Preskočiť na obsah
Späť na kurz

Elektromagnetická indukcia

Dynamo a alternátor

Dynamo aj alternátor sú generátory, teda zariadenia, ktoré premieňajú mechanickú prácu na elektrickú energiu na princípe elektromagnetickej indukcie. Rotor, ktorým je závit alebo cievka, sa otáča v magnetickom poli statora. Otáčaním sa neustále mení tok cez závit, a meniaci sa tok podľa Faradayovho zákona indukuje napätie.

Pri otáčaní uhlovou rýchlosťou ω\omega je uhol v čase tt rovný ωt\omega t, takže pre tok a napätie platí:

Φ(t)=B⋅S⋅cos⁡(ωt)Ui(t)=B⋅S⋅ω⋅sin⁡(ωt)\Phi(t) = B \cdot S \cdot \cos(\omega t) \\ U_i(t) = B \cdot S \cdot \omega \cdot \sin(\omega t)

Indukované napätie sa teda mení sínusovo, striedavo nadobúda kladné a záporné hodnoty, čo zodpovedá striedavému napätiu.

Dve krivky v čase pri otáčaní závitu. Magnetický tok fí sa mení podľa kosínusu a začína na maxime, indukované napätie U s indexom i sa mení podľa sínusu a začína na nule. Krivky sú fázovo posunuté o deväťdesiat stupňov, takže práve keď je tok maximálny, napätie je nulové, a keď je tok nulový, napätie je maximálne.

Napätie vzniknuté v cievke treba vyviesť do vonkajšieho obvodu, a práve v spôsobe zberu prúdu sa dynamo líši od alternátora.

Pri alternátore sa konce rotorovej cievky vyvedú cez dva krúžky, ktoré prúd iba prenášajú a do vonkajšieho obvodu vedú striedavý prúd presne v tej podobe, v akej vznikol v cievke.

Alternátor sa používa v elektrárňach a v automobiloch, kde cez usmerňovač nabíja batériu.

Pri dyname sa namiesto dvoch krúžkov použije komutátor, teda rozdelený krúžok, ktorý každú polovicu otáčky prepne polaritu práve vtedy, keď by napätie v cievke prešlo do zápornej polvlny. Vo vonkajšom obvode preto tečie prúd stále jedným smerom, čiže jednosmerný prúd, hoci zvlnený.

Dynamo sa využíva v bicyklových dynamách, v starších automobiloch a v jednosmerných generátoroch.

Vľavo alternátor: otáčajúci sa závit medzi severným a južným pólom, ktorého konce sú vyvedené cez dva krúžky, takže do obvodu ide striedavý prúd s priebehom striedajúcim kladné a záporné polvlny. Vpravo dynamo: rovnaký otáčajúci sa závit, ale konce sú vyvedené cez rozdelený krúžok, čiže komutátor, ktorý každú polovicu otáčky prepne polaritu, takže do obvodu ide jednosmerný zvlnený prúd, ktorého priebeh tvoria len kladné hrbolky.

Princíp oboch zariadení je rovnaký, meniaci sa tok cez otáčajúci sa závit. Rozdiel spočíva iba v zbere prúdu: dva krúžky vedú k striedavému prúdu a k alternátoru, komutátor vedie k jednosmernému prúdu a k dynamu.