גנרטור חשמלי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
גנרטור מתחילת המאה ה-20

גנרטורעברית: מחולל) הוא מכונה באמצעותה ממירים אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית.

התפתחות הגנרטור[עריכת קוד מקור | עריכה]

התפתחות הגנרטור - מחולל ואן-דה-גראף הוא דוגמה למתקנים הראשונים להפקת חשמל מאנרגיה מכנית, אשר ייצרו זרם ישר במתח גבוה באמצעות צבירתם של מטעני חשמל סטטי.

המתקנים הראשונים להפקת חשמל מאנרגיה מכנית ייצרו זרם ישר במתח גבוה בדרך אלקטרוסטטית, כלומר באמצעות צבירתם של מטעני חשמל סטטי. דוגמאות למתקנים מסוג זה הן מכונת ווימשורסט ומחולל ואן-דה-גראף. מתקנים להפקת חשמל בדרך זו היו ועודם שימושיים בעיקר להדגמות ולניסויים מדעיים הדורשים מתח גבוה, אך אינם מתאימים לאספקת סדירה של אנרגיה חשמלית עבור מכשירים צורכי חשמל.

גילוי הקשר בין מגנטיות וחשמל סלל את הדרך להמצאת גנרטורים לייצור תעשייתי של חשמל לצריכה, ואלה מוסיפים ומשתכללים עד ימים אלה.

פראדיי[עריכת קוד מקור | עריכה]

בשנים 1831-1832, גילה החוקר הבריטי מייקל פאראדיי כי כאשר גורמים למוליך חשמלי לחצות קווי שדה מגנטי מתפתח בין קצותיו מתח חשמלי, זאת לאחר ששאל את עצמו האם ניתן להפיק בעזרת מגנט זרם חשמלי כמו שניתן להפיק מגנט מזרם חשמלי (דבר שהיה ידוע אז). בעקבות תגליתו הצליח לבנות גנרטור שהיה עשוי לוח נחושת עגול הסובב בכח מכני בין קטבי מגנט פרסה. דרך מספר חיבורים חשמליים במרכזו ובהיקפו של לוח הנחושת הצליח פאראדיי להפיק זרמים חשמליים חלשים.

דינמו[עריכת קוד מקור | עריכה]

דינמו (Dynamo) גנרטור עושה שימוש בעקרונות האלקטרומגנטיות להמרת תנועה מכנית סיבובית לזרם חילופין. הדינמו היה הגנרטור החשמלי הראשון שהיה מסוגל לספק חשמל לצריכה. גם במאה-21 מסופקת רוב צריכת החשמל בעולם על ידי דינמו גנרטורים.

הדינמו הראשון נבנה בידי צרפתי בשם היפוליט פיקסי, שעסק בתכנון ובבניית מכשירים. רעיון הגנרטור הראשון של פאראדיי שוכלל על ידי פיקסי, שהשתמש במגנט קבוע הסובב על ציר. המגנט הוצב כך שקטביו יעברו תוך כדי סיבובם בסמוך לליבת ברזל המלופפת בתיל מוליך. פיקסי גילה כי בכל פעם שאחד מקטבי המגנט חולף ליד התיל מורגשת בין קצות התיל פעימה של מתח חשמלי, וכי קוטביות הפעימה מתהפכת בהתאם לקוטב המגנט (צפוני או דרומי) החולף בסמוך לתיל. כך יוצר לראשונה מתח חילופין. על מנת לקבל ממתח זה זרם ישר המציא פיקסי מחלף זרם (קומוטטור) – התקן מכני הגורם לכך שכל אחד מזוג תיילי הזינה המספקים את הזרם ליעדו יחובר בכל מחצית סיבוב של המגנט אל קצה אחר של התיל המלופף. באופן זה בדיוק כאשר מתהפכת קוטביות המתח בקצות התיל המלופף מתהפך גם כיוון החיבור שלו אל תיילי הזינה כך שכיוון הזרם דרכם נשמר.

דינמו ג'דיק[עריכת קוד מקור | עריכה]

בין השנים 1852-1854 פיתח אניוס ג'דיק, מהנדס פיזיקאי הונגרי גנרטור בו את מקום המגנט הקבוע החליף אלקטרומגנט.

דינמו גרם[עריכת קוד מקור | עריכה]

התכנון של ג'דיק, ושל ורנר פון סימנס ווויטסטון שבאו אחריו, היה בעייתי שכן תפוקת הגנרטור בכל מחזור סיבוב הייתה בצורת קפיצה חדה של זרם כשלאחריה לא כלום.

מדען איטלקי ששמו אנטוניו פצ'ינוטי הצליח לשפר את צורת הגל החשמלי ולהאריך את משך התפוקה החשמלית בכל מחזור סיבוב, תוך שימוש בצורת ליפוף טורודיאלית. הוא השיג צורה זו באמצעות כיפוף טורודיאלי של טבעת ברזל. בצורת ליפוף זו גדל משך השהות של המוליך המלופף מול קטבי המגנט.

זנוב גרם מהנדס חשמל בלגי התבסס על אותו רעיון של פצ'ינוטי כמה שנים מאוחר יותר בעת שתכנן מפעל לייצור חשמל בפריז בשנת 1870. התכנון שלו קרוי עד היום דינמו גרם.

גרסאות שונות של התכנון הזה נבנו מאז ועד היום, אך העקרון המרכזי בכולם הוא צורת ליפוף טורודיאלית של סליל תיל סגור, חסר קצוות.

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]