Vienkāršākā dinamo mašīnas shēma un apraksts. Priestera dzīves lūžņi. Priekšējā luktura, ko darbina dinamo, diagramma

Viena no populārākajām tehniskajām ierīcēm ir velosipēdu dinamo. Tieši kādi šīs ierīces veidi pastāv, kādam nolūkam tā tiek izmantota un to īpašības.

Velosipēdu Dinamo veidi

Velosipēdu dinamo ir elektriskais ģenerators, kas ražo enerģiju, lai darbinātu uz velosipēda uzstādītas elektriskās ierīces, piemēram, priekšējos lukturus vai navigatora barošanas avotu.

Mūsdienās plaši tiek izmantoti divu veidu velosipēdu dinamo, proti: pudeļu dinamo un rumbas dinamo.

Neatkarīgi no veida tie abi rada elektrisko enerģiju, griežot magnētu spoles iekšpusē. Tādējādi velosipēdu dinamo armatūra ir stacionārs elements, un stators griežas.

Šī suga ieguva savu nosaukumu, pateicoties tās ārējai līdzībai ar parastu pudeli. Pudeļu dinamo mašīna velosipēdiem bija visizplatītākā mūsu valstī Padomju Savienības laikā. Tam ir nenoliedzamas priekšrocības, tostarp:

• Viegli uzstādīt un demontēt;
• Izslēgšanas iespēja;
• Zemu cenu.

Tajā pašā laikā pudeles tipam ir trūkumi, kas dažos gadījumos padara to uzstādīšanu nevēlamu vai pat neiespējamu. Tajos jāiekļauj:

• Uzstādīšanas rezultātā uz dakšas parādās asimetriska masa;
• Paaugstināts troksnis darbības laikā;
• Salīdzinoši zema jauda;
• Izturība pret kustību;
• Samazināta efektivitāte nelabvēlīgos laika apstākļos;
• Palielināts riepu nodilums.

Visus uzskaitītos trūkumus nosaka konstrukcijas īpatnības, un bez būtiskām izmaiņām tos nevar novērst.

Otrs veids, kura popularitāte pastāvīgi pieaug, ir tā sauktā dinamo bukse.

Šajā gadījumā velosipēda dinamo ir strukturāli veidots kā riteņa rumba. Šādu ģeneratoru izejas spriegums ir aptuveni seši volti ar jaudu līdz diviem un dažreiz trīs vatiem.

Visas šādas dinamo priekšrocības velosipēdam nosaka tā dizaina iezīme. "Priekšrocības" ietver:

• Absolūti kluss. Tas tiek panākts, pateicoties konstrukcijai riteņa rumbas veidā;
• Dinamo darbojas, neizmantojot berzi, un tāpēc neietekmē riepu un citu detaļu nodilumu;
• Pilnībā līdzsvarots dizains novērš nelīdzsvarotību uz dakšas;
• Augsta efektivitāte. Tā kā nav berzējamu virsmu, tad nekādos laikapstākļos nebūs slīdēšanas;
• Pilnīga izolācija no velosipēda elektroinstalācijas ķēdes tērauda konstrukcijas.

Tomēr dinamo rumbu nevar izslēgt, tas darbojas nepārtraukti, pārvietojoties. Daži eksperti šo punktu uzskata par mīnusu, taču objektīvi, kad slodze ir izslēgta, dinamo neietekmēs riteņa griešanās brīvību, un tāpēc būs pilnīgi nepareizi uzskatīt, ka nespēja izslēgties kā mīnuss. . Vēl viens aspekts ir lielā masa, lai gan ar ideālu balansēšanu tas neietekmē velosipēda braukšanas veiktspēju tiktāl, cik tas kļūst pamanāms praksē. Vienīgais nopietnais trūkums ir dizaina cena un sarežģītība, kā arī tas, ka šāda ģeneratora uzstādīšanai ir nepieciešams sakārtot visu riteni, un tas neapšaubāmi prasa noteiktas prasmes un apmācību.

Tāpēc, izvēloties dinamo savam divriteņu draugam, atcerieties drošību, uzticamību un koncentrējieties uz savām finansiālajām iespējām. Tas, kāda būs motocikla dinamika, protams, ir jūsu un neviena cita ziņā.

Tā kā šāda veida ģeneratori kļūst arvien populārāki, apskatīsim dažas no tā funkcijām, kas jums jāzina un jāsaprot.

Pirmkārt, ja pudeles ģenerators rada konstanti elektrība, tad velosipēda rumbas dinamo ģenerē maiņspriegumu. Kāda ir atšķirība? Mēģināsim to izdomāt, pārāk neiedziļinoties elektrodinamikā.

Līdzstrāvai ir stabi: “pluss” un “mīnuss”. Šāda strāva vienmēr plūst vienā virzienā no plus līdz mīnusam. Maiņstrāvas spriegumam nav polaritātes. Lai parastā kvēlspuldze degtu, nav svarīgi, kāda strāva ir tieša vai mainīga. Bet LED priekšējiem lukturiem lietas ir atšķirīgas: gaismas diodes darbosies tikai tad, ja strāva ir nemainīga un pareizi pievienota. Ja velosipēdam uzstādāt dinamo rumbu, tad LED priekšējais lukturis ir jāpievieno caur īpašu taisngrieža tiltu. Tas būs svarīgi visiem enerģijas patērētājiem, kurus darbina līdzstrāvas avots.

Rumbas dinamo uzstādīšana

Uzstādot pudeļu ģeneratoru nav nekādu grūtību, bet rumbas ģenerators velosipēdam liks strādāt.

Pirmkārt, tā kā pati šāda ģeneratora konstrukcija paredz uzstādīšanu kā atbalsta bukse, ritenis būs jānoņem un pilnībā jāizjauc. Vispirms parūpējieties par saīsinātu adāmadatas komplektu. Pēc pilnīgas demontāžas izmantojiet īsus spieķus, lai piestiprinātu loku pie rumbas. Mēģiniet to uzstādīt vienmērīgi un vienmērīgi, pakāpeniski pievelkot spieķus un pēc tam pievelkot, lai beidzot nostiprinātu loku. Tad jums ir nepieciešams līdzsvarot un pārbaudīt, vai nav izsmelšanas un nelīdzsvarotības.

Uzmanību! Pudeles tipa ģeneratorā uz korpusa ir mīnus barošanas avots. Dinamo rumbai nav elektriska kontakta ar korpusu, tāpēc jūs varat pilnībā izolēt elektrisko vadu vai izmantot metāla rāmi kā vienu no vadītājiem. Ja ir uzstādīts taisngrieža tilts, pēc tā jāpiestiprina rāmis.

Es izgatavoju šo frikcijas velosipēda ģeneratoru savam velosipēdam, lai darbinātu manu lukturīti un aizmugurējos lukturus. Ideju un daudz informācijas šim pedāļu ģeneratora projektam atradu internetā.

Es nesen nopirku velosipēdu, lai dotos uz darbu un pa pilsētu, un nolēmu, ka drošības apsvērumu dēļ man ir nepieciešams apgaismojums. Mans priekšējais apgaismojums tika darbināts ar 2 AA baterijām, bet aizmugurējais apgaismojums tika darbināts ar 2 AAA baterijām, instrukcijās bija teikts, ka priekšējais apgaismojums darbosies 4 stundas un aizmugurējais apgaismojums darbosies 20 stundas mirgojošā režīmā.

Lai gan tie ir labi rādītāji, tomēr tiem ir jāpievērš uzmanība, lai baterijas neizlādētos nepareizā laikā. Es iegādājos šo velosipēdu tā vienkāršības dēļ. Viens ātrums nozīmē, ka varu vienkārši uzlēkt un braukt, taču pastāvīga bateriju nomaiņa kļūst dārga un apgrūtina lietošanu. Pievienojot velosipēdam dinamismu, es varu uzlādēt akumulatorus braukšanas laikā.

1. darbība: rezerves daļu savākšana

Ja vēlaties izveidot dinamo mašīnu ar savām rokām, jums būs nepieciešamas dažas lietas. Šeit ir viņu saraksts:

Elektronika:

1. 1x pakāpju motors - es savu ieguvu no veca printera
2. 8 diodes - es izmantoju personīgo barošanas bloku, ko izmantoju 1N4001
3. 1x sprieguma regulators – LM317T
4. 1x izstrādes plate ar PCB
5. 2 rezistori - 150 omi un 220 omi
6. 1x radiators
7. 1x akumulatora savienotājs
8. Ciets vads
9. Izolācijas lente

Mehāniskās daļas:

• 1x velosipēda atstarotāja turētājs - es to noņēmu no velosipēda, kad pievienoju gaismas.
• Alumīnija stūra sagatave, jums būs nepieciešams aptuveni 15 cm garš gabals
• Mazie uzgriežņi un skrūves - izmantoju printera skrūves un dažas citas lietotas detaļas
• Mazs gumijas ritenis - pievienojas soļu motoram un berzē pret riteni, kad tas griežas.

Rīki:

• Dremel — tas nav pilnīgi nepieciešams, taču tas ievērojami atvieglo jūsu dzīvi.
• Urbji un uzgaļi
• Fails
• Skrūvgrieži, uzgriežņu atslēgas
• Maizes dēlis ķēdes pārbaudei, pirms visu novietojat uz velosipēda.
• Multimetrs

2. darbība: izveidojiet ķēdi

Rādīt vēl 10 attēlus

Izveidosim velosipēda dinamo diagrammu. Pirms visu kopā lodēšanas ieteicams visu pārbaudīt, tāpēc es vispirms saliku visu ķēdi uz maizes dēļa bez lodēšanas. Es sāku ar motora savienotāju un diodēm. Es atlodēju savienotāju no printera shēmas plates. Novietojot diodes šādā orientācijā, maiņstrāva, kas nāk no motora, tiek mainīta uz līdzstrāvu (to izlabo).

Pakāpju motoram ir divas spoles, un jums ir jāpārliecinās, ka katra spole ir savienota ar vienu un to pašu diožu bloku komplektu. Lai uzzinātu, kuri vadi no motora ir savienoti ar to pašu spoli, jums vienkārši jāpārbauda kontakts starp vadiem. Divi vadi ir savienoti ar pirmo spoli, bet divi - ar otro spoli.

Kad ķēde ir samontēta uz maizes dēļa bez lodēšanas, pārbaudiet to. Mans motors parastā riteņbraukšanas laikā radīja līdz 30 voltiem. Tas ir 24 V pakāpju motors, tāpēc tā efektivitāte man šķiet saprātīga.

Kad sprieguma regulators bija uzstādīts, izejas spriegums bija 3,10 volti. Rezistori kontrolē izejas spriegumu, un es izvēlējos 150 un 220 omi opcijas, lai iegūtu 3,08 voltus. Apskatiet šo LM317 sprieguma kalkulatoru, lai redzētu, kā es aprēķināju savus skaitļus.

Tagad viss ir jāpielodē iespiedshēmas plate. Lai izveidotu glītus savienojumus, es izmantoju maza izmēra lodmetālu. Tas uzsilst ātrāk un nodrošina labāku savienojumu.

.Pdf failā jūs atradīsiet, kā viss ir savienots uz PCB. Izliektās līnijas ir vadi, un īsās melnās taisnās līnijas ir vieta, kur jums ir nepieciešams pielodēt džemperus.

Faili
Faili

3. darbība: motora uzstādīšana

Motora stiprinājums tika izgatavots no alumīnija leņķa un atstarotāja kronšteina. Lai uzstādītu motoru, alumīnijā tika izurbti caurumi. Pēc tam tika izgriezta viena stūra mala, lai atbrīvotu vietu ritenim.

Ritenis tika piestiprināts, aptinot līmlenti ap motora vārpstu, līdz savienojums bija pietiekami ciešs, lai uzspiestu riteni tieši uz līmlentes. Šī metode darbojas labi, taču nākotnē tā ir jāuzlabo.

Kad motors un ritenis bija piestiprināti pie alumīnija, es atradu labu vietu uz rāmja, lai visu uzstādītu. Es pievienoju sagatavi sēdekļa caurulei. Mana velosipēda rāmis ir 61 cm, tāpēc laukums, kurā ir uzstādīts ģenerators, ir diezgan liels, salīdzinot ar mazākiem velosipēdiem. Vienkārši atrodiet to uz sava velosipēda labākā vietaģeneratora uzstādīšanai.

Kad atradu piemērotu vietu, es atzīmēju alumīnija kronšteinu ar uzstādīto atstarotāja kronšteinu, lai to varētu sagriezt pēc izmēra. Pēc tam es urbju caurumus kronšteinā un alumīnijā un uzstādīju konstrukciju uz velosipēda.

Es pabeidzu 12 voltu velosipēda ģeneratora montāžu, pievienojot projekta kasti alumīnija stiprinājumam ar diviem stabiem.

4. darbība: vadu pievienošana

Velosipēda dinamo ir salikts, tagad atliek tikai savienot vadus ar spuldzēm. Es virzīju vadu galus gar akumulatora spailēm uz priekšējo lukturi, pēc tam priekšējo lukturu korpusā izurbu caurumu, lai izvadītu cauri vadiem. Pēc tam vadi tika savienoti ar akumulatora savienotāju. Jums būs arī jāizveido caurumi projekta kastē vadiem.

Rīsi. 1. Farade disks es

Iepriekšējos šīs sērijas rakstos tika aplūkoti pirmie 19. gadsimta sākumā radītie elektromotori, kurus darbina viens zināms avots - galvaniskais akumulators. Šāda elektroķīmiskā avota zemā ekonomiskā efektivitāte, kas neļauj aizstāt tvaika dzinējus ar elektriskajiem, lika izgudrotājiem meklēt citas, elektromehāniskas elektroenerģijas ražošanas metodes. Šajā rakstā ir atspoguļots līdzstrāvas elektrisko ģeneratoru radīšanas process, kā rezultātā tika atklāts pozitīvas atgriezeniskās saites izraisītas pašiermes fenomens, ko sauc par dinamo principu.

Pirmo elektromehānisko ģeneratoru Faradejs ierosināja 1832. gadā uzreiz pēc elektromagnētiskās indukcijas likuma atklāšanas (1. att.). Faradeja diskā ir: stators pakava magnēta formā - 1 un vara disks (rotors) - 2, kas aprīkots ar kustīgiem kontaktiem uz ass un loka.

Kad disks griežas magnētiskajā laukā, tajā tiek inducēts nemainīgas zīmes emf, izraisot inducētās strāvas, kas plūst radiāli saskaņā ar labās puses likumu, t.i., starp asi un loku (šajā gadījumā no apakšas uz augšu). Saskaņā ar Lenca likumu, inducētās strāvas rada magnētisko plūsmu, kas ir pretrunā ar magnēta plūsmu, t.i., ir vērsta pa diska rotācijas asi. Šis ir vienīgais zināmais vienpolārais līdzstrāvas ģenerators, ko joprojām izmanto lielu strāvu ģenerēšanai. Atlikušie līdzstrāvas ģeneratori būtībā ir maiņstrāvas ģeneratori ar taisngriezi (komutatoru) pie izejas.

Rīsi. 2. Laumiņu ģenerators

Pirmo maiņstrāvas ģeneratoru Francijā uzbūvēja meistars Hipolits Piksijs tajā pašā 1832. gadā. Savas īsās, 27 gadus ilgās, dzīves laikā Piksija radīja daudzus zinātniskus instrumentus, tostarp dilatometrisko termometru un vakuumsūkni. Pixie ģenerators ir parādīts attēlā. 2, kur tie norādīti: 1 – stators ar divām virknē savienotām spolēm, 2 – rotors ar pastāvīgo magnētu, 3 – birstes komutators (taisngriezis). Rotējoša magnēta strāvas līnijas šķērso spoļu tinumus, inducējot tajās harmonikai tuvu emf. Spoļu un rotējošā magnēta ideja pieder izgudrotājam, kurš nosūtīja Faradejam vēstuli, kas parakstīta ar latīņu iniciāļiem P.M. Iespējamais izgudrotāja vārds Frederiks Makklintoks ilgu laiku palika nezināms. Faradejs nekavējoties publicēja šo vēstuli zinātniskā žurnālā. Taču šī iekārta ģenerēja maiņstrāvu, savukārt 19. gadsimta sākumā tika izmantota tikai līdzstrāva. Tāpēc Piksija pēc Ampera ieteikuma aprīkoja viņu ar birstes komutatoru. Pixie ģeneratoru izmantoja E. H. Lencs, lai pierādītu elektriskās mašīnas atgriezeniskuma principu, ko viņš atklāja 1833. gadā. Tomēr ilgu laiku dzinēji un ģeneratori tika izstrādāti atsevišķi.

1842. gadā izveidojot augstsprieguma tālvadības drošinātāju jūras mīnām, Džeikobijs ierosināja novietot magnētus uz statora un tinumu uz rotora, kas palielināja ģeneratora kompaktumu. Jacobi ģenerators ir parādīts attēlā. 3, kur tie norādīti: 1 – stators ar diviem pastāvīgajiem magnētiem, 2 – vārpsta, 3 – armatūra (rotors ar tinumu), 4 – komutators, 5 – reizinātājs, t.i., pakāpju pārnesumkārba rotora apgriezienu skaita palielināšanai.

Rīsi. 3. Jacobi ģenerators

Ģeneratoram, ko angļu inženieris Frederiks Holmss ierosināja, lai darbinātu viņa patentēto loka lampu, bija līdzīga konstrukcija. Ģeneratoru sērijveida ražošanai uzņēmums Alliance tika izveidots 1856. Ģeneratora skats ir parādīts attēlā. 4, kur: 1 – stators ar pastāvīgajiem magnētiem; 2 – rotors ar tinumu (armatūru); 3 – centrbēdzes regulators, 4 – birstes pārslēgšanas mehānisms.

Tas izmantoja vatu centrbēdzes regulatoru, lai automātiski uzturētu izejas spriegumu, mainot birstes no neitrālas, mainoties slodzes strāvai, tādējādi kompensējot armatūras reakciju. Ģeneratoram bija 50 pastāvīgie magnēti un attīstīja 10 ZS jaudu. kas sver līdz 4 tonnām. Kopumā tika saražoti vairāk nekā 100 Alliance ģeneratori, kas papildus bāku loka prožektoriem tika izmantoti elektroformēšanā.

Rīsi. 4. Ģenerators "Alliance"

Ekspluatācijā mašīnas ar pastāvīgajiem magnētiem ir atklājušas nepatīkamu trūkumu izejas sprieguma samazināšanās dēļ, ko izraisa pakāpeniska magnētu demagnetizācija no vibrācijas un novecošanas. Vēl viens pastāvīgo magnētu ierosmes trūkums bija nespēja regulēt to magnētisko plūsmu, lai stabilizētu radīto spriegumu. Lai cīnītos ar šiem trūkumiem, tika ierosināts izmantot elektromagnētisko ierosmi, kas turklāt, kā norādīts rakstā, nodrošina lielāku kompaktumu. Tādējādi veiksmīgais angļu izgudrotājs Henrijs Vailds 1864. gadā saņēma patentu ģeneratoram ar atsevišķu mazjaudas pastāvīgā magnēta ierosinātāju, kas uzstādīts uz kopējas vārpstas ar ģeneratoru. Vaildam nebija universitātes izglītības un viņš sāka savu karjeru kā mehāniķa māceklis, taču viņam izdevās izveidot savu ģeneratoru ražošanu galvanizācijai. Tomēr kļuva skaidrs, ka pastāvīgo magnētu klātbūtne ģeneratoros nopietni traucēja telegrāfa un elektriskā apgaismojuma attīstībai.

Problēmas fundamentāls risinājums parādījās pēc tam, kad tika atklāta ģeneratoru pašaizdegšanās iespēja, ko Siemens nosauca par dinamoelektrisko jeb dinamo principu. Pašuzbudinājuma ideja ir tāda, ka - kā parādīts attēlā. 5 – sākotnējo ierosmes plūsmu, iedarbinot mašīnu, rada magnētiskās ķēdes atlikušā magnetizācija, kur ģeneratora spriegums tiek noņemts no armatūras tinuma I, un mašīna tiek ierosināta vai nu ar tinumu OB1, kas savienots virknē ar slodzi. R n, vai ar tinumu OB2, kas savienots paralēli armatūrai caur regulēšanas rezistoru R(tā sauktā šunta ierosme). Tālāk ierosmes plūsma palielinās pozitīvas atgriezeniskās saites dēļ no radītās strāvas.

Rīsi. 5. Paši ierosmes ģeneratora ķēde

Viens no pirmajiem, kas 1854. gada patentā norādīja uz ģeneratora pašaizdegšanās iespēju, bija dāņu inženieris un dzelzceļa sakaru organizators S?rens Hjorths. Tomēr, baidoties no atlikušās magnetizācijas vājuma, viņš papildināja ģeneratoru ar pastāvīgajiem magnētiem. Šis Hiort ģenerators nekad netika ieviests. Neatkarīgi no Hiorta ideju par sevis ierosināšanu 1856. gadā izteica Budapeštas universitātes profesors Anjess Jedliks (?nyos Jedlik). Viņš arī ierosināja vienu no pirmajiem elektromotoriem, kas aprakstīts rakstā. Taču Jedliks savus izgudrojumus nepatentēja un informāciju par tiem publicēja ļoti taupīgi, tāpēc viņa novatoriskie priekšlikumi palika nepamanīti.

Praksē pašiedvesma ideju tikai desmit gadus vēlāk realizēja vairāki izgudrotāji. Patenta pieteikumā 1866. gada decembrī angļu telegrāfa kompānijas inženieris un Faradeja students Semjuels Alfrēds Varlijs ierosināja Jacobi ģeneratoram līdzīgu ģeneratora ķēdi, kurā ierosmes tinums tomēr aizstāja pastāvīgos magnētus. Ģeneratora ķēde ir parādīta attēlā. 6, kur: 1 – ierosmes elektromagnēti, 2 – armatūra, 3 – komutators, 4 – papildu regulēšanas rezistors. Pirms palaišanas ierosmes serdeņi tika magnetizēti ar līdzstrāvu.

Rīsi. 6. Varley ģenerators

Mēnesi vēlāk, 1867. gada janvārī, Berlīnes Zinātņu akadēmijā tika prezentēts slavenā vācu izgudrotāja un rūpnieka Vernera Sīmensa ziņojums ar Detalizēts apraksts pašiedvesmojošs ģenerators, ko viņš nosauca par dinamo. Pirms palaišanas ģenerators tika ieslēgts kā motors, lai magnetizētu ierosmi. Pēc tam Siemens Vācijā izveidoja plašu šādu ģeneratoru rūpniecisko ražošanu.

Tā paša 1867. gada februārī slavenais angļu fiziķis Čārlzs Vitstons patentēja un demonstrēja šunta ierosmes ģeneratoru (5. att.). Mūzikas instrumentu darbnīcas īpašnieks, kurš uzņēmējdarbību pārņēma no sava tēva, vēlāk profesora Karaļa koledža Londonas King's College, Vitstona, ir slavena arī ar saviem izgudrojumiem par pretestības mērīšanas metodi (Wheatstone tilts), vienfāzes sinhrono elektromotoru, koncertīna mūzikas instrumentu, stereoskopu, hronoskopu (elektrisko hronometru) un uzlabotu Schilling formu. telegrāfs.

Presē raisījās diskusija par šī tehniskā risinājuma prioritāti, uz ko pretendēja arī Vailds un Hiorts. Jāpiebilst, ka ir trīs prioritāšu veidi: zinātniskā, patentētā un rūpnieciskā. Zinātniskā prioritāte pieder zinātniekam, kurš pirmais publicēja vai publiski demonstrēja jebkuru ierīci, efektu vai teoriju. Rūpnieciskā prioritāte pieder personai vai uzņēmumam, kas pirmais izveidoja produkta ražošanu un tā plašu ieviešanu. Piemēram, radio atklāšanā zinātniskā prioritāte pieder Popovam, bet patentu un rūpnieciskā prioritāte pieder Markoni.. Attiecībā uz pašuzbudināmu ģeneratoru patentu prioritāte jāatzīst Varley, zinātniskā prioritāte Jedlikam un Siemens, un rūpnieciskā prioritāte Siemens. Wheatstone ir prioritāte konkrētā, lai arī ļoti svarīgā tehniskā risinājumā – šunta ierosmē.

Turpmāki dinamo īpašību uzlabojumi bija saistīti ar tā enkura konstrukcijas izmaiņām, izmantojot gredzenveida armatūru, ko 1867. gadā veica beļģu elektroinženieris Zenobe Gramme, un pēc tam trumuļa tinuma ieviešanu, ko 1872. gadā ierosināja Hefners Alteneks. , vadošais dizaineru uzņēmums Siemens-Halske. Pēc tam elektromotori un ģeneratori praktiski ieguva savu moderno formu. Taču līdz 19. gadsimta beigām, plaši ieviešot maiņstrāvas sistēmas, lielāko daļu elektroenerģijas hidroelektrostacijās un termoelektrostacijās jau saražoja maiņstrāvas ģeneratori.

Rīsi. 7. Ģeodinamo modelis

Kas attiecas uz pašu dinamo principu, tad to atkal atcerējās divdesmitajā gadsimtā, lai skaidrotu zemes magnētisma cēloņus, ko Einšteins 1905. gadā nosauca par vienu no pieciem galvenajiem tā laika fizikas noslēpumiem. Pagaidām galīga atbilde, kas apstiprināta ar datormodelēšanu vai fiziskiem eksperimentiem, nav iegūta, taču populārākā teorija tiek dēvēta par hidromagnētisko dinamo (ģeodinamo). Kopš Viljama Gilberta laikiem (16. gs. beigas) ir konstatēts, ka Zeme ir milzu magnēts, kura spēka līnijas ir vērstas no dienvidu pola uz ziemeļiem. Saskaņā ar Maksvela vienādojumiem magnētiskās plūsmas var radīt tikai strāvas, tāpēc bija dabiski pieņemt, ka Zeme ir elektromagnēts, kura straumes plūst plaknēs, kas ir paralēlas ekvatoram, bet kodols ir Zemes cietais feromagnētiskais kodols. , parādīts attēlā. 7, ar pieņemto Zemes rotācijas ass vertikālo atrašanās vietu. Šo dzelzs-niķeļa serdi (1), kura diametrs ir aptuveni 1200 km, ieskauj šķidrs apvalks (2) no tiem pašiem metāliem 2300 km biezumā, kam seko Zemes apvalka un garozas ieži.

Ja pieņemam, ka Zemes rotācijas dēļ (3) kodola šķidruma apvalkā veidojas koncentriskas plūsmas plaknēs, kas ir paralēlas ekvatoram (attēlā nav parādītas), tad tajās var inducēt strāvas, pateicoties lauka līniju (4) krustošanās ar magnētisko plūsmu no cietā kodola - kā Faraday ģeneratorā. Taču cietu kodolu būtībā nevar magnetizēt, jo tā temperatūra, ko izraisa kodoltermiskās reakcijas, ir virs 5000 o C (kā uz Saules virsmas), un visi feromagnētiskie materiāli zaudē savas magnētiskās īpašības virs Kirī punkta (apmēram 750 o). C). Turklāt zinātnieki nevarēja piedāvāt saprātīgu skaidrojumu šādu koncentrisku plūsmu veidošanās iemesliem. Tāpēc tagad ir pieņemts sarežģītāks modelis, ko sauc par konvektīvo ģeodinamo.

Šķidrā serdeņa virsmas temperatūra uz robežas ar apvalku (5) ir aptuveni par 600 o C zemāka par cietās serdes temperatūru, kas izraisa šķidruma (6) radiālas konvekcijas plūsmas, kuras Karioļa spēku ietekmē izraisīja. griežoties Zemei, savērpties virpuļos (7), rotācijas ass, kas sakrīt ar Zemes rotācijas asi. Turklāt šajos šķidruma virpuļos, līdzīgi kā Faradeja diskam, tiek inducētas strāvas, radot magnētiskās plūsmas (4) gar Zemes rotācijas asi.

Sarežģītāks ir jautājums par Zemes magnētiskā lauka sākotnējo veidošanos. 1919. gadā īru fiziķis un matemātiķis Džozefs Larmors, Kembridžas universitātes absolvents, viens no elektronu teorijas radītājiem un relativistiskās teorijas pamatlicējiem, ierosināja ideju par pašiedrošanos, līdzīgi kā process dinamo. , lai to atrisinātu. Nepieciešamo sākotnējo Zemes apvalka magnetizāciju varētu izraisīt Saules magnētiskais lauks, kas vērsts gar rotācijas asi. Pēc tam, pateicoties pozitīvās atgriezeniskās saites mehānismam šķidruma virpuļos, mantiju magnetizējošās strāvas pakāpeniski palielinājās, līdz lokālā šķidruma serdes uzkarsēšana omu zudumu dēļ sāka iznīcināt konvekcijas plūsmas un Zemes magnētiskais lauks ieguva stabilu mūsdienu līmeni.

Tagad sabojājas daudz digitālās tehnikas, datori, printeri, skeneri. Laiks ir tāds – veco nomaina jaunais. Bet sabojājies aprīkojums joprojām var kalpot, lai gan ne viss, bet atsevišķas tā daļas noteikti.
Piemēram, printeros un skeneros tiek izmantoti dažāda izmēra un jaudas pakāpju motori. Fakts ir tāds, ka tie var darboties ne tikai kā motori, bet arī kā strāvas ģeneratori. Faktiski tas jau ir četrfāzu strāvas ģenerators. Un, ja dzinējam pieliekat kaut nelielu griezes momentu, izejā parādīsies ievērojami lielāks spriegums, kas ir pilnīgi pietiekams, lai uzlādētu mazjaudas akumulatorus.
Piedāvāju izgatavot mehānisko dinamo lukturīti no printera vai skenera pakāpju motora.

Luktura izgatavošana

Pirmā lieta, kas jums jādara, ir atrast piemērotu mazu soļu motoru. Lai gan, ja vēlaties padarīt lukturīti lielāku un jaudīgāku, ņemiet lielu motoru.

Tālāk man vajag ķermeni. Paņēmu gatavu. Jūs varat paņemt ziepju traukus vai pat pielīmēt korpusu pats.

Mēs izveidojam caurumu pakāpju motoram.

Mēs uzstādām un izmēģinām pakāpju motoru.

No vecā lukturīša mēs ņemam priekšējo paneli ar atstarotājiem un gaismas diodēm. Protams, to visu var izdarīt pats.

Izgriezām rievu priekšējam lukturim.

Mēs uzstādām gaismekli no vecā lukturīša.

Izgatavojam pogai izgriezumu un uzstādām rievā.

Brīvajā zonā ievietojam dēli, uz kura tiks novietoti elektroniskie komponenti.

Lukturu elektronika

Shēma

Lai gaismas diodes spīdētu, tām nepieciešama pastāvīga strāva. Ģenerators ražo maiņstrāvu, tāpēc ir nepieciešams četrfāzu taisngriezis, kas savāks strāvu no visiem motora tinumiem un koncentrēs to vienā ķēdē.

Tālāk iegūtā strāva uzlādēs baterijas, kas uzglabās iegūto strāvu. Principā var iztikt arī bez baterijām – izmantojot jaudīgu kondensatoru, bet tad svelme parādīsies tikai ģeneratora pagriešanas brīdī.
Lai gan ir vēl viena alternatīva - izmantot jonistoru, tā uzlādēšana prasīs ievērojamu laiku.
Mēs saliekam dēli saskaņā ar shēmu.

Visas lukturīša daļas ir gatavas montāžai.

Laternu dinamo montāža

Mēs piestiprinām dēli ar pašvītņojošām skrūvēm.

Mēs uzstādām pakāpju motoru un pielodējam tā vadus pie dēļa.

Mēs savienojam vadus ar slēdzi un lukturi.

Šeit ir gandrīz samontēta laterna ar visām detaļām.

Iepriekšējā gadsimtā līdzstrāvas ģeneratorus sāka saukt par dinamo - pirmajiem rūpnieciskajiem ģeneratoriem, kurus vēlāk aizstāja maiņstrāvas ģeneratori, kas bija piemēroti pārveidošanai caur transformatoriem un ir ārkārtīgi ērti pārraidei lielos attālumos ar nelieliem zudumiem.

Mūsdienās vārds "dinamo" parasti attiecas uz maziem velosipēdu ģeneratoriem (priekšējiem lukturiem) vai rokas ģeneratoriem (pārgājienu lukturīšiem). Runājot par rūpnieciskajiem ģeneratoriem, šodien tie visi ir maiņstrāvas ģeneratori. Tomēr atcerēsimies, kā attīstījās un pilnveidojās pirmie dinamo.

Pirmo līdzstrāvas ģeneratora jeb vienpolārā dinamo piemēru tālajā 1832. gadā ierosināja Maikls Faradejs, kad viņš tikko atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu. Tas bija tā sauktais “Faraday disks” - vienkāršākais līdzstrāvas ģenerators. Stators tajā bija pakava magnēts, bet rotors – manuāli pagriezts vara disks, kura ass un mala bija saskarē ar strāvu savācošajām sukām.

Kad disks tika pagriezts, tajā diska daļā, kas šķērsoja magnētisko plūsmu starp statora magnēta poliem, tika inducēts EML, izraisot radiālās strāvas parādīšanos, ja ķēde starp sukām bija aizvērta slodzei. diskā. Līdzīgi vienpolāri ģeneratori joprojām tiek izmantoti arī mūsdienās, kur nepieciešama liela līdzstrāva bez iztaisnošanas.

Maiņstrāvas ģeneratoru vispirms uzbūvēja francūzis Hipolīts Piksijs, tas notika tajā pašā 1832. gadā. Dinamo statorā bija virknē savienotu spoļu pāris, rotors bija pakavveida pastāvīgais magnēts, un konstrukcijā bija arī otas komutators.

Magnēts griezās, šķērsoja spoles serdeņus ar magnētisko plūsmu un izraisīja tajos harmonisku EML. Un automātiskais slēdzis kalpoja, lai iztaisnotu un radītu pastāvīgu pulsējošu strāvu slodzē.

Vēlāk, 1842. gadā, Jacobi ierosināja novietot magnētus uz statora un tinumu uz rotora, kas arī grieztos caur pārnesumkārbu. Tas padarīs ģeneratoru kompaktāku.

1856. gadā, lai darbinātu Frederika Holmsa sērijveida loka lampas (šīs lampas tika izmantotas bākas prožektoros), pats Frederiks Holmss ierosināja Jacobi ģeneratoram līdzīgu ģeneratora konstrukciju, bet papildinātu ar vatu centrbēdzes regulatoru, lai lampas spriegumu uzturētu nemainīgu pie dažādas slodzes. straumes, kas tika panākts, automātiski pārvietojot otas.

Tikmēr mašīnām ar pastāvīgajiem magnētiem bija viens būtisks trūkums - magnēti laika gaitā zaudēja magnetizāciju un pasliktinājās no vibrācijas, kā rezultātā mašīnas radītais spriegums laika gaitā kļuva arvien zemāks. Šajā gadījumā magnetizāciju nevarēja kontrolēt, lai stabilizētu spriegumu.

Ideja par elektromagnētisko ierosmi radās kā risinājums. Ideja ienāca prātā angļu izgudrotājam Henrijam Vaildam, kurš 1864. gadā patentēja ģeneratoru ar pastāvīgā magnēta ierosinātāju – ierosmes magnēts tika vienkārši uzmontēts uz ģeneratora vārpstas.

Vēlāk īstu revolūciju ģeneratoros veiks vācu inženieris Verners Sīmens, kurš atklās patieso dinamoelektrisko principu un iedarbinās jaunu līdzstrāvas ģeneratoru ražošanu.

Paš ierosmes princips ir izmantot rotora serdeņa atlikušo magnetizāciju ierosmes palaišanai un pēc tam, kad ģenerators ir ierosināts, izmantot slodzes strāvu kā magnetizējošo strāvu vai ieslēgt īpašu ierosmes tinumu, ko darbina ģenerētais. strāva paralēli slodzei. Rezultātā pozitīvi Atsauksmes izraisīs strāvas radītās ierosmes magnētiskās plūsmas palielināšanos.

Viens no pirmajiem, kas atzīmēja pašiedvesmas jeb dinamoelektrisko principu, ir dāņu inženieris Sorens Hiorts. Viņš savā 1854. gada patentā minēja iespēju izmantot remanento magnetizāciju, lai realizētu elektromagnētiskās indukcijas fenomenu, lai iegūtu ģenerāciju, tomēr, baidoties, ka ar paliekošo magnētisko plūsmu nepietiks, Hiorts ierosināja papildināt dinamo konstrukciju ar pastāvīgajiem magnētiem. Šis ģenerators nekad netiks ieviests.

Vēlāk, 1856. gadā, līdzīgu domu izteica Ungārijas Zinātņu akadēmijas loceklis Aniess Jedliks, taču viņš nekad neko nepatentēs. Tikai 10 gadus vēlāk Semjuels Varlijs, Faradeja students, ieviesa praksē pašizraujoša dinamo principu. Viņa patenta pieteikumā (1866. gadā) bija aprakstīta ierīce, kas ļoti līdzīga Jacobi ģeneratoram, tikai pastāvīgie magnēti jau bija aizstāti ar ierosmes tinumu - ierosmes elektromagnētiem. Pirms starta serdeņi tika magnetizēti ar līdzstrāvu.

1867. gada sākumā izgudrotājs Verners Sīmens uzstājās ar prezentācijām Berlīnes Zinātņu akadēmijā. Viņš iepazīstināja sabiedrību ar Varley ģeneratoram līdzīgu ģeneratoru, ko sauc par "dinamo". Auto tika iedarbināts dzinēja režīmā, lai lauka tinumi tiktu magnetizēti. Pēc tam automašīna pārvērtās par ģeneratoru.

Šī bija patiesa revolūcija elektrisko mašīnu izpratnē un projektēšanā. Vācijā tika uzsākta plaša Siemens dinamo ražošana - pašiniciatīvas līdzstrāvas ģeneratori - pirmās rūpnieciskās dinamo.

Dinamo dizains laika gaitā mainījās: Teofils Gramms tajā pašā 1867. gadā ierosināja gredzenveida armatūru, bet 1872. gadā uzņēmuma Siemens-Halske galvenais konstruktors Gefner Alteneck ierosināja bungas tinumu.

Tādā veidā līdzstrāvas ģeneratori iegūs savu galīgo formu. 19. gadsimtā, pārejot uz maiņstrāvu, hidroelektrostacijas un termoelektrostacijas sāka ražot maiņstrāvu, izmantojot maiņstrāvas ģeneratorus. Bet tas ir pavisam cits stāsts...

Skatīt arī par šo tēmu:

Andrejs Povnijs