Τι είναι μια ομοιοπολική γεννήτρια;

Μια ομοιοπολική γεννήτρια είναι ένας τύπος ηλεκτρικής γεννήτριας που παράγει άμεσο ρεύμα (DC) χρησιμοποιώντας έναν ηλεκτρικά αγώγιμο δίσκο που περιστρέφεται μέσα σε ένα στατικό μαγνητικό πεδίο.Ο δίσκος βρίσκεται σε ορθή γωνία με το μαγνητικό πεδίο, οπότε η περιστροφή του δημιουργεί μια διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ του κέντρου του δίσκου και του χείλους του.Οι επαφές βούρτσας συνδέουν την άκρη του δίσκου στον άξονα που περιστρέφει το δίσκο.Η πολικότητα του ηλεκτρικού ρεύματος εξαρτάται από την κατεύθυνση περιστροφής σε σχέση με το μαγνητικό πεδίο.Αναφέρεται ως ομοιοπολικό ή μονοπολικό, επειδή χρησιμοποιείται μόνο ένας πόλος του μαγνήτη.

Υπάρχουν στην πραγματικότητα δύο τρόποι λειτουργίας στους οποίους μια ομοπολική γεννήτρια μπορεί να παράγει ισχύ.Ο σταθερός μαγνήτης και ο περιστρεφόμενος δίσκος είναι η πιο συνηθισμένη μέθοδος, αλλά αν ο μαγνήτης και ο δίσκος περιστρέφονται, η ισχύς εξακολουθεί να παράγεται.Αυτό είναι δυνατό λόγω της δύναμης Lorentz, η οποία είναι η δύναμη τα ηλεκτρόνια που προκλήθηκαν από το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Ο Michael Faraday εφευρέθηκε η ομοιοπολική γεννήτρια το 1831, οδηγώντας σε ένα από τα εναλλακτικά ονόματά της, το δίσκο Faraday.Οι πρώτες εκδόσεις αυτής της συσκευής δεν ήταν ιδιαίτερα αποτελεσματικές πηγές ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά κατέδειξαν τις αρχές που χρησιμοποιούνται τώρα από το Commuted Dynamos για την παραγωγή άμεσου ρεύματος.Η αναποτελεσματικότητα των πρώιμων ομοπολικών γεννήτρων οφειλόταν κυρίως στην αντίθεση του ρεύματος.Ο μαγνήτης προκαλεί την κύρια ροή του ρεύματος από το τμήμα του δίσκου που βρίσκεται ακριβώς κάτω από τον μαγνήτη, αλλά αυτό το ρεύμα κυκλοφορεί προς τις περιοχές του δίσκου που είναι μακριά από το μαγνητικό πεδίο.Αυτή η αντίθετη ροή θερμαίνει το δίσκο αντί να παράγει ηλεκτρικό ρεύμα.

Οι σύγχρονες ομοπολικές γεννήτριες μερικώς επιλύουν αυτό το πρόβλημα με την οργάνωση μιας σειράς μαγνητών γύρω από την περίμετρο του δίσκου.Αυτό επιτρέπει στο μαγνητικό πεδίο να παραμείνει σταθερό από το κέντρο μέχρι την άκρη του δίσκου.Ο βαθμός της αντίθετης ροής μειώνεται σημαντικά, γεγονός που αυξάνει την αποτελεσματικότητα της γεννήτριας.

Χρησιμοποιείται συνήθως για σκοπούς επίδειξης, μια μικρή ομοιοπολική γεννήτρια παράγει μόνο λίγα βολτ, ενώ οι μεγαλύτερες γεννήτριες, όπως αυτές που χρησιμοποιούνται στην επιστημονική έρευνα, μπορούν να παράγουν μερικές εκατοντάδες βολτ.Ορισμένα συστήματα ηλεκτρικής παραγωγής χρησιμοποιούν πολλαπλές ομοπολικές γεννήτριες για να παράγουν χιλιάδες βολτ, αλλά γενικά δεν έχουν πολλές πρακτικές βιομηχανικές χρήσεις.Μια ομοιοπολική γεννήτρια μπορεί να γίνει για να έχει πολύ χαμηλή αντίσταση, έτσι ώστε να μπορεί να παράγει μεγάλες ποσότητες ρεύματος, περιστασιακά πάνω από 1 εκατομμύριο αμπέρ.