Динамо — электрическая машина¶
Динамо — электрическая машина, преобразующая механическую энергию в энергию электрического тока постоянного или переменного тока (динамо-машина переменного тока также называется альтернатором). Термин происходит от греческого слова «dynamis» (сила). В широком употреблении словом «динамо» обозначают также электрогенераторы в целом, велосипедные и автомобильные генераторы, а в спорте — московское спортивное общество «Динамо».
¶История
Принцип работы динамо-машины основан на явлении электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем в 1831 году. Первые практические генераторы были созданы в 1860-х годах: итальянский физик Антонио Пачинотти в 1860 году построил модель машины с кольцевым якорем, а бельгийский изобретатель Зеноб Грамм в 1870 году запатентовал коммерчески успешную динамо-машину. Машина Грамма стала первой генераторной машиной, пригодной для промышленного применения и способной вырабатывать постоянный ток.
В России работы по созданию электрических машин велись с 1870-х годов. Русский электротехник Никола́с Бенардос и Александр Лодыгин разрабатывали электрические устройства, а в 1880-е годы в России появились первые динамо-машины отечественного производства. Особую роль в развитии электротехники сыграл Павел Яблочков, создавший дуговой светильник и работавший над созданием генераторов для освещения.
¶Устройство и принцип работы
Классическая динамо-машина постоянного тока состоит из двух основных частей: неподвижной части (статора) и вращающейся части (ротора, или якоря). Статор создаёт магнитное поле с помощью постоянных магнитов или обмотки возбуждения. Ротор, размещённый в магнитном поле, приводится во вращение механическим приводом (двигателем внутреннего сгорания, водяным колесом, ветряным ротором и т. д.). При вращении ротора в магнитном поле в его обмотках индуцируется электродвижущая сила (ЭДС), и на выходных клеммах машины появляется напряжение.
Для получения постоянного тока применяется коллектор — механический выпрямитель, состоящий из изолированных медных пластин, закреплённых на валу. Коллектор с помощью щёток коммутирует обмотку якоря так, чтобы на выходе машины ток имел постоянное направление. В современных динамо-машинах постоянного тока коллектор нередко заменяют электронными выпрямителями.
Основные параметры динамо-машины:
- Номинальная мощность — максимальная мощность, которую машина может длительно отдавать;
- Напряжение — напряжение на выходе при номинальной нагрузке;
- Частота вращения — обороты вала в минуту;
- КПД — отношение электрической мощности на выходе к механической мощности на входе (у современных машин достигает 90–97 %).
¶Виды динамо-машин
По типу вырабатываемого тока различают:
- Динамо постоянного тока — с коллекторным узлом, обеспечивающим постоянное направление тока;
- Динамо переменного тока (альтернатор) — без коллектора, вырабатывающее переменный ток; именно альтернаторы используются в большинстве современных электростанций;
- Универсальные машины — способные работать как в режиме генератора, так и в режиме электродвигателя.
По типу возбуждения динамо делятся на машины с независимым возбуждением (обмотка статора питается от внешнего источника), самовозбуждения (обмотка питается от собственного выхода машины) и с постоянными магнитами.
¶Применение
Динамо-машины являются основой электроэнергетики: практически все электростанции мира — гидро-, тепло-, атомные, ветровые — оснащены генераторами-альтернаторами, преобразующими механическую энергию турбин в электрическую. В транспорте динамо-машины применяются для зарядки аккумуляторов и питания бортовой сети: в автомобилях, велосипедах, мотоциклах, тепловозах, самолётах. Велосипедное динамо — бутылочное, втулочное или роликовое — вырабатывает ток для освещения велосипеда при его движении.
В электроинструментах, бытовой технике и промышленном оборудовании динамо-машины работают в паре с двигателями, образуя электроприводы. Динамо-машины постоянного тока исторически применялись в трамваях, троллейбусах и электровозах, хотя в современном транспорте они вытеснены асинхронными и синхронными двигателями с частотным управлением.
¶Спортивное общество «Динамо»
В России и странах СНГ слово «динамо» широко известно как название спортивного общества, основанного в 1923 году в Москве по инициативе Феликса Дзержинского. Всесоюзное физкультурно-спортивное общество «Динамо» объединяло спортсменов, работников органов внутренних дел и госбезопасности. Под эгидой общества работают футбольные, хоккейные, баскетбольные и другие спортивные клубы, крупнейшие из которых — московские «Динамо» (футбол, хоккей), Санкт-Петербурга, Тбилиси, Киева, Минска. Спортивные клубы «Динамо» традиционно считаются одними из старейших и титулованных в российском и постсоветском спорте.
¶Интересные факты
- Слово «динамо» является сокращением от «динамо-машина», что в переводе с греческого означает «машина силы».
- Первые динамо-машины имели крайне низкий КПД — менее 50 %, и значительная часть энергии терялась в виде тепла.
- Велосипедное динамо нагружает колесо и увеличивает сопротивление качению примерно на 2–5 %, что ощущается при движении.
¶Источники
- Большая советская энциклопедия, статья «Динамо-машина»
- Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
- Гончаров Н. И. «Курс электротехники», учебное пособие
- Русский биографический словарь, статьи об Н. Н. Бенардосе и П. Н. Яблочкове