Dinamó felépítése, működése

Dinamónak nevezzük azokat a forgó átalakítókat, amelyek mechanikai energiából egyenáramú villamos energiát állítanak elő.

Működése
A mozgási indukciót hasznosítja feszültség létesítésére, mert az erős mágneses térben mozgatott villamos vezetőben az erővonalmetszés hatására feszültség jön létre. A keletkező feszültség nagyságát állandó mágneses térerősségnél és távolságnál a mozgás sebessége határozza meg.

Ha mágneses térben vezetőt mozgatunk (forgatunk) az erővonalmetszés hatására a vezetőben feszültség indukálódik

A dinamóelv

Minden korábban mágnes hatás alá került vastestben valamekkora visszamaradó (remanens) mágneses tér van jelen. Ha ebben a gyenge mágneses térben egy vezetőt mozgatunk, és a vezetőben létrejövő áramot a vastest körüli tekercsbe visszavezetjük, növelni tudjuk a vastestben az erővonalak számát. A sűrűbb erővonalak között mozgatott vezetőben már több áram folyik, ami aztán ismét a vastest erővonalainak a számát növeli. Az öngerjesztés addig növekedhet, amíg a vastest mágnesesen telítetté nem válik; vagy addig, amíg a visszavezetett gerjesztőáramot nem korlátozzák valamilyen szabályzóval.

Az egyszerű öngerjesztő dinamóban egy tekercset és egy mágnesezett fémkorongot alkalmaznak. Amint a korong pörögni kezd, elektronáramlás indul meg a tekercsen keresztül.

A felgyorsult technikai fejlődés hatására az 1850-es években a figyelem mindinkább a generátorok felé fordult. Akkorra már sikerült a mágnes-elektromos gépek teljesítményét 1 kW körüli értékre növelni. Ez akkor még nem a működési elv tökéletesítésével történt, hanem elsősorban a technikai eszközök méretének megnövelésével. A kísérletek során patkómágnesek egész tucatjait építették a mágneses pólusba, aminek hatására a gép tömege elérte a 2-3000 kg-ot is. Akkora már felismerték, hogy az elektromágnes sokkal erősebb mágneses térrel rendelkezik, mint a patkómágnes, de még nem tudták, hogyan táplálják folyamatosan az elektromágnest. A magyar Jedlik Ányos volt az első, aki felismerte, hogy a generátor saját energiájával is képes működését létrehozni és fenntartani. Kísérletében ezt úgy alkalmazta, hogy az addig használt állandó mágnesek helyett, egymással szem be helyezett két elektromágnest, melyek mágneses mezőt keltettek a forgórész körül, s amikor a tekercs egyik oldala elhaladt az északi pólus előtt, metszette az erővonalakat, és áram indukálódott benne. Amikor a keret továbbfordult, az áram is elenyészett, de a déli pólus elé érve feltámadt, s már ellentétes irányba folyt. A keret csatlakozott a kommutátorhoz, így a külső áramkörben mindig egy irányban folyt az áram.

A két szénkefe egyenáramot vesz le a kommutátorról.

Az állórész és a forgórész jól mágnesezhető lágyvas lemezekből készülnek.

Bár a dinamóelvet Jedlik Ányos fedezte fel 1861-ben, azonban a tőle függetlenül kutató német Ernst Werner von Siemens szabadalmaztatta elsőként 1866-ban. ‎ Vele szinte azonos időben 1867-ben Charles Wheatstone szintén nyilvánosságra hozott egy dinamó-elvet, de ő ‎párhuzamos kapcsolást javasolt.‎ A dinamókat a fajlagosan nagy súly, a kommutátor és a kefék alacsony élettartama, valamint a generátorokhoz képest kisebb teljesítmény és hatásfok jóformán kiszorította a használatból.

A generátor által előállított váltakozó feszültséget már a készülékben egyenirányítják és így hasznosítható. Ennek ellenére azokat az öngerjesztésű generátorokat, amelyek egyenáramot szolgáltatnak, továbbra is dinamónak nevezik.