, où la tension du générateur est supprimée de l'enroulement d'induit I, et la machine est excitée soit par l'enroulement OB1 connecté en série avec la charge R. n, ou en enroulant OB2 connecté en parallèle à l'armature via une résistance de réglage R.(appelée excitation shunt). Ensuite, le flux d’excitation augmente en raison de la rétroaction positive du courant généré.

Riz. 5. Circuit générateur auto-excité

L'un des premiers à souligner la possibilité d'auto-excitation du générateur dans un brevet de 1854 fut l'ingénieur danois et organisateur des communications ferroviaires, Søren Hjorth. Cependant, craignant la faiblesse de l'aimantation résiduelle, il complète le générateur par des aimants permanents. Ce générateur Hiort n'a jamais été implémenté. Indépendamment de Hiorth, l'idée d'auto-excitation a été exprimée en 1856 par le professeur de l'Université de Budapest Anjes Jedlik (?nyos Jedlik). Il a également proposé l'un des premiers moteurs électriques, décrit dans l'article. Cependant, Yedlik n'a pas breveté ses inventions et a publié des informations à leur sujet avec parcimonie, de sorte que ses propositions innovantes sont passées inaperçues.

En pratique, l'idée de l'auto-excitation n'a été réalisée que dix ans plus tard simultanément par plusieurs inventeurs. Dans une demande de brevet déposée en décembre 1866, Samuel Alfred Varley, ingénieur d'une société de télégraphie anglaise et étudiant de Faraday, proposa un circuit générateur similaire au générateur Jacobi, dans lequel, cependant, l'enroulement d'excitation remplaçait les aimants permanents. Le circuit générateur est représenté sur la Fig. 6, où : 1 – électro-aimants d’excitation, 2 – induit, 3 – collecteur, 4 – résistance de réglage supplémentaire. Avant le démarrage, les noyaux d'excitation ont été magnétisés en courant continu.

Riz. 6. Générateur Varley

Un mois plus tard, en janvier 1867, un rapport du célèbre inventeur et industriel allemand Werner Siemens fut présenté à l'Académie des sciences de Berlin avec Description détaillée générateur auto-excité, qu'il appelait une dynamo. Avant de démarrer, le générateur était allumé comme moteur pour magnétiser l'excitation. Par la suite, Siemens a établi une large production industrielle de tels générateurs en Allemagne.

En février de la même année 1867, le célèbre physicien anglais Charles Wheatstone a breveté et démontré un générateur à excitation shunt (Fig. 5). Propriétaire d'un atelier d'instruments de musique, qui a repris l'entreprise de son père, devenu professeur le roi du Collège King's College de Londres, Wheatstone est également célèbre pour ses inventions de la méthode de mesure de la résistance (pont de Wheatstone), du moteur électrique synchrone monophasé, de l'instrument de musique concertina, du stéréoscope, du chronoscope (chronomètre électrique) et d'une forme améliorée du Schilling. télégraphe.

Une discussion a eu lieu dans la presse sur la priorité de cette solution technique, également revendiquée par Wilde et Hiort. A noter qu'il existe trois types de priorités : scientifique, brevet et industrielle. La priorité scientifique appartient au scientifique qui a été le premier à publier ou à démontrer publiquement un dispositif, un effet ou une théorie. La priorité industrielle appartient à la personne ou à l'entreprise qui a été la première à établir la production d'un produit et sa mise en œuvre à grande échelle. Par exemple, dans la découverte de la radio, la priorité scientifique appartient à Popov, et la priorité en matière de brevets et industrielle appartient à Marconi. Concernant le générateur auto-excité, la priorité en matière de brevets devrait être reconnue pour Varley, la priorité scientifique pour Jedlik et Siemens et la priorité industrielle pour. Siemens. Wheatstone a la priorité dans une solution technique particulière, quoique très importante : l'excitation shunt.

Une nouvelle amélioration des caractéristiques de la dynamo fut associée à un changement dans la conception de son induit grâce à l'utilisation d'un induit annulaire en 1867 par l'ingénieur électricien belge Zenobe Gramme, puis à l'introduction du bobinage à tambour, proposé en 1872 par Hefner Alteneck. , la principale société de conception Siemens-Halske. Après cela, les moteurs et générateurs électriques ont pratiquement pris leur forme moderne. Cependant, à la fin du XIXe siècle, en raison de l'introduction généralisée des systèmes à courant alternatif, la majeure partie de l'électricité des centrales hydroélectriques et thermiques était déjà produite par des générateurs à courant alternatif.

Riz. 7. Modèle géodynamo

Quant au principe de la dynamo lui-même, il a été rappelé au XXe siècle pour expliquer les causes du magnétisme terrestre, qu'Einstein appelait en 1905 l'un des cinq principaux mystères de la physique de l'époque. Jusqu'à présent, aucune réponse définitive n'a été obtenue, confirmée par une modélisation informatique ou des expériences physiques, mais la théorie la plus populaire est appelée dynamo hydromagnétique (géodynamo). Depuis l'époque de William Gilbert (fin du XVIe siècle), il a été établi que la Terre est un aimant géant dont les lignes de force sont dirigées du pôle sud vers le nord. Selon les équations de Maxwell, les flux magnétiques ne peuvent être créés que par des courants, il était donc naturel de supposer que la Terre est un électroaimant dont les courants circulent dans des plans parallèles à l'équateur et que le noyau est le noyau ferromagnétique solide de la Terre. , montré sur la fig. 7, avec l'emplacement vertical supposé de l'axe de rotation de la Terre. Ce noyau de fer-nickel (1) d'un diamètre d'environ 1 200 km est entouré d'une coque liquide (2) des mêmes métaux de 2 300 km d'épaisseur, suivie des roches du manteau et de la croûte terrestre.

Si nous supposons qu'en raison de la rotation de la Terre (3), des flux concentriques se forment dans la coque liquide du noyau dans des plans parallèles à l'équateur (non représenté sur la figure), alors des courants peuvent y être induits en raison de intersection des lignes de champ (4) par le flux magnétique du noyau solide - comme dans un générateur de Faraday. Cependant, un noyau solide ne peut fondamentalement pas être magnétisé, car sa température, provoquée par des réactions thermonucléaires, est supérieure à 5 000 °C (comme à la surface du Soleil), et tous les matériaux ferromagnétiques perdent leurs propriétés magnétiques au-dessus du point de Curie (environ 750 °C). C). De plus, les scientifiques n’ont pas pu proposer une explication raisonnable à la formation de tels courants concentriques. Par conséquent, un modèle plus complexe appelé géodynamo convectif a maintenant été adopté.

La température de surface du noyau liquide à la limite avec le manteau (5) est inférieure d'environ 600 °C à la température du noyau solide, ce qui provoque des écoulements convectifs radiaux de liquide (6) qui, sous l'influence des forces de Kariolis, provoquent par la rotation de la Terre, se tordre en vortex (7), axe de rotation qui coïncide avec l'axe de rotation de la Terre. De plus, dans ces vortex liquides, semblables à un disque de Faraday, des courants sont induits, créant des flux magnétiques (4) le long de l’axe de rotation de la Terre.

Plus complexe est la question de la formation initiale du champ magnétique terrestre. En 1919, le physicien et mathématicien irlandais Joseph Larmor, diplômé de l'Université de Cambridge, l'un des créateurs de la théorie électronique et fondateurs de la théorie relativiste, proposa l'idée d'auto-excitation, similaire au processus dans une dynamo. , pour le résoudre. La magnétisation initiale nécessaire du manteau terrestre pourrait être provoquée par le champ magnétique du Soleil dirigé le long de l'axe de rotation. Ensuite, en raison du mécanisme de rétroaction positive dans les vortex liquides, les courants magnétisant le manteau ont progressivement augmenté jusqu'à ce que le chauffage local du noyau liquide dû aux pertes ohmiques commence à détruire les flux convectifs et que le champ magnétique terrestre atteigne un niveau moderne stable.

Aujourd’hui, de nombreux équipements numériques tombent en panne, ordinateurs, imprimantes, scanners. Le temps est ainsi : l’ancien est remplacé par le nouveau. Mais l'équipement en panne peut toujours servir, mais pas en totalité, mais certaines parties, bien sûr.
Par exemple, des moteurs pas à pas de différentes tailles et puissances sont utilisés dans les imprimantes et les scanners. Le fait est qu’ils peuvent fonctionner non seulement comme moteurs, mais aussi comme générateurs de courant. En fait, il s'agit déjà d'un générateur de courant quadriphasé. Et si vous appliquez même un petit couple au moteur, une tension nettement plus élevée apparaîtra à la sortie, ce qui est largement suffisant pour charger des batteries de faible puissance.
Je propose de fabriquer une lampe de poche à dynamo mécanique à partir du moteur pas à pas d'une imprimante ou d'un scanner.

Fabriquer une lampe de poche

La première chose que vous devez faire est de trouver un petit moteur pas à pas approprié. Cependant, si vous souhaitez rendre une lampe de poche plus grande et plus puissante, prenez un gros moteur.

Ensuite, j'ai besoin d'un corps. Je l'ai pris prêt. Vous pouvez prendre des porte-savons, ou même coller le boîtier vous-même.

Nous faisons un trou pour le moteur pas à pas.

Nous installons et essayons le moteur pas à pas.

D'une vieille lampe de poche, nous prenons le panneau avant avec des réflecteurs et des LED. Bien sûr, vous pouvez faire tout cela vous-même.

Nous avons découpé une rainure pour le phare.

Nous installons un luminaire à partir d'une vieille lampe de poche.

Nous faisons une découpe pour le bouton et l'installons dans la rainure.

Dans la zone libre, nous plaçons la carte sur laquelle seront placés les composants électroniques.

Electronique de lampe de poche

Schème

Pour que les LED brillent, elles ont besoin d’un courant constant. Le générateur produit du courant alternatif, un redresseur quadriphasé est donc nécessaire pour collecter le courant de tous les enroulements du moteur et le concentrer dans un seul circuit.

Ensuite, le courant résultant chargera les batteries, qui stockeront le courant résultant. En principe, vous pouvez vous passer de piles - en utilisant un condensateur puissant, mais la lueur n'apparaîtra qu'au moment où le générateur sera allumé.
Bien qu'il existe une autre alternative : utiliser un ionistor, son chargement prendra un temps considérable.
Nous assemblons la planche selon le schéma.

Toutes les pièces de la lampe de poche sont prêtes à être assemblées.

Assemblage de dynamo de lanterne

Nous fixons la planche avec des vis autotaraudeuses.

Nous installons le moteur pas à pas et soudons ses fils à la carte.

Nous connectons les fils à l'interrupteur et au phare.

Voici la lanterne presque assemblée avec toutes les pièces.

Au siècle dernier, les générateurs à courant continu ont commencé à être appelés dynamos - les premiers générateurs industriels, qui ont ensuite été supplantés par des générateurs à courant alternatif, adaptés à la conversion via des transformateurs et extrêmement pratiques pour la transmission sur de longues distances avec des pertes mineures.

Aujourd'hui, le mot « dynamo » fait généralement référence à de petits générateurs de vélo (pour les phares) ou à des générateurs manuels (pour les lampes de poche de randonnée). Quant aux générateurs industriels, ils sont aujourd’hui tous des générateurs à courant alternatif. Rappelons cependant comment les premières dynamos se sont développées et améliorées.

Le premier exemple de générateur de courant continu, ou dynamo unipolaire, a été proposé en 1832 par Michael Faraday, alors qu'il venait de découvrir le phénomène d'induction électromagnétique. C'était ce qu'on appelle le « disque de Faraday » - le générateur de courant continu le plus simple. Le stator était un aimant en fer à cheval et le rotor était un disque de cuivre tourné manuellement, dont l'axe et le bord étaient en contact avec les balais collecteurs de courant.

Lorsque le disque tournait, une CEM était induite dans la partie du disque qui traversait le flux magnétique entre les pôles de l'aimant du stator, conduisant, si le circuit entre les balais était fermé à la charge, à l'apparition d'un courant radial. dans le disque. Des générateurs unipolaires similaires sont encore utilisés aujourd'hui lorsque de grands courants continus sans redressement sont nécessaires.

Le générateur de courant alternatif a été construit pour la première fois par le Français Hippolyte Pixie, en 1832. Le stator de la dynamo contenait une paire de bobines connectées en série, le rotor était un aimant permanent en forme de fer à cheval et la conception comprenait également un collecteur à balais.

L'aimant tournait, traversait les noyaux de la bobine avec un flux magnétique et y induisait une CEM harmonique. Et l'interrupteur automatique servait à redresser et à produire un courant pulsé constant dans la charge.

Plus tard, en 1842, Jacobi proposa de placer des aimants sur le stator et le bobinage sur le rotor, qui tourneraient également grâce à une boîte de vitesses. Cela rendra le générateur plus compact.

En 1856, pour alimenter les lampes à arc en série de Frederick Holmes (ces lampes étaient utilisées dans les projecteurs de phare), Frederick Holmes lui-même proposa une conception de générateur similaire au générateur Jacobi, mais complétée par un régulateur centrifuge de Watt pour maintenir la tension de la lampe constante à différentes charges. courants, ce qui a été obtenu en déplaçant automatiquement les brosses.

Pendant ce temps, les machines à aimants permanents présentaient un inconvénient important : les aimants perdaient leur magnétisation avec le temps et se détérioraient à cause des vibrations, par conséquent, la tension générée par la machine devenait de plus en plus faible avec le temps. Dans ce cas, la magnétisation n’a pas pu être contrôlée pour stabiliser la tension.

L’idée de l’excitation électromagnétique est venue comme une solution. L'idée est venue à l'esprit de l'inventeur anglais Henry Wilde, qui a breveté en 1864 un générateur avec une excitatrice à aimant permanent - l'aimant d'excitation était simplement monté sur l'arbre du générateur.

Plus tard, une véritable révolution dans les générateurs sera réalisée par l'ingénieur allemand Werner Siemens, qui découvrira le véritable principe dynamoélectrique et lancera la production de nouveaux générateurs à courant continu.

Le principe de l'auto-excitation consiste à utiliser la magnétisation résiduelle du noyau du rotor pour démarrer l'excitation, puis, lorsque le générateur est excité, à utiliser le courant de charge comme courant magnétisant ou à allumer un enroulement d'excitation spécial, alimenté par le généré. courant en parallèle avec la charge. En conséquence, positif Retour entraînera une augmentation du flux magnétique d’excitation généré par le courant.

Parmi les premiers à relever le principe d'auto-excitation, ou principe dynamoélectrique, se trouve l'ingénieur danois Soren Hiort. Il a mentionné dans son brevet de 1854 la possibilité d'utiliser la magnétisation rémanente pour réaliser le phénomène d'induction électromagnétique afin d'obtenir une génération, cependant, craignant que le flux magnétique rémanent ne soit pas suffisant, Hiort a proposé de compléter la conception de la dynamo avec des aimants permanents. Ce générateur ne sera jamais implémenté.

Plus tard, en 1856, Anies Jedlik, membre de l'Académie hongroise des sciences, exprimera une idée similaire, mais il ne brevetera jamais rien. Seulement 10 ans plus tard, Samuel Varley, élève de Faraday, mettait en pratique le principe d'une dynamo auto-excitante. Sa demande de brevet (en 1866) contenait la description d'un dispositif très similaire à un générateur Jacobi, seuls les aimants permanents avaient déjà été remplacés par un bobinage d'excitation - des électro-aimants d'excitation. Avant le départ, les noyaux étaient magnétisés en courant continu.

Au début de 1867, l'inventeur Werner Siemens fit des présentations à l'Académie des sciences de Berlin. Il présente au public un générateur similaire au générateur Varley, appelé « dynamo ». La voiture a été démarrée en mode moteur afin que les enroulements de champ soient magnétisés. La voiture s'est alors transformée en générateur.

Ce fut une véritable révolution dans la compréhension et la conception des machines électriques. En Allemagne, une large production de dynamos Siemens a commencé - des générateurs de courant continu auto-excités - les premières dynamos industrielles.

La conception des dynamos a changé au fil du temps : Theophilus Gramm, dans le même 1867, a proposé une armature en anneau, et en 1872, le concepteur en chef de la société Siemens-Halske, Gefner Alteneck, a proposé un enroulement à tambour.

C’est ainsi que les générateurs DC prendront leur forme définitive. Au XIXe siècle, avec le passage au courant alternatif, les centrales hydroélectriques et les centrales thermiques commencent à produire du courant alternatif à l'aide de générateurs de courant alternatif. Mais c'est une toute autre histoire...

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Andreï Povny