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Générateur électrique. Histoire de l'invention et de la production

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Un générateur électrique est un appareil dans lequel des formes d'énergie non électriques (mécanique, chimique, thermique) sont converties en énergie électrique.

Générateur électrique
Système de générateur électrique

En 1820, l'interaction entre un courant électrique circulant dans un conducteur et une aiguille aimantée est découverte. Ce phénomène a été correctement expliqué et généralisé par le physicien français Ampère, qui a établi que les propriétés magnétiques de tout corps sont une conséquence du fait que des courants électriques fermés y circulent. (Ou, en termes modernes, tout courant électrique crée un champ magnétique autour du conducteur.) Ainsi, toutes les interactions magnétiques peuvent être considérées comme des conséquences des interactions électriques. Or, si un courant électrique provoque des phénomènes magnétiques, il était naturel de supposer que les phénomènes magnétiques peuvent également provoquer l'apparition d'un courant électrique.

Pendant longtemps, des physiciens de différents pays ont tenté de découvrir cette dépendance, mais ont échoué. En fait, si, par exemple, un aimant permanent se trouve à côté d'un conducteur ou d'une bobine, aucun courant n'apparaît dans le conducteur. Mais si on commence à déplacer cet aimant : le rapprocher ou l'éloigner de la bobine, insérer et retirer l'aimant de celle-ci, alors un courant électrique apparaît dans le conducteur, et on peut l'observer pendant toute la durée pendant laquelle l'aimant se déplace . Autrement dit, un courant électrique ne peut se produire que dans un champ magnétique alternatif. Pour la première fois, ce modèle important a été établi en 1831 par le physicien anglais Michael Faraday.

Après une série d'expériences, Faraday a découvert qu'un courant électrique apparaît (est induit) dans tous les cas où il y a un mouvement de conducteurs les uns par rapport aux autres ou par rapport aux aimants. Si vous introduisez un aimant dans la bobine ou, ce qui revient au même, remuez la bobine par rapport à un aimant fixe, un courant y est induit. Si vous déplacez une bobine à une autre, à travers laquelle passe un courant électrique, un courant y apparaît également. Le même effet peut être obtenu lors de la fermeture et de l'ouverture du circuit, car au moment de l'allumage et de l'extinction, le courant augmente et diminue progressivement dans la bobine et crée un champ magnétique alternatif autour d'elle. Par conséquent, s'il y en a une autre, non incluse dans le circuit, à proximité d'une telle bobine, un courant électrique y apparaît.

Générateur électrique
Schéma des principales expériences de Faraday, qui ont conduit à la découverte du phénomène d'induction électromagnétique

La découverte de Faraday a eu d'énormes implications pour la technologie et toute l'histoire humaine, car il est maintenant devenu clair comment convertir l'énergie mécanique en énergie électrique, et l'énergie électrique à nouveau en énergie mécanique. La première de ces transformations a constitué la base du fonctionnement du générateur électrique et la seconde - du moteur électrique. Cependant, le fait même de la découverte ne signifiait pas encore que tous les problèmes techniques rencontrés sur cette voie étaient résolus : il a fallu environ quarante ans pour créer un générateur fonctionnel et encore vingt ans pour inventer un modèle satisfaisant de moteur électrique industriel. Mais l'essentiel : le principe de fonctionnement de ces deux éléments les plus importants de la civilisation moderne est devenu évident précisément grâce à la découverte du phénomène d'induction électromagnétique.

Le premier générateur électrique primitif a été créé par Faraday lui-même. Pour ce faire, il place un disque de cuivre entre les pôles N et S d'un aimant permanent. Lorsque le disque tournait dans un champ magnétique, des courants électriques y étaient induits. Si des collecteurs de courant sous forme de contacts glissants étaient placés à la périphérie du disque et dans sa partie centrale, alors une différence de potentiel apparaissait entre eux, comme sur une batterie galvanique. En fermant le circuit, il a été possible d'observer le passage continu du courant sur le galvanomètre.

Générateur électrique
"Disque de Faraday" - le premier générateur électrique

L'installation Faraday ne convenait qu'aux démonstrations, mais après elle sont apparues les premières machines magnétoélectriques (comme on appelait les générateurs électriques utilisant des aimants permanents), conçues pour créer des courants de travail. La plus ancienne d'entre elles était la machine magnétoélectrique de Pixia, construite en 1832.

Générateur électrique
Machine magnétoélectrique de Pixia pour produire du courant alternatif, 1832

Le principe de son fonctionnement était très simple : au moyen d'une manivelle et d'un engrenage, les pôles d'un aimant AB en forme de fer à cheval, se trouvant en face d'eux, passaient devant les bobines fixes, équipées de noyaux E et E', à la suite de quels courants ont été induits dans les bobines. L'inconvénient de la machine de Pixia était qu'il fallait y faire tourner de lourds aimants permanents. Par la suite, les inventeurs ont généralement fait tourner les bobines, laissant les aimants immobiles. Certes, dans ce cas, un autre problème devait être résolu : comment détourner le courant des bobines en rotation vers un circuit externe ? Cette difficulté, cependant, a été facilement surmontée. Tout d'abord, les bobines ont été connectées en série avec une extrémité de leur câblage. Ensuite, les autres extrémités pourraient servir de pôles de générateur. Ils étaient connectés au circuit externe à l'aide de contacts glissants.

Générateur électrique
contact glissant

Le contact glissant est disposé comme suit: deux anneaux métalliques isolés b et d étaient fixés à l'axe de la machine, chacun étant relié à l'un des pôles du générateur. Deux ressorts métalliques plats B et B' tournaient autour de la circonférence de ces anneaux, sur lesquels était enfermé un circuit extérieur. Avec un tel dispositif, il n'y avait plus de difficultés liées à la rotation de l'axe de la machine - le courant passait de l'axe au ressort au point de contact.

Un autre inconvénient était la nature même du générateur de courant. Le sens du courant dans les bobines dépend de leur approche ou de leur éloignement du pôle de l'aimant. Il s'ensuit que le courant naissant dans un conducteur tournant ne sera pas constant, mais variable. Lorsque la bobine s'approche de l'un des pôles de l'aimant, l'intensité du courant augmente de zéro à une valeur maximale, puis, à mesure qu'elle s'éloigne, diminue à nouveau jusqu'à zéro. Avec un mouvement supplémentaire, le courant changera de direction dans le sens opposé et augmentera à nouveau jusqu'à une valeur maximale, puis diminuera jusqu'à zéro. Lors des rotations suivantes, ce processus sera répété. Ainsi, contrairement à une batterie électrique, un générateur électrique crée un courant alternatif, et il faut en tenir compte.

Comme vous le savez, la plupart des appareils électriques modernes sont conçus de manière à être alimentés en courant alternatif. Mais au XIXe siècle, le courant alternatif était gênant pour de nombreuses raisons, principalement psychologiques, car les années précédentes, les gens étaient habitués à travailler avec du courant continu. Cependant, le courant alternatif pourrait facilement être converti en courant intermittent, ayant une direction. Pour ce faire, il suffisait à l'aide d'un dispositif spécial - un interrupteur - de changer les contacts de manière à ce que le ressort coulissant passe d'un anneau à l'autre au moment où le courant change de sens. Dans ce cas, un contact recevait constamment du courant dans un sens et l'autre dans le sens opposé.

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Standard

Un tel dispositif à ressort et contact semble, à première vue, très compliqué, mais en fait il est très simple. Chaque anneau du collecteur était formé de deux demi-anneaux dont les extrémités se chevauchaient en partie, et les ressorts étaient si larges qu'ils pouvaient coulisser le long de deux demi-anneaux placés côte à côte. Les moitiés d'un même anneau étaient placées à une certaine distance l'une de l'autre, mais étaient interconnectées. Ainsi, le demi-anneau a touchant le ressort c était relié au demi-anneau a' sur lequel glissait c'; b et b' étaient reliés de la même manière, de sorte qu'en un demi-tour le ressort c, touchant a, passait en b, et le ressort c' passait de b' en a'. Il n'était pas difficile d'installer le ressort de manière à ce qu'il passe d'un anneau à l'autre au moment où le sens du courant dans l'enroulement de la bobine changeait, et alors chaque ressort donnerait toujours un courant de même sens. En d'autres termes, ce sont des pôles permanents ; l'un positif, l'autre négatif, tandis que les pôles des bobines donnaient du courant alternatif.

Un générateur de courant continu intermittent pourrait bien remplacer une batterie galvanique, qui était gênante à bien des égards, et suscitait donc un grand intérêt parmi les physiciens et les entrepreneurs de l'époque.

En 1856, la société française "Alliance" lance même la production en série de grandes dynamos alimentées par une machine à vapeur. Dans ces générateurs, le châssis en fonte portait des aimants permanents en forme de fer à cheval fixés sur plusieurs rangées, régulièrement espacés le long de la circonférence et radialement par rapport à l'arbre. Dans les intervalles entre les rangées d'aimants, des roues porteuses avec un grand nombre de bobines ont été installées sur l'arbre. De plus, un collecteur avec 16 plaques métalliques a été fixé sur l'arbre, isolés les uns des autres et de l'arbre de la machine. Le courant induit dans les bobines lors de la rotation de l'arbre était évacué du collecteur à l'aide de rouleaux. Une de ces machines nécessitait une machine à vapeur de 6 à 10 ch pour son entraînement.

Le gros inconvénient des générateurs de l'Alliance était qu'ils utilisaient des aimants permanents. L'action magnétique des aimants en acier étant relativement faible, pour obtenir de forts courants il fallait prendre des aimants de grande taille et en grand nombre. Sous l'action des vibrations, la force de ces aimants s'est rapidement affaiblie. Pour toutes ces raisons, le rendement de la machine est toujours resté très faible. Mais même avec ces lacunes, les générateurs Alliance ont acquis une popularité considérable et ont dominé le marché pendant dix ans, jusqu'à ce qu'ils soient supplantés par des machines plus avancées.

Tout d'abord, l'inventeur allemand Siemens a amélioré les bobines mobiles et leurs noyaux de fer. (Ces bobines avec du fer à l'intérieur étaient appelées "ancres" ou "renforts".) L'ancre Siemens en "double T" consistait en un cylindre en fer dans lequel deux rainures longitudinales étaient coupées des côtés opposés. Un fil isolé a été placé dans les gouttières, qui a été superposé dans la direction de l'axe du cylindre. Une telle ancre tournait entre les pôles de l'aimant, qui la serraient étroitement.

Générateur électrique
Ancrage Siemens (coupe transversale et longitudinale)

Par rapport aux précédentes, la nouvelle ancre était d'une grande commodité. Tout d'abord, il est évident qu'une bobine en forme de cylindre tournant autour de son axe est mécaniquement plus avantageuse qu'une bobine montée sur un arbre et tournant avec lui. Par rapport aux actions magnétiques, l'armature Siemens avait l'avantage de permettre d'augmenter très simplement le nombre d'aimants actifs (il suffisait pour cela d'allonger l'armature et d'ajouter plusieurs nouveaux aimants). Une machine avec une telle armature donnait un courant beaucoup plus uniforme, puisque le cylindre était étroitement entouré par les pôles des aimants.

Mais ces avantages ne compensent pas le principal inconvénient de toutes les machines magnétoélectriques - le champ magnétique est toujours créé dans le générateur à l'aide d'aimants permanents. De nombreux inventeurs au milieu du XNUMXème siècle ont été confrontés à la question : est-il possible de remplacer les aimants métalliques inconfortables par des aimants électriques ? Le problème était que les électroaimants eux-mêmes consommaient de l'énergie électrique et nécessitaient une batterie séparée ou au moins une machine magnétoélectrique séparée pour les exciter. Au début, il semblait qu'il était impossible de s'en passer.

En 1866, Wilde a créé un modèle réussi de générateur dans lequel les aimants métalliques ont été remplacés par des électroaimants, et leur excitation a été provoquée par une machine magnétoélectrique avec des aimants permanents connectés à la même machine à vapeur qui a mis la grande machine en mouvement. De là, il n'y avait qu'un pas vers la dynamo proprement dite, qui excite les électroaimants avec son propre courant.

Dans le même 1866, Werner Siemens a découvert le principe de l'auto-excitation. (Simultanément avec lui, d'autres inventeurs firent la même découverte.) En janvier 1867, il rendit à l'Académie de Berlin un rapport "Sur la transformation de la force de travail en courant électrique sans l'utilisation d'aimants permanents". En termes généraux, sa découverte était la suivante. Siemens a établi que dans chaque électroaimant, après que le courant magnétisant a cessé d'agir, il restait toujours de petites traces de magnétisme, capables d'induire de faibles courants d'induction dans une bobine équipée d'un noyau de fer magnétique doux et tournée entre les pôles de l'aimant. Grâce à ces faibles courants, il a été possible d'alimenter le générateur sans aide extérieure.

La première dynamo auto-excitée a été créée en 1867 par l'Anglais Ledd, mais elle prévoyait également une bobine séparée pour exciter les électroaimants. La machine de Ledd se composait de deux électroaimants plats, entre les extrémités desquels tournaient deux armatures Siemens. L'une des armatures fournissait du courant pour alimenter les électroaimants et l'autre pour le circuit externe. Le faible magnétisme résiduel des noyaux des électroaimants a d'abord excité un très faible courant dans l'armature de la première armature ; ce courant circulait autour des électroaimants et renforçait l'état magnétique déjà présent en eux. En conséquence, le courant dans l'armature a augmenté à son tour, et ce dernier a encore augmenté la force des électroaimants. Peu à peu ce renforcement mutuel s'est poursuivi jusqu'à ce que les électro-aimants acquièrent toute leur force. Ensuite, il était possible de mettre en mouvement la deuxième armature et d'en recevoir du courant pour le circuit externe.

Générateur électrique
Dynamo de Ledd donnant du courant à des tiges de carbone pour former un arc voltaïque

L'étape suivante dans l'amélioration de la dynamo a été franchie dans le sens où ils ont complètement éliminé l'une des armatures et utilisé l'autre non seulement pour exciter les électroaimants, mais également pour obtenir du courant dans le circuit externe. Pour ce faire, il suffisait de conduire le courant de l'armature dans l'enroulement de l'électroaimant, en calculant tout pour que ce dernier puisse atteindre sa pleine intensité et diriger le même courant dans le circuit externe. Mais avec une telle simplification de la conception, l'armature Siemens s'est avérée inadaptée, car avec un changement rapide de polarité, de forts courants parasites étaient excités dans l'armature, le fer des noyaux s'échauffait rapidement, ce qui pouvait entraîner des dommages à l'ensemble de la machine à des courants élevés. Une autre forme d'ancrage était nécessaire, plus en phase avec le nouveau mode de fonctionnement.

Une solution réussie au problème a été rapidement trouvée par l'inventeur belge Zinovy ​​​​​​Theophilus Gramm. Il a vécu en France et a servi dans la campagne de l'Alliance en tant que charpentier. C'est là qu'il se familiarise avec l'électricité. Réfléchissant à l'amélioration du générateur électrique, Gramm a finalement eu l'idée de remplacer l'ancre Siemens par une autre de forme annulaire. Une différence importante entre l'armature annulaire (comme cela sera montré ci-dessous) est qu'elle ne se réaimante pas et a des pôles permanents (Gram est venu à sa découverte par lui-même, mais il faut dire qu'en 1860, l'inventeur italien Pacinotti à Florence construit un moteur électrique avec une ancre annulaire; cependant, cette découverte fut vite oubliée.)

Ainsi, le point de départ de la recherche de Gram était de faire tourner un anneau de fer à l'intérieur d'une bobine de fil, sur laquelle des pôles magnétiques sont induits et d'obtenir ainsi un courant uniforme de direction constante.

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Mouvement circulaire des conducteurs annulaires dans un champ magnétique

Afin de présenter le dispositif du générateur de Gramme, considérons d'abord le dispositif suivant. Dans le champ magnétique formé par les pôles N et S, huit anneaux métalliques fermés tournent, qui sont attachés à égale distance les uns des autres à l'axe à l'aide de rayons. Désignons l'anneau le plus haut n°1 et nous compterons dans le sens de l'aiguille de l'horloge. Considérons d'abord les anneaux 1-5. On voit que l'anneau 1 couvre le plus grand nombre de lignes de champ magnétique, puisque son plan leur est perpendiculaire. L'anneau 2 en couvre déjà un plus petit nombre, puisqu'il est incliné par rapport à la direction des lignes, et les lignes ne traversent pas du tout l'anneau 3, puisque son plan coïncide avec leur direction. Dans l'anneau 4, le nombre de lignes croisées augmente, mais, comme vous pouvez facilement le voir, elles y pénètrent déjà par le côté opposé, puisque l'anneau 4 fait face au pôle de l'aimant avec son autre côté par rapport à l'anneau 2. Le cinquième anneau couvre autant lignes comme les premières, mais elles entrent par le côté opposé. Si nous faisons tourner l'axe auquel les anneaux sont attachés, chaque anneau passera séquentiellement par les positions 1-5. Dans ce cas, lors du passage de la 1ère position à la 3ème, un courant apparaît dans l'anneau. Sur le chemin de la position 3 à 5, si les lignes de force traversaient l'anneau du même côté, un courant y apparaîtrait opposé à celui de la position 1-3, mais puisque l'anneau change de position par rapport au pôle, cela c'est-à-dire qu'il y tourne de l'autre côté, le courant dans l'anneau conserve le même sens. Mais lorsque l'anneau passe de la position 5 à 6 et 7 à nouveau à 1, un courant opposé au premier y est induit.

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Connexion des conducteurs dans l'enroulement d'un anneau Gram; les bobines individuelles sont remplacées par des éléments symboliques

Remplaçant maintenant nos anneaux imaginaires par des spires d'une bobine rotative étroitement enroulée autour d'un anneau de fer, nous obtenons un anneau de Gramme dans lequel le courant sera induit exactement de la même manière que décrit ci-dessus. Supposons que le fil de bobinage n'a pas d'isolant, mais que le noyau de fer est recouvert d'une gaine isolante et que le courant induit dans les spires du conducteur ne peut y passer. Ensuite, chaque tour de la spirale sera similaire à l'anneau que nous avons considéré ci-dessus, et les tours de chaque moitié de l'anneau seront des conducteurs d'anneau connectés en série. Mais les deux moitiés de l'anneau sont reliées l'une à l'autre. Cela signifie que les courants des deux côtés sont dirigés vers la moitié supérieure de l'anneau, et là, par conséquent, un pôle positif est obtenu. De même, au point inférieur, d'où les courants prennent leur direction, il y aura un pôle négatif. On peut donc comparer l'anneau à une batterie composée de deux parties, qui sont reliées de manière opposée l'une à l'autre.

Générateur électrique
Anneau de Gram, dans lequel plusieurs tours de l'enroulement sont connectés à chaque secteur du collecteur

Si nous connectons maintenant les extrémités opposées de l'anneau, nous obtenons un circuit CC fermé. Dans notre dispositif imaginaire, cela peut être facilement réalisé en renforçant les contacts glissants sous la forme d'un ressort afin qu'ils touchent le haut et le bas de l'anneau rotatif et déchargent le courant électrique avec eux. Mais en réalité, le générateur Gramme avait un dispositif plus complexe, car il y avait ici plusieurs difficultés techniques : d'une part, pour retirer le courant de l'anneau, les spires de l'enroulement doivent être exposées, d'autre part, pour obtenir des courants forts, le bobinage doit être enroulé serré et en plusieurs couches. Comment isoler les couches inférieures des couches supérieures ?

En pratique, l'anneau Gramm était complété par un dispositif spécial plutôt complexe appelé collecteur, qui servait à drainer les courants de l'enroulement. Le collecteur était constitué de plaques métalliques fixées à l'axe de l'anneau et en forme de secteurs de cylindre. Chaque plaque a été soigneusement isolée des secteurs voisins et de l'axe de l'anneau. Les extrémités de chaque secteur de l'enroulement étaient reliées à l'une des plaques métalliques et des ressorts coulissants étaient placés de manière à être constamment en relation avec les secteurs les plus élevés et les plus bas de l'enroulement. Des deux moitiés de l'enroulement, un courant continu a été obtenu, dirigé vers le ressort qui était connecté au secteur supérieur. Le courant contournait le circuit supérieur et revenait à l'anneau par le ressort inférieur. Ainsi, les pôles se sont déplacés de la surface de l'anneau lui-même vers son axe, d'où il était beaucoup plus facile d'évacuer le courant.

Sous cette forme, le modèle original du générateur électrique a été incarné. Cependant, elle était incapable de travailler. Comme Gramm l'a écrit dans ses mémoires sur son invention, une nouvelle difficulté est apparue ici: l'anneau sur lequel le conducteur était enroulé était fortement chauffé du fait que des courants étaient également induits ici avec la rotation rapide du générateur. En raison de la surchauffe, l'isolation s'est continuellement détériorée.

Générateur électrique
Connexion des tours individuels de l'enroulement avec le centre du collecteur

Se demandant comment éviter ce problème, Gramm s'est rendu compte que le noyau de fer de l'armature ne peut pas être rendu solide, car dans ce cas, les courants nocifs s'avèrent trop importants. Mais en cassant le noyau en morceaux afin que des espaces se forment sur le chemin des courants émergents, il a été possible de réduire considérablement leur effet nocif. Cela pourrait être réalisé en fabriquant l'âme non pas d'une seule pièce, mais en fil, en l'imposant sous la forme d'un anneau et en isolant soigneusement une couche d'une autre. Un enroulement a ensuite été enroulé sur cet anneau de fil. Chaque secteur d'armature était une bobine de plusieurs tours (couches). Des bobines séparées étaient connectées de manière à ce que le fil tourne en continu autour de l'anneau de fer et, de plus, dans le même sens. Des jonctions de chaque paire de bobines, il y avait un conducteur vers la plaque collectrice correspondante. Plus le nombre de tours de la bobine est élevé, plus le courant peut être retiré de l'anneau.

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Dispositif d'ancrage de la machine Gram

L'armature ainsi réalisée était montée sur l'axe du générateur. Pour ce faire, l'anneau de fer à l'intérieur était fourni avec des rayons de fer, qui étaient fixés au collecteur avec un anneau massif monté sur l'essieu de la machine. Le collecteur, comme déjà mentionné, était constitué de plaques métalliques séparées de même largeur. Les couches collectrices individuelles ont été isolées les unes des autres et de l'axe du générateur.

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Collecteur

Pour éliminer le courant, des brosses de collecteur ont été utilisées, qui étaient des plaques de laiton élastiques qui s'ajustaient parfaitement contre le collecteur aux endroits appropriés. Ils étaient connectés aux pinces de la machine, d'où le courant continu circulait dans le circuit externe. Le fil menant à l'une des pinces formait en outre un enroulement d'électroaimants. La connexion la plus simple du générateur aux enroulements de l'électroaimant pourrait être obtenue en connectant une extrémité de l'enroulement de l'électroaimant à l'un des balais du collecteur, par exemple le négatif. L'autre extrémité de l'enroulement de l'électroaimant était connectée au balai positif. Avec cette connexion, tout le courant du générateur passait à travers les électroaimants.

En général, la première dynamo de Gramm se composait de deux poteaux verticaux en fer reliés en haut et en bas par des tiges de deux électroaimants. Les pôles de ces électro-aimants étaient situés en leur milieu, de sorte que chacun d'eux était, pour ainsi dire, composé de deux, dont les pôles identiques se faisaient face. Il est possible de considérer ce dispositif différemment et de considérer que les deux moitiés adjacentes à chaque crémaillère et reliées par celle-ci formaient deux électroaimants distincts, qui étaient reliés par les mêmes pôles en haut et en bas. Aux endroits où le poteau a été formé, des buses en fer de forme spéciale étaient fixées aux électroaimants, qui pénétraient dans l'espace entre les électroaimants et s'enroulaient autour de l'ancre en forme d'anneau de la machine. Les deux poteaux qui reliaient les deux électroaimants et formaient la base de toute la machine servaient également à maintenir l'axe de l'induit et les poulies de la machine.

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Dynamo Gramme

En 1870, ayant reçu un brevet pour son invention, Gramm fonda la Société pour la fabrication de machines magnéto-électriques. Bientôt, la production en série de ses générateurs fut lancée, ce qui fit une véritable révolution dans l'industrie de l'énergie électrique. Possédant tous les avantages des machines auto-excitées, elles étaient en même temps économiques, avaient un rendement élevé et fournissaient un courant pratiquement constant. Par conséquent, les machines Gramma ont rapidement remplacé d'autres générateurs électriques et se sont généralisées dans une grande variété d'industries. Ce n'est qu'alors qu'il est devenu possible de convertir facilement et rapidement l'énergie mécanique en électricité.

Comme déjà mentionné, Gramm a créé son générateur comme une dynamo à courant continu. Mais lorsque l'intérêt pour le courant alternatif a fortement augmenté à la fin des années 70 et au début des années 80 du XIXe siècle, cela ne lui a pas coûté beaucoup de travail pour le refaire pour la production de courant alternatif. En fait, pour cela, il suffisait de remplacer le collecteur par deux anneaux le long desquels coulissent les ressorts. Au début, les générateurs de courant alternatif n'étaient utilisés que pour l'éclairage, mais avec le développement de l'électrification, ils ont commencé à être de plus en plus utilisés et ont progressivement remplacé les machines à courant continu. La conception originale du générateur a également subi des modifications importantes.

La première machine Gramm était bipolaire, mais plus tard, des générateurs multipolaires ont été utilisés, dans lesquels l'enroulement d'induit passait quatre, six pôles ou plus installés alternativement d'un électroaimant à chaque révolution. Dans ce cas, le courant n'était pas excité des deux côtés de la roue, comme auparavant, mais dans chaque partie de la roue faisant face au pôle, et de là, il était détourné vers un circuit externe. Il y avait autant de tels endroits (et, par conséquent, de brosses) qu'il y avait de pôles magnétiques. Ensuite, toutes les brosses des pôles positifs ont été connectées ensemble, c'est-à-dire connectées en parallèle. La même chose a été faite avec les brosses négatives.

Au fur et à mesure que la puissance des générateurs augmentait, un nouveau problème se posait: comment éliminer le courant de l'armature rotative avec le moins de pertes. Le fait est qu'à des courants élevés, les brosses ont commencé à produire des étincelles. En plus d'importantes pertes d'électricité, cela a eu un effet néfaste sur le fonctionnement du générateur. Gramm a ensuite jugé rationnel de revenir à la première conception du générateur électrique utilisé dans la machine de Pixia: il a rendu l'armature stationnaire et fait tourner les électroaimants, car il était plus facile de retirer le courant de l'enroulement stationnaire. Il a placé les bobines d'induit sur un anneau fixe en fer et a fait tourner les électroaimants à l'intérieur. Il a connecté des bobines individuelles les unes aux autres afin que toutes les bobines qui étaient actuellement soumises à la même action d'électroaimants soient connectées en série.

Ainsi, Gramm a divisé toutes les bobines en plusieurs groupes et a utilisé chaque groupe pour fournir du courant à un circuit indépendant séparé. Cependant, les électroaimants qui excitent le courant devaient être alimentés en courant continu, car le courant alternatif ne pouvait pas provoquer une polarité invariable en eux. Par conséquent, avec chaque alternateur, il était nécessaire d'avoir un petit générateur de courant continu, à partir duquel le courant était fourni aux électroaimants à l'aide de contacts glissants.

Auteur : Ryzhov K.V.

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