Первые электрогенераторы и принцип динамо Control Engineering Russia


Свежий номер

Подписка

Архив номеров
Поиск
О журнале
Реклама
Авторам ЧаВо
Контакты
Все Рынок Аппаратные средства Программные средства Промышленные сети Отраслевые решения Инновации
Проекты и внедрения Встраиваемые системы Промышленные компьютеры ПЛК Человеко-машинный интерфейс (HMI)
Industry 4.0 Интернет вещей
Первые
электрогенераторы и принцип динамо
Александр Микеров, д.т.н, проф. каф. Систем автоматического управления СПбГЭТУ «ЛЭТИ» -
a.mikerov@gmail.com
Опубликовано в номере: 
Control Engineering Россия Июнь 2016
PDF версия
В статье освещается начальный этап развития электромеханического способа
генерирования электроэнергии, завершившийся в середине XIX века созданием
динамомашин, идея самовозбуждения которых (принцип динамо) был использован и в ХХ
веке для объяснения механизма образования магнитного поля Земли.
Назад
 Реклама

АЛЕКСАНДР МИКЕРОВ, д.
т. н., проф. каф. систем
автоматического
управления СПбГЭТУ
«ЛЭТИ»
Рис. 1. Диск Фарадея
Рис. 2. Генератор Пикси
В предыдущих статьях
данного цикла
рассматривались первые
электрические двигатели,
созданные в начале XIX
века с питанием от
единственного известного
источника –
гальванической батареи [1
— 3]. Низкая
экономическая
эффективность такого
электрохимического
источника,
препятствующая замене паровых двигателей электрическими,
заставляла изобретателей искать другие, электромеханические
способы генерации электроэнергии. В данной статье отражен процесс создания
электрогенераторов постоянного тока, в результате которого было открыто явление
самовозбуждения за счет положительной обратной связи, называемое принципом динамо.
Первый электромеханический генератор был предложен Фарадеем в 1832 г. сразу после
открытия им закона электромагнитной индукции (рис. 1) [4, 5]. Диск Фарадея содержит: статор
в виде подковообразного магнита – 1 и медный диск (ротор) – 2, снабженный подвижными
контактами на оси и ободе.
При вращении диска в магнитном поле в нем наводится ЭДС постоянного знака,
вызывающая индукционные токи, текущие по правилу правой руки радиально, т. е. между
осью и ободом (в данном случае, снизу вверх). По правилу Ленца индукционные токи
создают магнитный поток, препятствующий потоку магнита, т. е. направленный вдоль оси
вращения диска. Это единственный известный униполярный генератор постоянного тока,
применяемый для выработки больших токов до сих пор. Остальные генераторы постоянного
тока являются, по существу, генераторами переменного тока с выпрямителем
(коммутатором) на выходе.
Первый генератор переменного тока был построен во
Франции мастером Ипполитом Пикси (Hippolyte Pixii) в
том же 1832 г. [4 — 7]. За свою короткую жизнь в 27 лет
Пикси создал много научных приборов, включая
дилатометрический термометр и вакуумный насос.
Генератор Пикси показан на рис. 2, где обозначены: 1 –
статор с двумя катушками, включенными
последовательно, 2 – ротор с постоянным магнитом, 3 –
щеточный коммутатор (выпрямитель). Силовые линии
вращающегося магнита пересекают обмотку катушек,
наводя в них ЭДС, близкую к гармонической. Идея
катушек и вращающегося магнита принадлежит
изобретателю, приславшему письмо Фарадею,
подписанное латинскими инициалами P.M. Вероятное
имя изобретателя – Фредерик Мак Клинток (Frederick Mc-
Clintock) – долгое время оставалось неизвестным [7].
Фарадей незамедлительно опубликовал это письмо в
научном журнале. Однако это устройство генерировало
переменный ток, тогда как в начале XIX века применялся только постоянный ток. Поэтому
Пикси по совету Ампера снабдил его щеточным коммутатором. Генератор Пикси
использовался Э. Х. Ленцем для доказательства открытого им в 1833 г. принципа
обратимости электрической машины. Однако еще долго двигатели и генераторы развивались
по отдельности.
При создании высоковольтного дистанционного взрывателя морских мин в 1842 г. [2] Якоби
предложил поместить магниты на статоре, а обмотку на роторе, что повысило компактность
генератора. Генератор Якоби представлен на рис. 3 [4 — 6], где обозначены: 1 – статор с