Den enklaste dynamomaskinens diagram och beskrivning. Bitar av en prästs liv. Diagram över en strålkastare som drivs av en dynamo

En av de populära tekniska anordningarna är en cykeldynamo. Exakt vilka typer av denna enhet som finns, vad den används till och deras funktioner.

Typer av cykeldynamos

En cykeldynamo är en elektrisk generator som producerar energi för att driva elektriska apparater monterade på en cykel, såsom strålkastare eller en strömkälla för en navigator.

Idag används två typer av cykeldynamo flitigt, nämligen: flaskdynamo och navdynamo.

Oavsett typ genererar de båda elektrisk energi genom att rotera en magnet inuti en spole. Således, i cykeldynamos, är ankaret ett stationärt element och statorn roterar.

Denna art fick sitt namn på grund av dess yttre likhet med en vanlig flaska. Flaskdynamomaskinen för cyklar var den vanligaste i vårt land under Sovjetunionen. Det har obestridliga fördelar, som inkluderar:

• Lätt att installera och demontera;
• Möjlighet att stänga av;
• Lågt pris.

Samtidigt har flasktypen nackdelar som i vissa fall gör installationen oönskad eller till och med omöjlig. Dessa bör innehålla:

• Installation resulterar i utseendet av en asymmetrisk massa på gaffeln;
• Ökat ljud under drift;
• Relativt låg uteffekt;
• Motstånd mot rörelse;
• Minskad effektivitet under ogynnsamma väderförhållanden;
• Ökat däckslitage.

Alla de listade bristerna är förutbestämda av designegenskaper och utan grundläggande förändringar kan de inte elimineras.

Den andra typen, vars popularitet ständigt växer, är den så kallade dynamobussningen.

I detta fall är cykeldynamon strukturellt utformad som ett hjulnav. Utspänningen från sådana generatorer är cirka sex volt med en effekt på upp till två och ibland tre watt.

Alla fördelar med en sådan dynamo för en cykel bestäms av dess designfunktion. "Fördelarna" inkluderar:

• Helt tyst. Detta uppnås på grund av designen i form av ett nav för hjulet;
• Dynamon fungerar utan användning av friktion och påverkar därför inte slitaget på däck och andra delar;
• Fullt balanserad design eliminerar obalans på gaffeln;
• Hög effektivitet. Eftersom det inte finns några gnidningsytor kommer det inte att ske någon glidning under alla väderförhållanden;
• Fullständig isolering från cykelns stålkonstruktion elektrisk krets ledningar.

Dynamo-navet kan dock inte stängas av det fungerar konstant när det rör sig. Vissa experter anser att denna punkt är en nackdel, men objektivt sett, när lasten är avstängd, kommer dynamo inte att påverka hjulets rotationsfrihet, och därför kommer det att vara helt fel att betrakta oförmågan att stänga av som en nackdel . En annan punkt är den höga massan, även om detta med ideal balansering inte påverkar cykelns körprestanda så mycket att det blir märkbart i praktiken. Den enda allvarliga nackdelen är priset och komplexiteten i designen, såväl som det faktum att för att installera en sådan generator är det nödvändigt att sortera ut hela hjulet, och detta kräver utan tvekan vissa färdigheter och utbildning.

Så när du väljer en dynamo för din tvåhjuliga vän, kom ihåg säkerhet, pålitlighet och fokusera på dina ekonomiska möjligheter. Vilken typ av dynamik cykeln kommer att ha är naturligtvis upp till dig och ingen annan att bestämma.

Eftersom denna typ av generator blir allt populärare, låt oss titta på några av dess funktioner som du behöver känna till och förstå.

Först och främst, medan en flaskgenerator genererar elektrisk likström, genererar en cykelnavsdynamo växelspänning. Vad är skillnaden? Låt oss försöka lista ut det utan att gå för djupt in på elektrodynamiken.

Likström har poler: "plus" och "minus". Sådan ström flyter alltid i en riktning från plus till minus. Växelspänning har ingen polaritet. För att en vanlig glödlampa ska brinna spelar det ingen roll vilken ström det är, direkt eller växlande. Men för en LED-strålkastare är saker annorlunda: lysdioderna fungerar bara om strömmen är konstant och korrekt ansluten. Om du installerar ett dynamonav på en cykel måste du ansluta LED-strålkastaren genom en speciell likriktarbrygga. Detta kommer att vara relevant för alla energikonsumenter som drivs av en DC-källa.

Installation av navdynamo

Det finns inga svårigheter när du installerar en flaskgenerator, men en navgenerator för en cykel får dig att arbeta.

Först och främst, eftersom utformningen av en sådan generator själv tillhandahåller installation som en stödjande bussning, måste hjulet tas bort och helt demonteras. Ta först hand om en uppsättning förkortade stickor. Efter fullständig demontering, använd korta ekrar för att fästa fälgen vid navet. Försök att installera den jämnt och jämnt, gradvis dra åt ekrarna och dra åt den för att slutligen stärka fälgen. Då behöver du balansera och kolla efter runout och obalans.

Uppmärksamhet! I en flaskgenerator finns en minusströmförsörjning på kroppen. Dynamo-navet har ingen elektrisk kontakt med kroppen, så du kan göra de elektriska ledningarna helt isolerade eller använda en metallram som en av ledarna. Om en likriktarbrygga installeras ska ramen fästas efter den.

Jag gjorde denna friktionscykelgenerator för min cykel för att driva min ficklampa och bakljus. Jag hittade idén och mycket information för detta pedalgeneratorprojekt på Internet.

Jag köpte nyligen en cykel för att pendla till jobbet och runt staden, och bestämde mig för att av säkerhetsskäl behövde jag en lampa. Mitt frontljus drevs av 2 AA-batterier och bakljuset drevs av 2 AAA-batterier, instruktionerna sa att frontljuset skulle hålla i 4 timmar och bakljuset skulle hålla i 20 timmar i blinkande läge.

Även om det här är bra indikatorer kräver de ändå lite uppmärksamhet så att batterierna inte tar slut vid fel tidpunkt. Jag köpte den här cykeln för sin enkelhet, enkelhastigheten gör att jag bara kan hoppa på och gå, men att ständigt byta batterier blir dyrt och gör det svårt att använda. Genom att tillföra dynamik till cykeln kan jag ladda batterierna medan jag cyklar.

Steg 1: Samla reservdelar

Om du vill bygga en dynamomaskin med dina egna händer, behöver du några saker. Här är deras lista:

Elektronik:

1. 1x stegmotor - jag fick min från en gammal skrivare
2. 8 dioder - Jag använde en personlig kraftenhet som användes 1N4001
3. 1x Spänningsregulator – LM317T
4. 1x utvecklingskort med PCB
5. 2 motstånd - 150 Ohm och 220 Ohm
6. 1x radiator
7. 1x batterikontakt
8. Solid tråd
9. Isoleringstejp

Mekaniska delar:

• 1x Bike Reflector Holder - Jag tog bort denna från cykeln när jag kopplade in lamporna.
• Aluminium hörnämne, du behöver en bit ca 15 cm lång
• Små muttrar och bultar - jag använde skrivarskruvar och några andra begagnade delar
• Litet gummihjul - fästs på stegmotorn och skaver mot hjulet när det roterar.

Verktyg:

• Dremel – Det är inte helt nödvändigt, men det gör ditt liv mycket enklare.
• Borrar och bits
• Fil
• Skruvmejslar, skiftnycklar
• En brödbräda för att testa kretsen innan du sätter allt på cykeln.
• Multimeter

Steg 2: Skapa en krets

Visa ytterligare 10 bilder

Låt oss göra ett diagram över en dynamo för en cykel. Det är en bra idé att testa allt innan du löder ihop allt, så jag monterade först hela kretsen på en breadboard utan lödning. Jag började med motorkontakten och dioderna. Jag lödde loss kontakten från skrivarens kretskort. Genom att placera dioderna i denna orientering ändras växelströmmen som kommer från motorn till DC (likriktar den).

Stegmotorn har två spolar och du måste se till att varje spole är ansluten till samma uppsättning diodbanker. För att ta reda på vilka ledningar från motorn som är anslutna till samma spole behöver du bara kontrollera kontakten mellan ledningarna. Två ledningar är anslutna till den första spolen och två till den andra spolen.

När kretsen är monterad på en brödbräda utan löd, testa den. Min motor producerade upp till 30 volt under normal cykling. Det är en 24V stegmotor, så dess effektivitet verkar rimlig för mig.

Med spänningsregulatorn installerad var utspänningen 3,10 volt. Motstånd styr utspänningen, och jag valde alternativen 150 och 220 ohm för att producera 3,08 volt. Kolla in den här LM317 spänningskalkylatorn för att se hur jag beräknade mina siffror.

Nu ska allt lödas fast tryckt kretskort. För att göra snygga anslutningar använde jag litet lod. Den värms upp snabbare och ger en bättre anslutning.

I .Pdf-filen hittar du hur allt är anslutet på PCB:n. De böjda linjerna är ledningarna och de korta svarta raka linjerna är där du behöver löda byglarna.

Filer
Filer

Steg 3: Installera motorn

Motorfästet var tillverkat av en aluminiumvinkel och ett reflektorfäste. För att montera motorn borrades hål i aluminiumet. Ena sidan av hörnet skars sedan ut för att ge plats åt hjulet.

Hjulet fästes genom att linda tejp runt motoraxeln tills anslutningen var tillräckligt tät för att trycka hjulet direkt på tejpen. Denna metod fungerar bra, men den behöver förbättras i framtiden.

När motorn och hjulet väl var fästa på aluminiumet hittade jag en bra plats på ramen för att montera allt. Jag fäste ämnet på sadelröret. Min cykels ram är 61cm, så området där generatorn är monterad är ganska stor jämfört med mindre cyklar. Hitta den bara på din cykel det bästa stället för installation av en generator.

När jag hittade en lämplig plats gjorde jag märken för aluminiumfästet med reflektorfästet installerat så att det kunde skäras till. Jag borrade sedan hål i fästet och aluminium och monterade strukturen på cykeln.

Jag avslutade monteringen av 12 volts cykelgeneratorn genom att fästa projektlådan på ett aluminiumfäste med två stolpar.

Steg 4: Anslut kablarna

Cykeldynamon är monterad, nu är det bara att koppla kablarna till glödlamporna. Jag tryckte ändarna av ledningarna förbi batteripolerna till strålkastaren och borrade sedan ett hål i strålkastarhuset för att mata ledningarna igenom. Ledningarna kopplades sedan till batterikontakten. Du måste också göra hål i projektlådan för ledningarna.

Ris. 1. Farade skiva jag

Tidigare artiklar i denna serie undersökte de första elektriska motorerna, skapade i början av 1800-talet, drivna av den enda kända källan - galvaniskt batteri. Den låga ekonomiska effektiviteten hos en sådan elektrokemisk källa, som förhindrar att ångmaskiner ersätts med elektriska, tvingade uppfinnarna att leta efter andra, elektromekaniska metoder för att generera elektricitet. Den här artikeln återspeglar processen att skapa DC-elektriska generatorer, som ett resultat av vilket fenomenet självexcitering på grund av positiv feedback, kallad dynamoprincipen, upptäcktes.

Den första elektromekaniska generatorn föreslogs av Faraday 1832 omedelbart efter hans upptäckt av lagen om elektromagnetisk induktion (Fig. 1). Faraday-skivan innehåller: en stator i form av en hästskomagnet - 1 och en kopparskiva (rotor) - 2, utrustad med rörliga kontakter på axeln och kanten.

När en skiva roterar i ett magnetfält induceras en emk med konstant tecken i den, vilket orsakar inducerade strömmar, flytande radiellt enligt högerregeln, dvs mellan axeln och fälgen (i detta fall, från botten till toppen). Enligt Lenz regel skapar inducerade strömmar ett magnetiskt flöde som motverkar magnetens flöde, d.v.s. riktat längs skivans rotationsaxel. Detta är den enda kända unipolära DC-generatorn som fortfarande används för att generera stora strömmar. De återstående DC-generatorerna är i huvudsak AC-generatorer med en likriktare (kommutator) vid utgången.

Ris. 2. Pixie Generator

Den första växelströmsgeneratorn byggdes i Frankrike av mästaren Hippolyte Pixii samma år 1832. Under sitt korta liv på 27 år skapade Pixie många vetenskapliga instrument, inklusive en dilatometrisk termometer och en vakuumpump. Pixie-generatorn visas i fig. 2, där de anges: 1 – stator med två spolar kopplade i serie, 2 – rotor med permanentmagnet, 3 – borstkommutator (likriktare). Kraftledningarna i en roterande magnet korsar spolarnas lindning och inducerar en EMF i dem som är nära harmonisk. Idén med spolarna och den roterande magneten tillhör uppfinnaren, som skickade ett brev till Faraday, undertecknat med de latinska initialerna P.M. Det troliga namnet på uppfinnaren, Frederick Mc-Clintock, förblev okänt under lång tid. Faraday publicerade omedelbart detta brev i en vetenskaplig tidskrift. Denna anordning genererade dock växelström, medan i början av 1800-talet endast likström användes. Därför utrustade Pixie, på inrådan av Ampere, honom med en borstkommutator. Pixie-generatorn användes av E. H. Lenz för att bevisa principen om reversibilitet för en elektrisk maskin, upptäckt av honom 1833. Men under lång tid utvecklades motorer och generatorer separat.

När han skapade en högspänningssäkring för sjöminor 1842 föreslog Jacobi att man skulle placera magneter på statorn och lindningen på rotorn, vilket ökade generatorns kompakthet. Jacobi-generatorn visas i fig. 3, där de anges: 1 – stator med två permanentmagneter, 2 – axel, 3 – ankare (rotor med lindning), 4 – kommutator, 5 – multiplikator, d.v.s. en uppväxling för att öka rotorhastigheten.

Ris. 3. Jacobi generator

Generatorn som den engelske ingenjören Frederick Holmes föreslog för att driva ljusbågslampan han patenterade hade en liknande design. För serieproduktion av generatorer skapades Alliance-företaget 1856. Generatorvyn visas i fig. 4, där: 1 – stator med permanentmagneter; 2 - rotor med lindning (armatur); 3 – centrifugalregulator, 4 – borstväxlingsmekanism.

Den använde en Watt centrifugalregulator för att automatiskt bibehålla utspänningen genom att flytta borstarna från neutral när belastningsströmmen ändrades, vilket kompenserade ankarreaktionen. Generatorn hade 50 permanentmagneter och utvecklade en effekt på 10 hk. väger upp till 4 ton. Totalt producerades mer än 100 Alliance-generatorer som användes, förutom ljusbågsstrålkastare till fyrar, vid elektroformning.

Ris. 4. Generator "Alliance"

I drift har maskiner med permanentmagneter upptäckt den obehagliga nackdelen med en minskning av utspänningen på grund av den gradvisa avmagnetiseringen av magneter från vibrationer och åldrande. En annan nackdel med excitation från permanentmagneter var oförmågan att reglera deras magnetiska flöde för att stabilisera den genererade spänningen. För att bekämpa dessa brister föreslogs det att använda elektromagnetisk excitation, vilket dessutom, som noterats i artikeln, säkerställer större kompaktitet. Således fick den framgångsrike engelske uppfinnaren Henry Wilde ett patent 1864 på en generator med en separat lågeffekt permanentmagnetmagnet monterad på en gemensam axel med generatorn. Wilde hade ingen universitetsutbildning och började sin karriär som mekanikerlärling, men han lyckades etablera produktionen av sina generatorer för galvanisering. Det blev dock klart att närvaron av permanentmagneter i generatorer var ett allvarligt hinder för utvecklingen av telegrafi och elektrisk belysning.

En grundläggande lösning på problemet dök upp efter upptäckten av möjligheten till självexcitering av generatorer, som Siemens kallade den dynamoelektriska principen eller dynamoprincipen. Tanken med självexcitering är att - som visas i fig. 5 - det initiala excitationsflödet vid start av maskinen skapas av restmagnetiseringen av magnetkretsen, där generatorspänningen tas bort från ankarlindningen I och maskinen exciteras antingen av lindningen OB1 ansluten i serie med lasten R n, eller genom att linda OB2 parallellkopplad med ankaret genom ett inställningsmotstånd R(så kallad shunt-excitering). Därefter ökar excitationsflödet på grund av positiv återkoppling från den genererade strömmen.

Ris. 5. Självexciterad generatorkrets

En av de första som påpekade möjligheten av självexcitering av en generator i ett patent från 1854 var den danske ingenjören och arrangören av järnvägskommunikation, S?ren Hjorth. Men av rädsla för svagheten i kvarvarande magnetisering, kompletterade han generatorn med permanentmagneter. Denna Hiort-generator implementerades aldrig. Oberoende av Hiorth uttrycktes idén om självexcitation 1856 av professorn vid universitetet i Budapest Anies Jedlik (?nyos Jedlik). Han föreslog också en av de första elmotorerna, som beskrivs i artikeln. Yedlik patenterade dock inte sina uppfinningar och publicerade information om dem mycket sparsamt, så hans innovativa förslag gick obemärkt förbi.

I praktiken realiserades idén om självexcitering bara tio år senare samtidigt av flera uppfinnare. I en patentansökan i december 1866 föreslog en engelsk telegrafföretagares ingenjör och Faradays student, Samuel Alfred Varley, en generatorkrets som liknade Jacobi-generatorn, i vilken dock excitationslindningen ersatte permanentmagneter. Generatorkretsen visas i fig. 6, där: 1 – magnetiseringselektromagneter, 2 – ankare, 3 – kommutator, 4 – extra inställningsmotstånd. Innan start magnetiserades excitationskärnorna med likström.

Ris. 6. Varley Generator

En månad senare, i januari 1867, presenterades en rapport av den berömde tyske uppfinnaren och industrimannen Werner Siemens vid Berlins vetenskapsakademi med detaljerad beskrivning självexciterad generator, som han kallade en dynamo. Innan start slogs generatorn på som en motor för att magnetisera exciteringen. Därefter etablerade Siemens en bred industriell produktion av sådana generatorer i Tyskland.

I februari samma år 1867 patenterade och demonstrerade den berömde engelske fysikern Charles Wheatstone en shunt-exciterad generator (fig. 5). Ägaren till en musikinstrumentverkstad, som tog över verksamheten efter sin far, senare professor King's College King's College London, Wheatstone är också känd för sina uppfinningar av resistansmätningsmetoden (Wheatstone bridge), den enfasiga synkrona elmotorn, konsertinamusikinstrumentet, stereoskopet, kronoskopet (elektriskt stoppur) och en förbättrad form av Schilling telegraf.

En diskussion uppstod i pressen om prioriteringen av denna tekniska lösning, vilket även Wilde och Hiort hävdade. Det bör noteras att det finns tre typer av prioritet: vetenskaplig, patent och industriell. Vetenskaplig prioritet tillhör den vetenskapsman som först publicerade eller offentligt demonstrerade någon enhet, effekt eller teori. Industriell prioritet tillhör den person eller det företag som först etablerade produktionen av en produkt och dess utbredda introduktion. Till exempel, i upptäckten av radio tillhör den vetenskapliga prioritet Popov, och patent och industriell prioritet tillhör Marconi. När det gäller den självexciterade generatorn, bör patentprioritet erkännas för Varley, vetenskaplig prioritet för Jedlik och Siemens, och industriell prioritet för. Siemens. Wheatstone har prioritet i en speciell, om än mycket viktig, teknisk lösning - shuntexcitering.

Ytterligare förbättringar av dynamos egenskaper associerades med en förändring i designen av dess armatur genom användningen av en ringarmatur 1867 av den belgiske elektrikeringenjören Zenobe Gramme, och sedan införandet av trumlindning, föreslagen 1872 av Hefner Alteneck , det ledande designerföretaget Siemens-Halske. Därefter tog elmotorer och generatorer praktiskt taget sin moderna form. Men i slutet av 1800-talet, på grund av det utbredda införandet av växelströmssystem, genererades huvuddelen av elektriciteten vid vatten- och värmekraftverk redan av växelströmsgeneratorer.

Ris. 7. Geodynamo modell

När det gäller själva dynamoprincipen, kom man ihåg den igen på 1900-talet för att förklara orsakerna till jordmagnetism, som Einstein 1905 kallade ett av den tidens fem huvudmysterier inom fysiken. Hittills har inget definitivt svar erhållits, bekräftat av datormodellering eller fysiska experiment, men den mest populära teorin kallas hydromagnetisk dynamo (geodynamo). Sedan William Gilberts tid (slutet av 1500-talet) har det konstaterats att jorden är en gigantisk magnet, vars kraftlinjer är riktade från sydpolen till norr. Enligt Maxwells ekvationer kan magnetiska flöden endast skapas av strömmar, så det var naturligt att anta att jorden är en elektromagnet, vars strömmar flyter i plan parallellt med ekvatorn, och kärnan är jordens fasta ferromagnetiska kärna , visad i fig. 7, med den antagna vertikala placeringen av jordens rotationsaxel. Denna järn-nickelkärna (1) med en diameter på cirka 1200 km är omgiven av ett flytande skal (2) av samma metaller 2300 km tjockt, följt av bergarter av jordmanteln och jordskorpan.

Om vi ​​antar att på grund av jordens rotation (3) bildas koncentriska flöden i kärnans vätskeskal i plan parallella med ekvatorn (visas inte i figuren), så kan strömmar induceras i dem på grund av skärning av fältlinjer (4) av det magnetiska flödet från den solida kärnan - som i en Faraday-generator. Men en fast kärna kan i grunden inte magnetiseras, eftersom dess temperatur, orsakad av termonukleära reaktioner, är över 5000 o C (som på solens yta), och alla ferromagnetiska material förlorar sina magnetiska egenskaper över Curie-punkten (cirka 750 o) C). Dessutom kunde forskare inte ge en rimlig förklaring till bildandet av sådana koncentriska strömmar. Därför har en mer komplex modell som kallas konvektiv geodynamo nu antagits.

Yttemperaturen på den flytande kärnan vid gränsen till manteln (5) är ungefär 600 o C lägre än temperaturen på den fasta kärnan, vilket orsakar radiella konvektiva flöden av vätska (6), som under inverkan av Kariolis-krafter orsakade genom jordens rotation, vrids till virvlar (7), rotationsaxel som sammanfaller med jordens rotationsaxel. Vidare, i dessa vätskevirvlar, liknande en Faraday-skiva, induceras strömmar som skapar magnetiska flöden (4) längs jordens rotationsaxel.

Mer komplex är frågan om den initiala bildandet av jordens magnetfält. 1919 föreslog den irländska fysikern och matematikern Joseph Larmor, en examen från Cambridge University, en av skaparna av elektronteorin och grundarna av den relativistiska teorin, idén om självexcitering, liknande processen i en dynamo , för att lösa det. Den nödvändiga initiala magnetiseringen av jordens mantel kan orsakas av solens magnetfält riktat längs rotationsaxeln. Sedan, på grund av den positiva återkopplingsmekanismen i vätskevirvlarna, ökade strömmarna som magnetiserade manteln gradvis tills lokal uppvärmning av vätskekärnan på grund av ohmska förluster började förstöra konvektiva flöden och jordens magnetfält antog en stabil modern nivå.

Nu går mycket digital utrustning sönder, datorer, skrivare, skannrar. Tiden är så här - det gamla ersätts av det nya. Men utrustning som har misslyckats kan fortfarande tjäna, men inte allt, men vissa delar av det säkert.
Till exempel används stegmotorer av olika storlekar och krafter i skrivare och skannrar. Faktum är att de inte bara kan fungera som motorer utan också som strömgeneratorer. I själva verket är detta redan en fyrfasig strömgenerator. Och om du applicerar även ett litet vridmoment på motorn, kommer en betydligt högre spänning att visas vid utgången, vilket är tillräckligt för att ladda lågeffektsbatterier.
Jag föreslår att göra en mekanisk dynamo ficklampa från en stegmotor på en skrivare eller skanner.

Att göra en ficklampa

Det första du behöver göra är att hitta en passande liten stegmotor. Men om du vill göra en ficklampa större och kraftfullare, ta en stor motor.

Sedan behöver jag en kropp. Jag tog den klar. Du kan ta tvålkoppar, eller till och med limma fodralet själv.

Vi gör ett hål för stegmotorn.

Vi installerar och provar stegmotorn.

Från en gammal ficklampa tar vi frontpanelen med reflektorer och lysdioder. Naturligtvis kan du göra allt detta själv.

Vi skär ut ett spår för strålkastaren.

Vi installerar en armatur från en gammal ficklampa.

Vi gör en utskärning för knappen och installerar den i spåret.

I det fria området placerar vi brädet som de elektroniska komponenterna ska placeras på.

Ficklampa elektronik

Schema

För att lysdioder ska lysa behöver de konstant ström. Generatorn producerar växelström, så det behövs en fyrfaslikriktare som samlar ström från alla motorlindningar och koncentrerar den i en krets.

Därefter kommer den resulterande strömmen att ladda batterierna, vilket kommer att lagra den resulterande strömmen. I princip kan du klara dig utan batterier - med en kraftfull kondensator, men då kommer glöden bara att dyka upp i det ögonblick som generatorn vrids.
Även om det finns ett annat alternativ - att använda en jonistor, kommer det att ta lång tid att ladda den.
Vi monterar brädan enligt diagrammet.

Alla delar av ficklampan är klara för montering.

Lykta dynamo montering

Vi fäster brädan med självgängande skruvar.

Vi installerar stegmotorn och löder dess ledningar till kortet.

Vi ansluter ledningarna till strömbrytaren och strålkastaren.

Här är den nästan monterade lyktan med alla delar.

Före seklet började DC-generatorer kallas dynamoer - de första industriella generatorerna, som senare ersattes av växelströmsgeneratorer, lämpliga för omvandling genom transformatorer och extremt bekväma för överföring över långa avstånd med mindre förluster.

Idag syftar ordet "dynamo" vanligtvis på små cykelgeneratorer (för strålkastare) eller handgeneratorer (för vandringsfickor). När det gäller industriella generatorer är alla idag växelströmsgeneratorer. Låt oss dock komma ihåg hur de första dynamoerna utvecklades och förbättrades.

Det första exemplet på en likströmsgenerator, eller unipolär dynamo, föreslogs redan 1832 av Michael Faraday, när han precis hade upptäckt fenomenet elektromagnetisk induktion. Det var den så kallade "Faraday-skivan" - den enklaste likströmsgeneratorn. Statorn i den var en hästskomagnet, och rotorn var en manuellt roterad kopparskiva, vars axel och kant var i kontakt med de strömsamlande borstarna.

När skivan roterades inducerades en EMF i den del av skivan som korsade det magnetiska flödet mellan statormagnetens poler, vilket ledde, om kretsen mellan borstarna var stängd för belastningen, till uppkomsten av en radiell ström i disken. Liknande unipolära generatorer används än idag där stora likströmmar utan likriktning krävs.

Växelströmsgeneratorn byggdes först av fransmannen Hippolyte Pixie, detta hände samma 1832. Dynamons stator innehöll ett par spolar kopplade i serie, rotorn var en hästskoformad permanentmagnet, och designen inkluderade även en borstkommutator.

Magneten roterade, korsade spolens kärnor med magnetiskt flöde och inducerade en harmonisk EMF i dem. Och den automatiska omkopplaren tjänade till att likrikta och producera en konstant pulserande ström i lasten.

Senare, 1842, föreslog Jacobi att man skulle placera magneter på statorn och lindningen på rotorn, som också skulle rotera genom en växellåda. Detta kommer att göra generatorn mer kompakt.

År 1856, för att driva Frederick Holmes seriebågslampor (dessa lampor användes i fyrstrålkastare), föreslog Frederick Holmes själv en generatorkonstruktion som liknade Jacobi-generatorn, men kompletterad med en Watt centrifugalregulator för att hålla lampspänningen konstant vid olika belastningar strömmar, vilket uppnåddes genom att borstarna flyttades automatiskt.

Under tiden hade maskiner med permanentmagneter en betydande nackdel - magneterna förlorade sin magnetisering med tiden och försämrades av vibrationer, som ett resultat av att spänningen som genererades av maskinen blev lägre och lägre med tiden. I detta fall kunde magnetiseringen inte kontrolleras för att stabilisera spänningen.

Idén med elektromagnetisk excitation kom som en lösning. Idén kom till den engelske uppfinnaren Henry Wilde, som 1864 patenterade en generator med en permanentmagnet-exciterare - magnetiseringsmagneten var helt enkelt monterad på generatoraxeln.

Senare kommer en verklig revolution inom generatorer att göras av den tyske ingenjören Werner Siemens, som kommer att upptäcka den sanna dynamoelektriska principen och sätta produktionen av nya DC-generatorer i drift.

Principen för självexcitering är att använda restmagnetiseringen av rotorkärnan för att starta excitation, och sedan, när generatorn är exciterad, använd belastningsströmmen som en magnetiseringsström, eller slå på en speciell excitationslindning, som drivs av den genererade ström parallellt med lasten. Som ett resultat, positivt Respons kommer att leda till en ökning av det magnetiska excitationsflödet som genereras av strömmen.

Bland de första att notera principen om självexcitering, eller dynamoelektrisk princip, är den danske ingenjören Søren Hiort. Han nämnde i sitt patent från 1854 möjligheten att använda remanent magnetisering för att realisera fenomenet elektromagnetisk induktion för att erhålla generering, men av rädsla för att det remanenta magnetiska flödet inte skulle vara tillräckligt, föreslog Hiort att komplettera dynamodesignen med permanentmagneter. Denna generator kommer aldrig att implementeras.

Senare, 1856, skulle Anies Jedlik, en medlem av Ungerska vetenskapsakademin, uttrycka en liknande idé, men han skulle aldrig patentera någonting. Bara 10 år senare praktiserade Samuel Varley, en elev av Faraday, principen om en självspännande dynamo. Hans patentansökan (1866) innehöll en beskrivning av en anordning mycket lik en Jacobi-generator, endast permanentmagneterna hade redan ersatts av en excitationslindning - excitationselektromagneter. Innan starten magnetiserades kärnorna med likström.

I början av 1867 höll uppfinnaren Werner Siemens presentationer vid Berlins vetenskapsakademi. Han presenterade för allmänheten en generator som liknar Varley-generatorn, kallad en "dynamo". Bilen startades i motorläge så att fältlindningarna magnetiserades. Bilen förvandlades sedan till en generator.

Detta var en verklig revolution i förståelsen och designen av elektriska maskiner. I Tyskland började en bred produktion av Siemens dynamos - självexciterade likströmsgeneratorer - de första industriella dynamos.

Utformningen av dynamos förändrades över tiden: Theophilus Gramm föreslog samma 1867 en ringarmatur och 1872 föreslog chefsdesignern för Siemens-Halske-företaget, Gefner Alteneck, trumlindning.

Så här kommer DC-generatorerna att ta sin slutgiltiga form. På 1800-talet, med övergången till växelström, började vattenkraftverk och värmekraftverk producera växelström med hjälp av växelströmsgeneratorer. Men det är en helt annan historia...

Se även om detta ämne:

Andrey Povny