Cine a inventat dinamul?

Dinamul

V-ati intrebat vreodata cine a inventat dinamul? Cine a realizat un astfel de aparat care produce energie electrica? Ei bine, haideti sa aflam impreuna cine este inventatorul dinamului si cum functioneaza aceasta inventie.

Dinamul este un generator electric care produce curent continuu cu ajutorul unui comutator. Dinamurile au fost primele generatoare electrice capabile sa furnizeze energie industriala si fundatia pe care se sprijina multe alte dispozitive de conversie de energie electrica inclusiv motorul electric, alternatorul si convertorul rotativ. Dinamul foloseste bobine rotative din sarma si campuri magnetice pentru a converti rotatia mecanica in pulsari de curent continuu direct prin legea de inductie a lui Faraday.

Istoria dinamului

Primul generator electric a fost inventat de Michael Faraday in 1831, un disc de cupru ce se rotea intre polii unui magnet. Acesta nu era un dinam deoarece nu folosea un comutator. Totusi, discul lui Faraday a generat un voltaj foarte scazut deoarece avea o singura cale a curentului prin campul magnetic. Faraday si altii au aflat ca se pot produce voltaje mai mari si mai folositoare prin rasucirea de mai multe ori a sarmei pe bobina. Bobinarile puteau produce orice voltaj dorit prin schimbarea numarului de rasuciri, astfel au devenit o trasatura importanta in toate modelele de generatoare ulterioare, fiind nevoie de inventarea comutatorului pentru a produce curent continuu.

In 1827, maghiarul Anyos Jedlik a inceput experimentele cu dispozitive rotative electromagnetice pe care el le-a numit autorotoare electromagnetice. In prototipul sau al starter-ului electric cu un singur pol, partile stationare si cele rotative erau electromagnetice. Jedlik a formulat conceptul dinamului cu aproximativ sase ani inaintea lui Siemens si Wheatstone, dar nu a brevetat-o fiindca a crezut ca nu era primul care realizase asa ceva. Dinamul sau folosea, in locul magentilor permanenti, doi electromagneti amplasati in opozitie unul fata de celalalt pentru a induce campul magnetic in jurul rotorului. Tot atunci a descoperit si principiul de autoexcitare a dinamului.

Primul dinam bazat pe principiile lui Faraday a fost construit in 1832 de catre Hippolyte Pixii, un fabricant de instrumente francez. El a folosit un magnet permanent care era rotit de o manivela. Magnetul rotativ era pozitionat astfel ca polii sai sa treaca pe langa o bucata de fier invelita intr-o sarma izolata. Pixii a observat ca magnetul rotativ producea un puls de curent in sarma de fiecare data cand un pol trecea pe langa bobina. Totusi, polul nord si polul sud ai magnetului induceau curent in directii opuse. Pentru a converti curentul alternativ in curent continuu, Pixii a inventat un comutator, un cilindru metalic divizat pe arbore, cu doua contacte metalice elastice care presau cilindrul.

Aceste modele timpurii aveau o problema: curentul electric pe care il produceau constau dintr-o serie de pulsari de curent separate intre ele de o lipsa de curent, rezultand o un randament de putere scazut, iar producatorii de generatoare electrice de la acea vreme nu au inteles in intregime efectele negative grave ale golurilor de aer din circuitul magnetic. Antonio Pacinotti, un profesor de fizica italian, a rezolvat aceasta problema in jurul anului 1860 prin inlocuirea bobinei axiale cu doi poli cu una toroidala cu poli multipli, pe care a creat-o prin infasurarea continua cu sarma a unui inel de fier, conectat la comutator in mai multe puncte egal departate de pe inel, comutatorul fiind divizat in mai multe segmente. Asta insemna ca o parte din bobina trecea continuu pe langa magneti, “netezind” curentul.

Primele modele practice a unor dinamuri au fost anuntate independent si simultan de catre Dr. Werner Siemens si Charles Wheatstone. Pe 17 ianuarie 1867, Siemens a prezentat academiei din Berlin o “masinarie dinamo-electrica” (prima folosinta a termenului) care implica mai degraba bobine electromagnetice autoalimentate decat magneti permanenti pentru a crea un camp static. In aceasi zi cand aceasta inventie a fost prezentata Societatii Regale, Charles Wheatstone a scris o lucrare in care descria un model similar cu diferenta ca modelul lui Siemens, electromagnet statici erau in serie cu rotorul, iar in modelul lui Wheatstone erau in paralel. Folosirea electromagnetilor in detrimentul magnteilor permanenti cresteau foarte mult randamentul de putere a dinamului si au permis, pentru prima data, generarea de putere mare. Aceasta inventie a condus direct la primele folosinte industriale majore ale electricitatii. Spre exemplu, in anii 1870 Siemens a folosit dinamuri electromagnetici pentru a furniza energie furnale cu arc electric pentru productia metalelor sau a altor materiale.

Zenobe Gramme a reinventat modelul lui Pacinotti in 1871 cand proiecta primele centrale electrice comerciale, ce operau in Paris in anii 1870. Un alt avantaj al modelului lui Gramme era o cale mai buna pentru fluxul magnetic, prin umplerea spatiului ocupat de campul magnetic cu nuclee grele de fier si minimalizand golurile de aer dintre partile stationare si rotative. Dinamul lui Gramme era prima masinarie care a generat cantitati comerciale de putere pentru industrie. Alte imbunatatiri au fost realizate la inelul lui Gramme, dar conceptul de baza a unei bucle de sarma rotative infinite a ramas in centrul tuturor dinamurilor moderne.

Charles F. Brush a asamblat primul sau dinam in vara anului 1876 folosind o moara trasa de cai pentru a-l alimenta si a primit brevetul pe data de 24 aprilie 1877. Brush a inceput cu modelul de baza a lui Gramme unde sarma din partile si din interiorul inelului erau in afara zonei de efect a campului si se retinea prea multa caldura. Pentru a imbunatati modelul, armatura inelului a luat mai degraba forma unui disc decat a unui cilindru, iar electromagnetii din camp erau pozitionati pe lateralele discului si nu in jurul intregii circumferinte. Erau un numar de patru electromagneti, doi cu poli nordici si doi cu poli sudici, polii identici fiind opusi unii de ceilalti, pe fiecare parte a armaturii. In 1881 unul din dinamurile de la “Brush Electric Company” a fost raportat ca avea 226 de centimetri lungime, 71 de centimetri latime si 91.5 centimetri inaltime, cantarea aproximativ 2177 de kilograme si opera la viteze de aproximativ 700 de revolutii pe minut. Era considerat ca fiind cel mai mare dinam din lume la acea vreme. Acest dinam alimenta 40 de lumini arc si avea nevoie de 36 de cai putere pentru a functiona.

Dinamurile inca sunt folosite in aplicatii care folosesc voltaj redus, mai exact unde este nevoie de curent continuu de voltaj redus, unde un alternator cu un redresor de semiconductor este ineficient. Dinamurile actionate manual sunt folosite in radiouri cu ceas, lanterne alimentate manual, incarcatoare pentru telefoane mobile, si alte echipamente cu alimentare manuala folosite pentru reincarcarea bateriilor. Poate cel mai popular dinam inca folosit este dinamul de la bicileta care alimenteaza farul din fata si stopul bicicletei, dinamul fiind actionat prin miscarea rotilor bicicletei.

Acum ati aflat cine a inventat dinamul si cum functioneaza aceasta inventie. Speram ca acest articol vi-a satisfacut dorinta de cunoastere si vi-a imbogatit cunostintele.