Dynamo
Een dynamo of gelijkstroomgenerator is een machine waarin mechanische energie, binnenkomend via een draaiende as, omgezet wordt in elektrische gelijkstroomenergie. De tegenpool van de dynamo is de gelijkstroommotor, waarin elektrische gelijkstroomenergie omgezet wordt in mechanische energie.
De dynamo (van het Griekse δύναμις (dunamis): lichaamskracht, macht, troepen) was vroeger een andere naam voor elektrische generator, maar wordt - na de ontwikkeling van de alternator - voornamelijk gebruikt om generatoren aan te duiden die gelijkstroom opwekken met behulp van een commutator. De wisselstroomgenerator van een fiets wordt echter nog steeds dynamo genoemd.
Constructie
Hoewel de specifieke uitvoeringen onderling kunnen verschillen, bestaat elke dynamo in principe uit de volgende onderdelen:
- De stator, het stilstaande gedeelte van gietstaal waarin het magneetveld wordt gevormd. Bij kleine uitvoeringen door een of meer permanente magneten, bij de grotere uitvoeringen door elektromagneten (veldspoelen). Het magneetveld dat in de stator wordt opgewekt, wordt het excitatie- of bekrachtigingsveld genoemd.
- Het anker (of rotor) met commutator: het draaiende gedeelte met de ankerspoelen waarin de spanning wordt opgewekt. Om het ijzerverlies te beperken is het anker opgebouwd uit een groot aantal ankerblikken van weekijzer, die ten opzichte van elkaar door een dun laklaagje zijn geïsoleerd. De uiteinden van de ankerspoelen zijn verbonden met de koperen lamellen van de commutator. De lamellen zijn onderling geïsoleerd met plaatjes micaniet.
- De borstelbrug met de koolborstels, die op de commutator rusten. Hiermee wordt de stroom van het draaiende anker afgenomen.
- Net als bij gelijkstroommotoren worden bij grotere dynamo's hulp- en/of compensatiewikkelingen in de stator aangebracht om de gevolgen van ankerreactie in te perken of op te heffen.
Alternator
Een alternator (of wisselstroomdynamo) is een machine waarin mechanische energie, binnenkomend via een draaiende as, omgezet wordt in elektrische wisselstroomenergie. Deze omzetting berust op het feit dat wanneer een elektrische geleider door een magnetisch veld beweegt, er elektrische spanningen worden opgewekt in die geleider en bij gesloten kring dus stroom gaat vloeien.
Een alternator bevat in principe de volgende twee onderdelen:
- de stator, het stilstaande gedeelte
- de rotor of anker, het draaiende gedeelte
(Het onderstaande geldt voor zogenaamde synchrone generatoren. Er bestaan ook asynchrone generatoren, die bijvoorbeeld gebruikt worden in combinatie met een wind- of hydraulische turbine. Zie hiervoor bij Driefasige asynchrone motor.)
Bij de alternator wordt het magnetisch veld opgewekt bij kleine uitvoeringen door een of meer permanente magneten, bij grotere uitvoeringen door een elektromagneet in de rotor. De stator bevat een of meer spoelen waarin door het draaien van de rotor de gewenste sinusvormige wisselspanning wordt opgewekt.
Bij alternatoren in elektrische centrales wordt de rotor als elektromagneet gebruikt en wordt de elektrische energie in de stator opgewekt. Dit wordt gedaan omdat het opgewekte vermogen te groot is, en deze vanaf de stilstaande stator direct aan het elektrische net kan worden toegevoerd. De benodigde bekrachtigingsstroom voor het opwekken van het benodigde magneetveld is daarentegen relatief klein en kan dus gemakkelijk op de draaiende as worden overgebracht via sleepringen en koolborstels.
Omwille van slijtage worden de sleepringen vaak weggelaten en wordt er een dynamo op de rotoras gemonteerd. De dynamo zorgt voor de DC voeding van de draaiende elektromagneet op de rotor (borstelloze alternator). In dit geval kan men spreken van een turbogroep omdat men dan beschikt over een mechanische aandrijving, een alternator en een dynamo.
Gelijkrichter
De gelijkrichter bestaat uit zes silicium diodes die de benodigde stroom omzetten in gelijkstroom. De alternator levert een driefase wisselspanning.
Brugcel voor driefase gelijkrichting.
De uitgangsspanning heeft een rimpel met een frequentie van zes maal het toerental in Hz. De amplitude is afhankelijk van de accuspanning. Bij een slecht ontstoorde radio of versteker is deze goed hoorbaar.
Spanningsregelaar
Een spanningsregelaar is in het algemeen een schakeling, al dan niet elektronisch, die ten doel heeft een aangeboden spanning zo goed mogelijk op een bepaalde waarde constant te houden, onafhankelijk van fluctuaties in de voedingsspanning en de belasting.
De rotor heeft twee sleepringen waarover de koolborstels lopen.