Jaký je princip fungování alternátoru?

Jak funguje dynamo?

Definice dynama

Dynamo je stroj, který využívá elektromagnetickou indukci k převodu mechanické energie na střídavý proud.

Princip fungování

Dynamo funguje na základě Faradayho zákona, podle kterého pohyb mezi vodičem a magnetickým polem vyvolá elektrický proud.

Indukční proces

Předpokládejme, že tento jednoobvodový cyklus ABCD může být otáčen kolem osy a-b. Nechť cyklus začne otáčet ve směru hodinových ručiček. Po otočení o 90°: Jedna strana obvodu AB nebo vodič AB se nachází před jižním pólem a vodič CD se nachází před severním pólem. V této pozici je tangenciální pohyb vodiče AB kolmý k magnetickým čáram vedoucím od severního k jižnímu pólu. Proto je zde rychlost řezání magnetického toku vodičem AB největší, a pro toto řezání vodič AB vygeneruje indukovaný proud, jehož směr lze určit pravidlem Flemingova prava ruka. Podle tohoto pravidla bude směr tohoto proudu od A k B. Zároveň se vodič CD nachází pod severním pólem, a pokud zde aplikujeme pravidlo Flemingova prava ruka, zjistíme, že směr indukovaného proudu bude od C k D.

Po dalším otočení o 90° doleva dosáhne kruh ABCD svislé polohy. Zde jsou pohyby vodičů AB a CD rovnoběžné s magnetickými čarami, takže magnetický tok není řezán a proto není vygenerován žádný proud.

Střídavý proud

Po dalších 90 stupních otáčení ve směru hodinových ručiček se opět vrátí do vodorovné pozice, kde se vodič AB nachází pod pólem N a CD pod pólem S. Zde, pokud znovu použijeme pravidlo Flemingova prava ruka, uvidíme, že indukovaný proud v vodiči AB teče od bodu B k A, a indukovaný proud v vodiči CD teče od D k C.

Když se obvod pohybuje ze svislé do vodorovné polohy, proud v vodiči se zvyšuje z nuly na maximum. Proud teče od B k A, A k D, D k C, C k B, A k B, B k C, C k D a D k A v uzavřeném obvodu. Když se obvod opět blíží k svislé poloze, proud klesá na nulu. Pokračuje-li v otáčení, mění se směr proudu. Každá plná otočka způsobí, že proud dosáhne maxima, klesne na nulu, dosáhne maxima v opačném směru a pak se vrátí na nulu, dokončí se tedy jeden cyklus sinusové vlny za 360 stupňů otáčení. Proces ilustruje, jak lze vygenerovat střídavý proud otáčením vodiče v magnetickém poli.

Praktická konfigurace

Moderní dynama obvykle mají pevné armatury a rotující magnetická pole, což zvyšuje efektivitu generování třífázového střídavého proudu pro širokou škálu distribuce energie.