Кіріспе
Бірқалыпты ток өндіретін электр генераторы Грамм машинасы, Грамм сақинасы, Грамм магниті немесе Грамм динамосы - бірқалыпты ток өндіретін электр генераторы, оның бельгиялық өнертапқышы Зеноб Грамм есімімен аталған және динамо немесе магнит ретінде салынған. Бұл өнеркәсіп үшін коммерциялық масштабта электр қуатын өндірген алғашқы генератор болды. Антонио Пачинотти 1860 жылы ойлап тапқан машинадан шабыт алған Грамм сым оралған сақина (Грамм сақинасы) түріндегі жаңа индукциялық роторды әзірледі және бұл аппаратты 1871 жылы Париждегі Ғылым академиясына көрсетті. XIX ғасырдағы электр машиналарында танымал болғанымен, Грамм орамасының принципі енді қолданылмайды, өйткені ол өткізгіштерді тиімсіз пайдаланады. Сақинаның ішкі жағындағы орама бөлігі ағынды бөлемейді және машинадағы энергияны түрлендіруге ықпал етпейді. Бұрау үшін барабанның тең арматурасы сияқты екі есе көп айналымдар мен екі есе көп коммутаторлы сымдар қажет.
A Gramme machine, Gramme ring, Gramme magneto, or Gramme dynamo is an electrical generator that produces direct current, named for its Belgian inventor, Zénobe Gramme, and was built as either a dynamo or a magneto. It was the first generator to produce power on a commercial scale for industry. Inspired by a machine invented by Antonio Pacinotti in 1860, Gramme was the developer of a new induced rotor in form of a wire wrapped ring (Gramme ring) and demonstrated this apparatus to the Academy of Sciences in Paris in 1871. Although popular in 19th century electrical machines, the Gramme winding principle is no longer used since it makes inefficient use of the conductors. The portion of the winding on the interior of the ring cuts no flux and does not contribute to energy conversion in the machine. The winding requires twice the number of turns and twice the number of commutator bars as an equivalent drum wound armature.
Сипаттама
Грамм машинасы жұмсақ темірден жасалған айналушы сақинаның айналасына оралған арматуралы арматуралы арматураны қолданды. Орамдар қатарлап қосылған, ал әр жұптың арасындағы түйіспе екі щетка жүретін коммутатормен байланысты. Тұрақты магниттер жұмсақ темір сақинаны магниттейді, бұл магнит өрісін шығарады, ол арматура айналғанда катушкалар арқылы айналады. Бұл арматураның қарама-қарсы жағындағы екі катушкада кернеуді тудырады, оны щеткалар алады. Бұрынғы электромагниттік машиналар бір немесе екі электромагниттің полюстеріне жақын магнитті өткізді немесе статикалық магнит өрісі ішінде қос Т арматураларға оралған айналған орамдарды айналдырды, бұл DC-нің қысқаша шиналарын немесе импульстерін пайда етіп, орташа қуаты төмен, тұрақты шығыс емес, орташа қуаты жоғары шығыс болды. Грамм сақинасының арматурасында бірнеше катушкадан артық болса, пайда болған кернеу толқынының формасы іс жүзінде тұрақты, осылайша тікелей токпен қамтамасыз етуді тудырады. Бұл машинаға тек магнит өрісін өндіретін электромагниттер ғана қажет.
Қазіргі заманғы электр қозғалтқышының ашылуы
1873 жылы Венадағы өнеркәсіптік көрмеде Грамм осы құрылғыны тұрақты кернеумен қоректендірген жағдайда электр қозғалтқышы ретінде әрекет ететінін байқаған. Граммның серіктесі Ипполит Фонтен Грамм машинасының терминалдарын электр қуатын өндіретін басқа динамоға абайсызда қосып, оның білігі айнала бастады. Грамм машинасы - ойыншық немесе зертханалық қызығушылықтан артық пайдасы бар алғашқы қуатты электр қозғалтқышы. Бүгінгі таңда осы конструкцияның кейбір элементтері барлық дерлік DC электр қозғалтқыштарының негізін құрайды. Грамм бірнеше ауыстырмалы контактілерді бірнеше ауыстырмалы катушкалармен және сақиналы арматураны пайдаланудың жаңашылдығын пайдаланды, бұл бұрынғы динамоларды жақсарту және үлкен көлемдегі электр құрылғыларын дамытуға көмектесті. Электр қозғалтқыштарының бұрынғы үлгілері өте тиімді емес еді, өйткені олардың роторларының айналу кезінде үлкен немесе өте үлкен ауа саңылаулары болды. Ұзын ауа саңылаулары әлсіз күштерді тудырады, нәтижесінде төмен айналым күші пайда болады. Сент-Луис моторы деп аталатын құрылғы (ғылыми жабдықтау үйлерінен әлі де қол жетімді), бірақ бұл мақсатта емес, бұл үлкен тиімсіздікті анық көрсетеді және шынайы моторлардың қалай жұмыс істейтіндігі туралы студенттерді қатты адастырады. Бұл ертедегі тиімді емес конструкциялар магниттердің ферромагниттік материалдарды (мысалы, темір мен болат) қандай да бір қашықтықтан қалай тартатынын байқауға негізделген. XIX ғасырда электр инженерлері кішкентай ауа саңылауларының маңыздылығын білуге бірнеше онжылдықтар қажет болды. Алайда Грамм сақинасының ауа аралығы салыстырмалы түрде аз, бұл оның тиімділігін арттырады. (Жоғарыдағы суретте үлкен дөңгелек тәрізді бөлік - ламинатталған тұрақты магнит; Грамм сақинасын дөңгелектің түбінде көру өте қиын.)
Жұмыс істеу принципі
Бұл суретте бір полюс, бір катушка Грамм сақинасы және сақина бір айналыс жасағанда пайда болатын ток графигі көрсетілген. Нақты құрылғы дәл осы дизайнды қолданбаса да, бұл диаграмма келесі суреттерді жақсырақ түсіну үшін құрылыс блогы болып табылады. Бір бағаналы, екі катушкалы Грамм шамы. Сақинаның қарама-қарсы жағындағы екінші катушка біріншісімен қатар сыммен жабдықталады. Төменгі катушка жоғарғы катушкаға қарама-қарсы бағытта орналасқандықтан, бірақ екеуі де бірдей магнит өрісіне батып кеткендіктен, ток щетканың ұштарында сақина құрайды.]] Екі діңгек, төрт орамды Грамм шамы. А және А' орамдары, сондай-ақ В және В' орамдары бірігіп, бір-бірімен 90° фазадан тыс екі қуат импульсін шығарады. А және А' катушкалары ең жоғары шығыс кезінде B және B' катушкалары нөлдік шығыс кезінде. үш полюс, алты катушкалы граммдық сақина және әрқайсысы 120° фазадан тыс және біріктірілген үш полюстің графигі. Грамм сақинасы тұрақты қуаттылыққа мүмкіндік бергенімен, ол сақина арматурасы арқылы магниттік күш желілерінің өтуіне байланысты техникалық дизайнның тиімсіздігінен зардап шекті. Өріс сызықтары шеңбердің ішкі бөлігіне енетін салыстырмалы түрде аз күш сызықтары бар, ал шеңбердің ішкі жағына қарай жүреді. Нәтижесінде, әрбір кішкентай катушканың ішкі орамдары электр қуатын өндіруде өте аз тиімді, өйткені олар сақинаның сыртқы жағындағы орамдарға қарағанда өте аз күш желілерін кесіп алады. Ішкі орамдар өлі сым болып табылады және тек контурға кедергі келтіреді, тиімділікті төмендетеді. Бастапқыда сызықтардың ортаға енуіне көмектесу үшін сақинаның ортасына стационарлық өрістік катушканы енгізуге тырысқанда, инженер үшін өте күрделі болып шықты. Сонымен қатар, егер желілер сақинаның ішкі бөлігіне енсе, кез келген э.м.ф. жасалған болса, онда сақинаның сыртынан э.м.ф. қарсы болар еді, өйткені ішкі жағындағы сым сыртқы жағындағыға қарама-қарсы бағытта бағытта, ол 180 градусқа айналған кезде, ол жараланған. Ақырында, сақинаның сыртқы жағына сымның бір ғана бұрышын орау тиімдірек болып табылды және бұрыштың ішкі жағына ешқандай бөліктері кірмейді. Бұл сонымен қатар құрылыс күрделілігін азайтады, өйткені сақинаның енін қамтитын бір үлкен орама сақинаның қарама-қарсы жақтарындағы екі кіші ораманың орнын алады. Барлық заманауи арматуралар осы сыртқы оралған (барабан) дизайнын қолданады, бірақ орамдар диаметр бойынша толықтай созылып кетпейді; олар геометриялық тұрғыдан алғанда шеңбердің хордаларына ұқсас. Көршілес орамдар бір-біріне жабысады, бұл коммутаторлы кез-келген заманауи қозғалтқыш немесе генератор роторларында байқалады. Сонымен қатар, орамдар дөңгелек пішінді ойықтарда орналастырылады (ротордың соңынан көрініп тұрғанда). Ротордың бетінде тесік тек оқшауланған сымның олардан өтуіне мүмкіндік беретін кеңістікпен ғана болады. Құрғақ сақинаны қазір қатты цилиндрлі өзекпен немесе барабанмен ауыстыруға болады, ал сақина әлі де тиімді дизайн болып табылады, өйткені қатты өзекте өріс сызықтары жұқа бет аймағына шоғырланады және орталыққа аздап еніп кетеді. Диаметрі бірнеше фут болатын өте үлкен электр қуатын өндіру арматурасы үшін қуыс сақина арматурасын пайдалану металлдан әлдеқайда аз талап етеді және қатты өзекті барабан арматурасынан жеңіл. Сақинаның қуыс ортасы сондай-ақ жоғары қуатты қолданбаларда желдету мен салқындату үшін жолды қамтамасыз етеді. Кішкентай арматураларда қатты барабанды көбінесе құрылыс оңайлығы үшін қолданады, өйткені өзекті бұрыштағы тесікке кілтімен бекітілген мөрленген металл дискілердің үймегімен оңай жасауға болады.