Gramme-dynamo

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Model van een Gramme-dynamo
Ring van Pacinotti-Gramme
In het begin van de 20e eeuw werden dynamo's ingezet voor de productie van elektriciteit voor de trams van Oost-Parijs

In 1869 vond de Belgisch uitvinder Zénobe Gramme de naar hem genoemde Gramme-dynamo uit. In 1871 demonstreerde Gramme deze machine voor het eerst aan de wetenschappelijke academie van Parijs.

De Gramme dynamo bestaat uit een vast gedeelte, de stator of inductor en een draaiend gedeelte, de rotor of het anker. Gramme bouwde verder op het ontwerp van Antonio Pacinotti met zijn "macchinetta". De Gramme-dynamo is opgebouwd uit een ringvormig anker van weekijzer waarrond een dertigtal spoelen van koperdraad zijn gewikkeld. Deze rotor of anker kan vrij ronddraaien. Van de in serie geschakelde anker of rotorspoelen is iedere tussenliggende verbinding aangesloten op de commutator waarover twee koolborstels lopen. In de stator of inductor wordt door middel van een permanente magneet een magneetveld gecreëerd dat ook door het ronddraaiende ringanker en over de ankerspoelen loopt. Hierdoor wordt er een inductiespanning opgewekt in twee tegenover elkaar liggende spoelen van het anker. Deze geïnduceerde spanning komt via de commutator op de koolborstels te staan.

Bij voorgaande elektromagnetische machines (o.a. van Hippolyte Pixii) werd een permanente magneet langs één of twee magneetspoelen rondgedraaid. Alleen op de momenten dat de polen van de magneet de spoel passeert wordt er een korte piek gelijkstroom opgewekt. Het resultaat was een fluctueerde spanning met een laag vermogen in plaats van een gelijkmatige spanning. Door het grote aantal ankerspoelen in de Gramme-dynamo was de geleverde spanning praktisch constant en kon daarbij een bijna gelijkmatige gelijkstroom leveren met een hoog vermogen voor elektrolysetoepassingen nl. het verzilveren van bestekken.

Deze machine heeft, voor het opwekken van een sterker magneetveld, alleen nog elektromagneten nodig om een moderne gelijkstroomgenerator te worden. Tijdens de wereldtentoonstelling van 1873 te Wenen demonstreerde Hippolyte Fontaine dat de Gramme-dynamo ook als motor kon werken. De afstand tussen generator en motor kon meerdere kilometers bedragen. De Gramme-machine werd zo de eerste sterke elektromotor en kon vanaf dat moment industrieel worden toegepast voornamelijk in de galvanoindustrie en was vanaf dan veel meer dan alleen maar een wetenschappelijke curiositeit.

Tot op vandaag de dag ligt het ontwerp van de Gramme-dynamo aan de basis van alle gelijkstroommachines. Door Gramme's innovaties die hij doorvoerde op z'n dynamo hielp hij andere technici in de verdere ontwikkeling van nog betere elektrische machines.

Werkingsprincipe [1][bewerken]

Gramme Ring - 1 coil - 1 pole.svg

Deze tekening is een vereenvoudigde enkelpolige, één spoel met de Gramme ring en een grafische voorstelling van de geproduceerde pulserende gelijkstrooom naarmate de ring één toer draait. Hoewel geen enkel toestel dit ontwerp gebruikt is het een aanzet om de volgende tekeningen beter te begrijpen.

Gramme Ring - 2 coil - 1 pole.svg

Een eenpolige, twee spoelen met Gramme ring. De tweede spoel staat aan de tegenovergestelde kant van de ring. De onderste spoel bevindt zich voor een zuidpool en de bovenste voor een noordpool. Beide bevinden zich in hetzelfde magnetisch veld. De onderste spoel bevindt zich voor een zuidpool en de bovenste voor een noordpool. Beide spoelen zijn in oppositie geschakeld. De stroom wordt afgetapt door de koolborstels en er vormt zich een stroomkringlooop buiten de machine.

Gramme Ring - 4 coil.svg

Een eenpolige, vier spoelen met Gramme ring. De spoelen A en A' tellen zich met elkaar op, evenals de spoelen B en B', deze produceren twee stroompulsen die 90° ten opzichte van elkaar verschoven zijn. Wanneer de spoelen A en A' een maximale stroom leveren, leveren de spoelen B en B' geen stroom.

Gramme Ring - 6 coil - 3 pole.svg

Een eenpolige, zes spoelen met Gramme ring, en een grafische voorstelling van de geproduceerde stroom, iedere stroompuls 120° in fase verschoven ten opzichte van de andere en samengevoegd.

Zie ook[bewerken]

Bronnen[bewerken]

  1. Images and reference text are from the public domain book: Hawkins Electrical Guide, Volume 1, Chapter 14: The Dynamo: Current Commutation, Pages 174-178, Copyright 1917 by Theo. Audel & Co., Printed in the United States

Externe links[bewerken]