Shema in opis najenostavnejšega dinamo stroja. Izrezki duhovnikovega življenja. Diagram žarometa, ki ga poganja dinamo

Ena izmed priljubljenih tehničnih naprav je kolesarski dinamo. Katere točno vrste te naprave obstajajo, za kaj se uporablja in njihove značilnosti.

Vrste kolesarskih dinamov

Kolesarski dinamo je električni generator, ki proizvaja energijo za napajanje električnih naprav, nameščenih na kolesu, kot so žarometi ali napajalnik za navigator.

Danes se široko uporabljata dve vrsti dinamov za kolesa, in sicer: dinamo v steklenicah in dinamo v pestu.

Ne glede na vrsto oba proizvajata električno energijo z vrtenjem magneta znotraj tuljave. Tako je v kolesarskih dinamih armatura stacionarni element, stator pa se vrti.

Ta vrsta je dobila ime zaradi zunanje podobnosti z navadno steklenico. Dinamo stroj za steklenice za kolesa je bil najpogostejši pri nas v času Sovjetske zveze. Ima nesporne prednosti, ki vključujejo:

• Enostaven za namestitev in demontažo;
• Možnost izklopa;
• Nizka cena.

Hkrati ima tip steklenice slabosti, zaradi katerih je v nekaterih primerih njegova namestitev nezaželena ali celo nemogoča. Tej vključujejo:

• Posledica namestitve je pojav asimetrične mase na vilicah;
• Povečan hrup med delovanjem;
• Relativno nizka izhodna moč;
• Odpornost na gibanje;
• Zmanjšana učinkovitost v neugodnih vremenskih razmerah;
• Povečana obraba pnevmatik.

Vse naštete pomanjkljivosti so vnaprej določene s konstrukcijskimi značilnostmi in jih brez temeljnih sprememb ni mogoče odpraviti.

Druga vrsta, katere priljubljenost nenehno narašča, je tako imenovano dinamo pesto.

V tem primeru je kolesarski dinamo konstrukcijsko zasnovan kot pesto kolesa. Izhodna napetost takih generatorjev je približno šest voltov z močjo do dveh in včasih treh vatov.

Vse prednosti takšnega dinama za kolo so določene z njegovim značilnost oblikovanja. "Prednosti" vključujejo:

• Popolnoma tiho. To je doseženo zaradi zasnove v obliki pesta za kolo;
• Dinamo deluje brez uporabe trenja, zato ne vpliva na obrabo pnevmatik in drugih delov;
• Popolnoma uravnotežen dizajn odpravlja neravnovesje na vilicah;
• Visoka učinkovitost. Ker ni drgnih površin, ne bo drsenja v nobenem vremenu;
• Popolna izolacija od jeklene konstrukcije kolesa električni tokokrog ožičenje.

Pesta dinama pa ni mogoče izklopiti, med premikanjem deluje nenehno. Nekateri strokovnjaki menijo, da je ta točka pomanjkljivost, vendar objektivno, ko je obremenitev izklopljena, dinamo ne bo vplival na svobodo vrtenja kolesa, zato bo popolnoma napačno obravnavati nezmožnost izklopa kot pomanjkljivost . Druga točka je velika masa, čeprav ob idealnem uravnoteženju to ne vpliva na vozne lastnosti kolesa v tolikšni meri, da bi to postalo opazno v praksi. Edina resna pomanjkljivost je cena in zapletenost zasnove, pa tudi dejstvo, da je za namestitev takšnega generatorja potrebno razvrstiti celotno kolo, kar nedvomno zahteva določene veščine in usposabljanje.

Torej, ko izbirate dinamo za svojega dvokolesnega prijatelja, ne pozabite na varnost, zanesljivost in se osredotočite na svoje finančne zmožnosti. Kakšno dinamiko bo imelo kolo, pa seveda odločate vi in ​​nihče drug.

Ker ta vrsta generatorja postaja vse bolj priljubljena, si poglejmo nekaj njegovih funkcij, ki jih morate poznati in razumeti.

Prvič, medtem ko generator steklenic ustvarja enosmerni električni tok, dinamo pesta kolesa ustvarja izmenično napetost. Kakšna je razlika? Poskusimo to ugotoviti, ne da bi šli preveč globoko v elektrodinamiko.

Enosmerni tok ima poli: "plus" in "minus". Tak tok vedno teče enosmerno od plusa proti minusu. Izmenična napetost nima polarnosti. Da bi običajna žarnica z žarilno nitko gorela, ni pomembno, kakšen je tok, neposredni ali izmenični. Toda pri žarometih LED so stvari drugačne: LED diode bodo delovale le, če je tok stalen in pravilno priključen. Če na kolo namestite dinamo pesto, morate LED žaromet priključiti prek posebnega usmerniškega mostu. To bo pomembno za vse porabnike energije, ki jih napaja vir DC.

Namestitev dinama pesta

Pri nameščanju generatorja steklenic ni težav, vendar vam bo generator pesta za kolo olajšal delo.

Prvič, ker sama zasnova takšnega generatorja predvideva namestitev kot nosilno pušo, bo treba kolo odstraniti in popolnoma razstaviti. Najprej poskrbite za komplet skrajšanih pletilnih igel. Po popolni demontaži s kratkimi naperami pritrdite platišče na pesto. Poskusite ga namestiti enakomerno in enakomerno, postopoma zategujte napere in nato zategnite, da končno okrepite platišče. Nato morate uravnotežiti in preveriti odtekanje in neuravnoteženost.

Pozor! V generatorju tipa steklenice je na telesu minus napajanje. Pesto dinama nima električnega stika s telesom, zato lahko električno napeljavo naredite popolnoma izolirano ali uporabite kovinski okvir kot enega od prevodnikov. Če je nameščen usmerniški most, je treba okvir pritrditi za njim.

Za svoje kolo sem naredil ta torni generator za napajanje svetilke in zadnjih luči. Idejo in veliko informacij za ta projekt generatorja pedala sem našel na internetu.

Pred kratkim sem kupil kolo za vožnjo v službo in po mestu ter se odločil, da iz varnostnih razlogov potrebujem luč. Moja sprednja luč se je napajala z 2 baterijama AA, zadnja luč pa z 2 baterijama AAA, v navodilih je pisalo, da sprednja luč zdrži 4 ure, zadnja pa 20 ur v utripajočem načinu.

Čeprav so to dobri indikatorji, vseeno zahtevajo nekaj pozornosti, da se baterije ne izpraznijo ob nepravem času. To kolo sem kupil zaradi njegove preprostosti, ena hitrost pomeni, da lahko samo skočim in grem, vendar je nenehno menjavanje baterij drago in otežuje uporabo. Z dodajanjem dinamike kolesu lahko med vožnjo polnim baterije.

1. korak: Zbiranje rezervnih delov

Če želite zgraditi dinamo stroj z lastnimi rokami, potem boste potrebovali nekaj stvari. Tukaj je njihov seznam:

Elektronika:

1. 1x koračni motor - jaz sem svojega dobil od starega tiskalnika
2. 8 diod - uporabil sem osebno napajalno enoto 1N4001
3. 1x regulator napetosti – LM317T
4. 1x razvojna plošča s PCB
5. 2 upora - 150 Ohm in 220 Ohm
6. 1x radiator
7. 1x priključek za baterijo
8. Trdna žica
9. Izolacijski trak

Mehanski deli:

• 1x Držalo za odsevnik za kolo - to sem odstranil s kolesa, ko sem priključil luči.
• Aluminijast vogal, potrebovali boste kos dolžine približno 15 cm
• Majhne matice in vijaki - uporabil sem vijake tiskalnika in nekatere druge rabljene dele
• Majhno gumijasto kolo – pritrdi se na koračni motor in se med vrtenjem drgne ob kolo.

Orodja:

• Dremel – Ni povsem potrebno, vendar vam zelo olajša življenje.
• Svedri in svedri
• mapa
• Izvijači, ključi
• Testna plošča za testiranje vezja, preden vse namestite na kolo.
• Multimeter

2. korak: Ustvarite vezje

Prikaži še 10 slik

Naredimo diagram dinama za kolo. Dobro je, da vse preizkusite, preden vse spajkate skupaj, zato sem celotno vezje najprej sestavil na testni plošči brez spajkanja. Začel sem s konektorjem motorja in diodami. Odspajkal sem konektor iz vezja tiskalnika. Postavitev diod v to orientacijo spremeni izmenični tok, ki prihaja iz motorja, v enosmerni (ga popravi).

Koračni motor ima dve tuljavi in ​​zagotoviti morate, da je vsaka tuljava povezana z istim naborom diod. Če želite izvedeti, katere žice iz motorja so priključene na isto tuljavo, morate samo preveriti stik med žicami. Dve žici sta priključeni na prvo tuljavo, dve pa na drugo tuljavo.

Ko je vezje sestavljeno na testni plošči brez spajkanja, ga preizkusite. Moj motor je med običajnim kolesarjenjem proizvedel do 30 voltov. To je 24V koračni motor, zato se mi zdi njegova učinkovitost razumna.

Z nameščenim regulatorjem napetosti je bila izhodna napetost 3,10 volta. Upori nadzorujejo izhodno napetost in izbral sem možnosti 150 in 220 ohmov, da proizvedem 3,08 voltov. Oglejte si ta kalkulator napetosti LM317, da vidite, kako sem izračunal svoje številke.

Zdaj je treba vse spajkati tiskano vezje. Da bi naredil čiste povezave, sem uporabil spajko majhnega premera. Hitreje se segreje in zagotavlja boljšo povezavo.

V .Pdf datoteki boste našli, kako je vse povezano na PCB. Ukrivljene črte so žice, kratke črne ravne črte pa tam, kjer morate spajkati mostičke.

Datoteke
Datoteke

3. korak: Namestitev motorja

Nosilec motorja je bil izdelan iz aluminijastega kotnika in nosilca reflektorja. Za pritrditev motorja so bile v aluminij izvrtane luknje. Ena stran vogala je bila nato izrezana, da bi naredili prostor za kolo.

Kolo je bilo pritrjeno z ovijanjem lepilnega traku okoli gredi motorja, dokler povezava ni bila dovolj tesna, da je kolo potisnilo neposredno na lepilni trak. Ta metoda deluje dobro, vendar jo je treba v prihodnosti izboljšati.

Ko sta bila motor in kolo pritrjena na aluminij, sem našel dobro mesto na okvirju za namestitev vsega. Izdelek sem pritrdil na sedežno cev. Okvir mojega kolesa meri 61 cm, tako da je površina, kjer je nameščen generator, precej velika v primerjavi z manjšimi kolesi. Samo poiščite ga na svojem kolesu najboljše mesto za vgradnjo generatorja.

Ko sem našel primerno lokacijo, sem naredil oznake za aluminijasti nosilec z nameščenim nosilcem reflektorja, da ga je bilo mogoče razrezati na želeno mero. Nato sem izvrtal luknje v nosilec in aluminij ter konstrukcijo namestil na kolo.

Končal sem sestavljanje 12-voltnega kolesarskega generatorja s pritrditvijo projektne škatle na aluminijasti nosilec z dvema stebričkoma.

4. korak: Povezovanje žic

Kolesarski dinamo je sestavljen, zdaj morate le še povezati žice z žarnicami. Konce žic sem potisnil mimo priključkov akumulatorja do žarometa, nato pa izvrtal luknjo v ohišju žarometa, da sem skozenj napeljal žice. Žice so bile nato priključene na konektor baterije. Prav tako boste morali narediti luknje v projektni škatli za žice.

riž. 1. Farade disk jaz

Prejšnji članki v tej seriji so preučevali prve električne motorje, ustvarjene na začetku 19. stoletja, ki jih poganja edini znani vir - galvanska baterija. Nizka ekonomska učinkovitost takšnega elektrokemičnega vira, ki onemogoča zamenjavo parnih strojev z električnimi, je prisilila izumitelje, da so iskali druge, elektromehanske načine pridobivanja električne energije. Ta članek odraža proces ustvarjanja enosmernih električnih generatorjev, zaradi česar je bil odkrit pojav samovzbujanja zaradi pozitivne povratne zveze, imenovan princip dinama.

Prvi elektromehanski generator je predlagal Faraday leta 1832 takoj po svojem odkritju zakona elektromagnetne indukcije (slika 1). Faradayev disk vsebuje: stator v obliki podkvastega magneta - 1 in bakren disk (rotor) - 2, opremljen s premičnimi kontakti na osi in obodu.

Ko se disk vrti v magnetnem polju, se v njem inducira EMF konstantnega predznaka, kar povzroči inducirani tokovi, ki teče radialno po pravilu desne roke, to je med osjo in robom (v tem primeru od spodaj navzgor). V skladu z Lenzovim pravilom inducirani tokovi ustvarjajo magnetni tok, ki je nasproten toku magneta, to je usmerjen vzdolž osi vrtenja diska. To je edini znani unipolarni enosmerni generator, ki se še vedno uporablja za ustvarjanje velikih tokov. Preostali enosmerni generatorji so v bistvu AC generatorji z usmernikom (komutatorjem) na izhodu.

riž. 2. Pixie generator

Prvi generator izmeničnega toka je leta 1832 v Franciji zgradil mojster Hippolyte Pixii. V svojem kratkem življenju 27 let je Pixie ustvaril veliko znanstvenih instrumentov, vključno z dilatometričnim termometrom in vakuumsko črpalko. Generator Pixie je prikazan na sl. 2, kjer so označeni: 1 – stator z dvema zaporedno vezanima tuljavama, 2 – rotor s trajnim magnetom, 3 – krtačni komutator (usmernik). Močnostni vodi rotirajočega magneta prečkajo navitje tuljav in v njih inducirajo emf, ki je blizu harmoniku. Zamisel o tuljavah in vrtljivem magnetu pripada izumitelju, ki je Faradayu poslal pismo, podpisano z latinskimi začetnicami P.M. Verjetno ime izumitelja, Frederick Mc-Clintock, je dolgo časa ostalo neznano. Faraday je to pismo takoj objavil v znanstveni reviji. Vendar pa je ta naprava proizvajala izmenični tok, medtem ko so v začetku 19. stoletja uporabljali le enosmerni tok. Zato ga je Pixie po nasvetu Ampereja opremil s krtačnim komutatorjem. Generator Pixie je E. H. Lenz uporabil za dokaz principa reverzibilnosti električnega stroja, ki ga je odkril leta 1833. Vendar so se motorji in generatorji dolgo časa razvijali ločeno.

Ko je leta 1842 ustvaril visokonapetostno daljinsko varovalko za morske mine, je Jacobi predlagal namestitev magnetov na stator in navitje na rotor, kar je povečalo kompaktnost generatorja. Jacobijev generator je prikazan na sl. 3, kjer so označeni: 1 – stator z dvema trajnima magnetoma, 2 – gred, 3 – armatura (rotor z navitjem), 4 – komutator, 5 – multiplikator, tj. stopenjski menjalnik za povečanje hitrosti rotorja.

riž. 3. Jacobijev generator

Generator, ki ga je predlagal angleški inženir Frederick Holmes za napajanje obločne svetilke, ki jo je patentiral, je imel podobno zasnovo. Za serijsko proizvodnjo generatorjev je bilo leta 1856 ustanovljeno podjetje Alliance. Pogled generatorja je prikazan na sl. 4, kjer: 1 – stator s trajnimi magneti; 2 – rotor z navitjem (armatura); 3 – centrifugalni regulator, 4 – mehanizem za premik krtač.

Uporabil je Watt centrifugalni regulator za samodejno vzdrževanje izhodne napetosti s premikanjem ščetk iz nevtralnega položaja, ko se je obremenitveni tok spremenil, s čimer je kompenziral reakcijo armature. Generator je imel 50 trajnih magnetov in je razvil moč 10 KM. ki tehtajo do 4 tone. Skupaj je bilo izdelanih več kot 100 generatorjev Alliance, ki so se poleg obločnih reflektorjev za svetilnike uporabljali pri elektroformiranju.

riž. 4. Generator "Alliance"

Med delovanjem so stroji s trajnimi magneti odkrili neprijetno pomanjkljivost zmanjšanja izhodne napetosti zaradi postopne demagnetizacije magnetov zaradi vibracij in staranja. Druga pomanjkljivost vzbujanja s trajnimi magneti je bila nezmožnost uravnavanja njihovega magnetnega toka za stabilizacijo ustvarjene napetosti. Za boj proti tem pomanjkljivostim je bila predlagana uporaba elektromagnetnega vzbujanja, ki poleg tega, kot je navedeno v članku, zagotavlja večjo kompaktnost. Tako je uspešni angleški izumitelj Henry Wilde leta 1864 prejel patent za generator z ločenim vzbujalnikom s trajnimi magneti majhne moči, nameščenim na skupni gredi z generatorjem. Wilde ni imel univerzitetne izobrazbe in je svojo kariero začel kot mehanikov vajenec, vendar mu je uspelo vzpostaviti proizvodnjo svojih generatorjev za galvanizacijo. Vendar je postalo jasno, da je prisotnost trajnih magnetov v generatorjih resna ovira za razvoj telegrafije in električne razsvetljave.

Temeljna rešitev problema se je pojavila po odkritju možnosti samovzbujanja generatorjev, kar je Siemens poimenoval dinamoelektrični princip ali princip dinama. Ideja samovzbujanja je, da - kot je prikazano na sl. 5 - začetni vzbujevalni tok pri zagonu stroja nastane zaradi preostale magnetizacije magnetnega vezja, kjer se napetost generatorja odstrani iz navitja armature I, stroj pa se vzbuja bodisi z navitjem OB1, ki je zaporedno povezan z obremenitvijo R n, ali z navijanjem OB2, ki je povezan vzporedno z armaturo skozi nastavitveni upor R(tako imenovano shunt vzbujanje). Nato se vzbujevalni tok poveča zaradi pozitivne povratne informacije generiranega toka.

riž. 5. Samovzbujeno generatorsko vezje

Eden prvih, ki je v patentu iz leta 1854 opozoril na možnost samovzbujanja generatorja, je bil danski inženir in organizator železniških komunikacij S?ren Hjorth. Vendar pa je v strahu pred šibkostjo preostale magnetizacije generator dopolnil s trajnimi magneti. Ta Hiortov generator ni bil nikoli implementiran. Neodvisno od Hiortha je idejo o samovzburjenju leta 1856 izrazil profesor na Univerzi v Budimpešti Anjes Jedlik (?nyos Jedlik). Predlagal je tudi enega prvih elektromotorjev, opisanih v članku. Vendar Yedlik svojih izumov ni patentiral in je podatke o njih objavljal zelo skopo, zato so njegovi inovativni predlogi ostali neopaženi.

V praksi je idejo o samovzbujanju uresničilo šele deset let pozneje hkrati več izumiteljev. Inženir angleškega telegrafskega podjetja in Faradayev študent Samuel Alfred Varley je v patentni prijavi decembra 1866 predlagal generatorsko vezje, podobno Jacobijevemu generatorju, v katerem pa je vzbujevalno navitje nadomestilo trajne magnete. Vezje generatorja je prikazano na sl. 6, kjer: 1 – vzbujevalni elektromagneti, 2 – armatura, 3 – komutator, 4 – dodatni nastavitveni upor. Pred zagonom so bila vzbujalna jedra magnetizirana z enosmernim tokom.

riž. 6. Varleyjev generator

Mesec pozneje, januarja 1867, je bilo na berlinski akademiji znanosti predstavljeno poročilo slavnega nemškega izumitelja in industrialca Wernerja Siemensa z natančen opis samovzbujeni generator, ki ga je imenoval dinamo. Pred zagonom je bil generator vklopljen kot motor za magnetiziranje vzbujanja. Kasneje je Siemens vzpostavil široko industrijsko proizvodnjo takšnih generatorjev v Nemčiji.

Februarja istega leta 1867 je slavni angleški fizik Charles Wheatstone patentiral in demonstriral generator, ki ga vzbuja šant (slika 5). Lastnik delavnice glasbil, ki je posel prevzel od očeta, kasnejšega profesorja King's College King's College London, Wheatstone je znan tudi po svojih izumih metode merjenja upora (Wheatstonov most), enofaznega sinhronskega elektromotorja, glasbila koncertine, stereoskopa, kronoskopa (električne štoparice) in izboljšane oblike Schillinga. telegraf.

V tisku se je pojavila razprava o prioriteti te tehnične rešitve, ki sta jo trdila tudi Wilde in Hiort. Treba je opozoriti, da obstajajo tri vrste prednosti: znanstvena, patentna in industrijska. Znanstveno prednost ima znanstvenik, ki je prvi objavil ali javno demonstriral katero koli napravo, učinek ali teorijo. Industrijska prednost pripada osebi ali podjetju, ki je prvo vzpostavilo proizvodnjo izdelka in njegovo široko uvedbo. Na primer, pri odkritju radia ima znanstvena prednost Popov, patentna in industrijska prednost pa Marconi. Kar zadeva samovzbujajoči generator, je treba patentno prednost priznati Varleyju, znanstveno prednost Jedliku in Siemensu ter industrijsko prednost. Siemens. Wheatstone ima prednost pri določeni, čeprav zelo pomembni tehnični rešitvi - šantnem vzbujanju.

Nadaljnje izboljšave lastnosti dinama so bile povezane s spremembo zasnove njegove armature z uporabo obročaste armature leta 1867, ki jo je izvedel belgijski inženir elektrotehnike Zenobe Gramme, nato pa z uvedbo bobnastega navitja, ki ga je leta 1872 predlagal Hefner Alteneck. , vodilni projektant podjetja Siemens-Halske. Po tem so elektromotorji in generatorji praktično dobili sodobno obliko. Vendar so do konca 19. stoletja zaradi vsesplošne uvedbe sistemov izmeničnega toka glavnino električne energije v hidro in termoelektrarnah že proizvajali generatorji izmeničnega toka.

riž. 7. Geodinamo model

Kar se tiče samega principa dinama, so se ga v dvajsetem stoletju ponovno spomnili zaradi razlage vzrokov zemeljskega magnetizma, ki ga je Einstein leta 1905 označil za eno od petih glavnih skrivnosti fizike tistega časa. Dokončnega odgovora, ki bi bil potrjen z računalniškim modeliranjem ali fizikalnimi poskusi, še ni bilo, vendar je najbolj priljubljena teorija hidromagnetni dinamo (geodinamo). Od časa Williama Gilberta (konec 16. stoletja) je bilo ugotovljeno, da je Zemlja velikanski magnet, katerega silnice so usmerjene od južnega pola proti severu. Po Maxwellovih enačbah lahko magnetne tokove ustvarjajo le tokovi, zato je bilo naravno domnevati, da je Zemlja elektromagnet, katerega tokovi tečejo v ravninah, vzporednih z ekvatorjem, jedro pa je trdno feromagnetno jedro Zemlje. , prikazano na sl. 7, s predpostavljeno navpično lokacijo osi vrtenja Zemlje. To železo-nikljevo jedro (1) s premerom približno 1200 km obdaja tekoča lupina (2) iz istih kovin debeline 2300 km, sledijo pa ji kamnine zemeljskega plašča in skorje.

Če predpostavimo, da se zaradi vrtenja Zemlje (3) v tekoči ovojnici jedra tvorijo koncentrični tokovi v ravninah, vzporednih z ekvatorjem (ni prikazano na sliki), potem lahko v njih nastanejo tokovi zaradi presečišče silnic polja (4) z magnetnim tokom iz trdnega jedra - kot pri Faradayevem generatorju. Vendar trdnega jedra načeloma ni mogoče magnetizirati, saj je njegova temperatura, ki jo povzročajo termonuklearne reakcije, nad 5000 o C (kot na površini Sonca), vsi feromagnetni materiali pa izgubijo svoje magnetne lastnosti nad Curiejevo točko (približno 750 o C). C). Poleg tega znanstveniki niso mogli ponuditi razumne razlage za nastanek takšnih koncentričnih tokov. Zato je bil zdaj sprejet bolj zapleten model, imenovan konvektivni geodinamo.

Temperatura površine tekočega jedra na meji s plaščem (5) je približno 600 o C nižja od temperature trdnega jedra, kar povzroča radialne konvektivne tokove tekočine (6), ki pod vplivom Kariolisovih sil povzročajo z vrtenjem Zemlje zvijajo v vrtince (7), katerih os vrtenja sovpada z osjo vrtenja Zemlje. Poleg tega se v teh tekočih vrtincih, podobnih Faradayevemu disku, inducirajo tokovi, ki ustvarjajo magnetne tokove (4) vzdolž rotacijske osi Zemlje.

Bolj zapleteno je vprašanje začetne tvorbe zemeljskega magnetnega polja. Leta 1919 je irski fizik in matematik Joseph Larmor, diplomant univerze v Cambridgeu, eden od ustvarjalcev teorije elektronov in utemeljiteljev relativistične teorije, predlagal idejo o samovzbujanju, podobnem procesu v dinamu. , rešiti. Potrebno začetno magnetiziranje Zemljinega plašča bi lahko povzročilo Sončevo magnetno polje, usmerjeno vzdolž osi vrtenja. Nato so se zaradi mehanizma pozitivne povratne zveze v tekočih vrtincih tokovi, ki magnetizirajo plašč, postopoma povečevali, dokler lokalno segrevanje tekočega jedra zaradi ohmskih izgub ni začelo uničevati konvektivnih tokov in zemeljsko magnetno polje ni prevzelo stabilne sodobne ravni.

Zdaj se veliko digitalne opreme pokvari, računalniki, tiskalniki, skenerji. Čas je tak - staro zamenja novo. Toda oprema, ki je odpovedala, še vedno lahko služi, čeprav ne vsa, določeni deli pa zagotovo.
Na primer, koračni motorji različnih velikosti in moči se uporabljajo v tiskalnikih in skenerjih. Dejstvo je, da lahko delujejo ne le kot motorji, ampak tudi kot generatorji toka. Pravzaprav je to že štirifazni generator toka. In če na motor uporabite celo majhen navor, se bo na izhodu pojavila bistveno višja napetost, kar je povsem dovolj za polnjenje baterij z nizko močjo.
Predlagam izdelavo mehanske dinamo svetilke iz koračnega motorja tiskalnika ali skenerja.

Izdelava svetilke

Prva stvar, ki jo morate storiti, je najti primeren majhen koračni motor. Čeprav, če želite svetilko narediti večjo in močnejšo, vzemite velik motor.

Nato potrebujem telo. Vzel sem ga pripravljenega. Lahko vzamete posode za milo ali celo sami lepite ohišje.

Naredimo luknjo za koračni motor.

Namestimo in preizkusimo koračni motor.

Iz stare svetilke vzamemo sprednjo ploščo z reflektorji in LED. Seveda lahko vse to storite sami.

Izrezali smo utor za žaromet.

Namestimo svetilko iz stare svetilke.

Naredimo izrez za gumb in ga namestimo v utor.

V prosto površino postavimo ploščo, na kateri bodo nameščene elektronske komponente.

Elektronika svetilke

Shema

Da LED diode svetijo, potrebujejo stalen tok. Generator proizvaja AC, zato je potreben štirifazni usmernik, ki bo zbiral tok iz vseh navitij motorja in ga koncentriral v enem vezju.

Nato bo nastali tok napolnil baterije, ki bodo shranile nastali tok. Načeloma lahko storite brez baterij - z uporabo močnega kondenzatorja, vendar se bo sij pojavil le v trenutku, ko se generator obrne.
Čeprav obstaja še ena možnost - uporaba ionistorja, bo trajalo precej časa, da ga napolnite.
Ploščo sestavimo po diagramu.

Vsi deli svetilke so pripravljeni za montažo.

Lantern dinamo sklop

Ploščo pritrdimo s samoreznimi vijaki.

Namestimo koračni motor in njegove žice spajkamo na ploščo.

Žice priključimo na stikalo in žaromet.

Tukaj je skoraj sestavljena svetilka z vsemi deli.

V predpreteklem stoletju so generatorje enosmernega toka začeli imenovati dinami - prvi industrijski generatorji, ki so jih kasneje izpodrinili generatorji izmeničnega toka, primerni za pretvorbo preko transformatorjev in izjemno priročni za prenos na velike razdalje z manjšimi izgubami.

Danes se beseda "dinamo" običajno nanaša na majhne kolesarske generatorje (za žaromete) ali ročne generatorje (za pohodniške svetilke). Kar zadeva industrijske generatorje, so danes vsi generatorji na izmenični tok. Spomnimo pa se, kako so se razvijali in izboljševali prvi dinami.

Prvi primer generatorja enosmernega toka ali unipolarnega dinama je leta 1832 predlagal Michael Faraday, ko je ravnokar odkril pojav elektromagnetne indukcije. To je bil tako imenovani "Faradayev disk" - najpreprostejši generator enosmernega toka. Stator v njem je bil podkvasti magnet, rotor pa je bil ročno vrtljiv bakren disk, katerega os in rob sta bila v stiku s ščetkami za zbiranje toka.

Ko se je disk vrtel, se je v tistem delu diska induciral EMF, ki je prečkal magnetni tok med poloma statorskega magneta, kar je povzročilo, če je bilo vezje med ščetkami zaprto za obremenitev, do pojava radialnega toka v disku. Podobni unipolarni generatorji se uporabljajo še danes, kjer so potrebni veliki enosmerni tokovi brez usmerjanja.

Generator izmeničnega toka je prvi zgradil Francoz Hippolyte Pixie, to se je zgodilo istega leta 1832. Stator dinama je vseboval par zaporedno povezanih tuljav, rotor je bil trajni magnet v obliki podkve, zasnova pa je vključevala tudi krtačni komutator.

Magnet se je vrtel, z magnetnim tokom prečkal jedra tuljav in v njih induciral harmonično EMF. In avtomatsko stikalo je služilo za popravljanje in ustvarjanje konstantnega pulzirajočega toka v bremenu.

Kasneje, leta 1842, je Jacobi predlagal namestitev magnetov na stator in navitje na rotor, ki bi se prav tako vrtel skozi menjalnik. Tako bo generator bolj kompakten.

Leta 1856 je za napajanje serijskih obločnih žarnic Fredericka Holmesa (te žarnice so bile uporabljene v reflektorjih svetilnikov) sam Frederick Holmes predlagal zasnovo generatorja, podobno Jacobijevemu generatorju, vendar dopolnjeno z Wattovim centrifugalnim regulatorjem za vzdrževanje konstantne napetosti svetilke pri različnih obremenitvah. tokov, kar je bilo doseženo s samodejnim premikanjem ščetk.

Medtem so imeli stroji s trajnimi magneti eno pomembno pomanjkljivost - magneti so sčasoma izgubili svojo magnetizacijo in se poslabšali zaradi vibracij, posledično je napetost, ki jo ustvarja stroj, sčasoma postajala vse nižja. V tem primeru magnetizacije ni bilo mogoče nadzorovati za stabilizacijo napetosti.

Ideja o elektromagnetnem vzbujanju je prišla kot rešitev. Ideja se je porodila angleškemu izumitelju Henryju Wildu, ki je leta 1864 patentiral generator s trajnim magnetom vzbujalnika – vzbujalnega magneta so preprosto namestili na gred generatorja.

Kasneje bo pravo revolucijo v generatorjih naredil nemški inženir Werner Siemens, ki bo odkril pravi dinamoelektrični princip in zagnal proizvodnjo novih DC generatorjev.

Načelo samovzbujanja je uporaba preostale magnetizacije jedra rotorja za začetek vzbujanja, nato pa, ko je generator vzbujen, uporabite obremenitveni tok kot magnetizacijski tok ali vklopite posebno vzbujalno navitje, ki ga napaja ustvarjeni tok vzporedno z obremenitvijo. Posledično pozitivno Povratne informacije bo povzročilo povečanje vzbujalnega magnetnega pretoka, ki ga ustvarja tok.

Med prvimi, ki je opazil princip samovzbujanja oziroma dinamoelektrični princip, je danski inženir Soren Hiort. V svojem patentu iz leta 1854 je omenil možnost uporabe remanentne magnetizacije za realizacijo pojava elektromagnetne indukcije za pridobitev generacije, vendar je Hiort v strahu, da remanentni magnetni tok ne bi bil dovolj, predlagal dopolnitev zasnove dinama s trajnimi magneti. Ta generator ne bo nikoli implementiran.

Kasneje, leta 1856, je Anies Jedlik, član Madžarske akademije znanosti, izrazil podobno idejo, vendar nikoli ni ničesar patentiral. Samo 10 let kasneje je Samuel Varley, Faradayev učenec, udejanjil princip samovzbujalnega dinama. Njegova patentna prijava (leta 1866) je vsebovala opis naprave, ki je zelo podobna Jacobijevemu generatorju, le da so bili trajni magneti že nadomeščeni z vzbujevalnim navitjem – vzbujalnim elektromagnetom. Pred začetkom smo jedra magnetizirali z enosmernim tokom.

V začetku leta 1867 je imel izumitelj Werner Siemens predstavitve na Berlinski akademiji znanosti. Javnosti je predstavil generator, podoben generatorju Varley, imenovan »dinamo«. Avto je bil zagnan v motornem načinu, tako da so bila navitja polja magnetizirana. Avto se je nato spremenil v generator.

To je bila prava revolucija v razumevanju in oblikovanju električnih strojev. V Nemčiji se je začela široka proizvodnja Siemensovih dinamov - generatorjev enosmernega toka s samim vzbujanjem - prvih industrijskih dinamov.

Zasnova dinamov se je sčasoma spreminjala: Theophilus Gramm je istega leta 1867 predlagal obročasto armaturo, leta 1872 pa je glavni oblikovalec podjetja Siemens-Halske Gefner Alteneck predlagal bobnasto navijanje.

Tako bodo generatorji enosmernega toka dobili svojo končno obliko. V 19. stoletju s prehodom na izmenični tok so hidroelektrarne in termoelektrarne začele proizvajati izmenični tok z generatorji izmeničnega toka. Ampak to je čisto druga zgodba...

Glej tudi na to temo:

Andrej Povni