هل تعلم من مخترع الدينامو عام 1877

ما هو الدينامو

يُطلق مصطلح الدينامو على المولد الكهربائي الذي يستخدم المبدل، من أجل انتاج تيار مباشر ، يُعد الدينامو الأساس الذي اعتمد عليه مجموعة مختلفة من الأجهزة التي تقوم على تحويل الطاقة الكهربائية، حيث أنّ الدينامو كانت بمثابة المولد الكهربائي الذي يوفر الطاقة، مثل مولدات التيار المتردد، والمحرك الكهربائي، والمحول الدوّار.

في يومنا هذا، تم استبدال الدينامو بالمولد البسيط في عملية توليد الطاقة، حيث يُعتبر المولد البسيط أكثركفاءة من الدينامو، وأكثر اقتصادًا، وأكثر فعالية من ناحية التكلفة.

لديه الدينامو مجموعة من العيوب، لذلك لا يمكن استخدام المقومات فيه مثل الأنابيب المفرغة، التي تستخدم في المولد البسيط والتي تقوم بتحويل التيار المتناوب إلى التيار المباشر.

ينتج الدينامو طاقة بقيمة تقاس كمزيج من الجهد والتيار بالواط، وعند شحن البطارية، يجب أن يكون جهد الدينامو أعلى من البطارية حتى يتدفق التيار، تمامًا كما يتدفق الماء فقط من الضغط الأعلى إلى الأقل.
يصف التيار أحيانا بأنه يتدفق عبر السلك، وهو عامل مهم، وفي أحيان أخرى يتم استخدام مفهوم الجهد لأنه يدفع الكهرباء عبر السلك ويعتبر عاملا أساسيا.

من هو مخترع الدينامو؟

كان ويرنر فون سيمنز، رائد أعمال ومخترع بصير، لعب دورًا رئيسيًا في تعزيز تطوير صناعة الكهرباء، منذ البدء بتقنية التلغراف وحتى ظهور المولد الكهربائي.
في عام 1877، قام سيمنز بالكشف عن مبدأ الدينامو الكهربائي، الذي ربما يعد أحد أهم إنجازاته في مجال الهندسة الكهربائية، وساعد هذا الاكتشاف في تأسيس فكرة إمكانية استخدام الكهرباء كمصدر للطاقة.

أسس شخص شركة متخصصة في التلغراف، وحققت الشركة شهرة عالمية بسبب نجاحها في معالجة المشاريع التقنية الخطيرة والمعقدة، مثل بناء خط التلغراف الهندو-أوروبي الذي يعتبر الأهم لدى شركة سيمنز، والذي تم تمديده من لندن إلى كلكتا، وكانت الشركة مسؤولة عن تمرير الكابل العابر للمحيط الأطلسي بين أوروبا والولايات المتحدة.

تم تكريم فيرنر فون سيمنز عن إنجازاته العلمية والفوائد التي قدمها للمجتمع، من قبل الإمبراطور الألماني فريدريش الثالث في عام 1888 

التطور في اختراع الدينامو

ابتكر مايكل فاراداي في عام 1831 “الدينامو” أو النماذج الأولية للمولدات الكهربائية، وتتألف من قرص نحاسي يدور بين أقطاب المغناطيس.
هذا الجهاز لم يكن `دينامو` في المعنى التقني للجهاز الذي يستخدم جهاز تبديل، ومع ذلك، إلا أنه أنتج جهدًا كهربيًا منخفضًا جدًا بسبب مساره الحالي الفردي عبر المجال المغناطيسي.

وجد فاراداي وآخرون أنّه يمكن إنتاج الفولتية الأعلى والأكثر فائدة عن طريق لف لفات متعددة من الأسلاك في ملف، ويمكن أن تنتج لفات الأسلاك بشكل ملائم أي جهد مرغوب فيه عن طريق تغيير عدد الدورات، لذلك كانت سمة من سمات جميع تصميمات المولدات اللاحقة، مما يتطلب اختراع العاكس لإنتاج التيار المباشر..

ويأتي التطور الزمني في اختراع الدينامو، كالتالي:

دينامو هيبوليت بيكسي 1832

في عام 1832، قام الصانع الفرنسي هيبوليت بيكسي ببناء أول دينامو على أساس مبادئ فاراداي، ويعتمد استخدام مغناطيس دائم يتم تدويره بواسطة كرنك.

تم وضع المغناطيس الدوار بحيث يمر أقطابه الشمالية والجنوبية على قطعة من الحديد ملفوفة بالأسلاك، واكتشف بيكسي أن مغناطيس الغزل ينتج نبضة تيار في السلك في كل مرة يمر فيها قطب بالملف.
ومع ذلك، فإن القطبين الشمالي والجنوبي للمغناطيس يسببان تيارات في اتجاهين متعاكسين، لتحويل التيار المتردد إلى تيار مستمر، فقام بعدها بيكسي باختراع العاكس، وهو اسطوانة معدنية مقسمة على العمود، مع اثنين من ملامسات المعدن النابضة التي ضغطت عليه، ويُعرف هذا الدينامو باسم دينامو التيار المباشر الأول (DC).

دينامو باكينوتي 1860

في حوالي عام 1860، أنشأ أستاذ الفيزياء الإيطالي نسخته الخاصة من الدينامو، حيث استبدل أنطونيو باكينوتي الملف المحوري الدوار ثنائي القطب بملف حلقي متعدد الأقطاب، والذي تم إنشاؤه عن طريق لف حلقة حديدية بلف مستمر، متصل بالمحول في العديد من النقاط المتساوية حول الحلقة ويتم تقسيم العاكس إلى العديد من القطاعات.
هذا يعني أنّ جزءًا من الملف كان يمر باستمرار بالمغناطيس، مما يعمل على تنعيم التيار، قام باكينوتي حل مشكلة التصميمات السابقة التي يتكون فيها التيار الكهربائي الناتج من سلسلة من “المسامير” أو نبضات التيار مفصولة بلا شيء على الإطلاق، مما أدى إلى انخفاض متوسط ​​إنتاج الطاقة.

دينامو ويتستون 1867

في نفس الفترة تقريبًا، أعلن الدكتور فيرنر سيمنز، المخترع الألماني، بالتعاون مع تشارلز ويتستون، العالم الإنجليزي، بشكل مستقل، عن أول تصاميم عملية للدينامو.
في يوم 17 يناير 1867، تم الإعلان عن آلة دينامو إلكتريك التي تستخدم محركًا كهرومغناطيسيًا يعمل بالطاقة الذاتية أمام أكاديمية برلين.
في نفس اليوم الذي تم فيه الإعلان عن هذا الاختراع للجمعية الملكية، قرأ تشارلز ويتستون ورقة تصف تصميمًا مشابهًا ولكن مع الاختلاف في تصميم شركة سيمنز كان التصميم متسلسلاً مع الدوار، وفي تصميم ويتستون كان متوازيًا.
يؤدي استخدام المغناطيسات الكهربائية بدلاً من المغناطيسات الدائمة إلى زيادة إنتاج الطاقة للدينامو بشكل كبير، مما يمكن من توليد الطاقة العالية لأول مرة، وأدى هذا الاختراع مباشرة إلى أول استخدامات صناعية رئيسية للكهرباء.

دينامو جرام رينج 1871

أعاد جرام، مهندس كهربائي بلجيكي، ابتكار تصميم دينامو باكينوتي في عام 1871، عند تصميم أول محطات توليد الطاقة التجارية، والتي كانت تعمل في باريس في سبعينيات القرن التاسع عشر.
تم تحسين تصميم جرام لتحسين تدفق المجال المغناطيسي بملء المساحة الفارغة داخله بنوى حديديةثقيلة وتقليل الفجوات الهوائية بين الأجزاء الثابتة والمتحركة.
كانت دينامو جرام أول آلة تنتج كميات تجارية من الطاقة للاستخدام في الصناعة، وتم تحسينها بعد ذلك، لكن المفهوم الأساسي لحلقة الغزل اللانهائية لا يزال في قلب جميع الدينامو الحديثة.

دينامو سيمنز 1877

قام المخترع الأمريكي إيرنست فيرنر فون سيمنز في عام 1876 بتجميع أول دينامو له باستخدام آلة الجري التي تجرها الخيول لتشغيلها   حصل على براءة اختراع أمريكية رقم 189997 ، في تحسين في الآلات المغناطيسية الكهربائية تحديدًا في تاريخ 24 أبريل 1877.
بدأت الفرشاة في تصميم جرام الأساسي، حيث كان السلك الموجود على جوانب الحلقة الداخلية وداخلها خارج منطقة الحقل الفعال، وتم الاحتفاظ بكثير من الحرارة.
لتحسين تصميم المحرك، تم استخدام حلقة حلقية بدلاً من الشكل الأسطواني لمحرك جرام، وتم وضع المغناطيسات الكهربائية الميدانية على جانبي قرص المحرك بدلاً من المحيط.
يحتوي مجموعة الأحذية على أربعة مغناطيسات كهربائية، اثنان منها في أحذية القطب الشمالي واثنان في أحذية القطب الجنوبي.

الفرق بين الدينامو والمولد الكهربائي

تعمل الدينامو والمولدات على تحويل الدوران الميكانيكي إلى طاقة كهربائية، ويكمن الفرق بين المصطلحين في التالي:

• الدينامو هو جهاز يستخدم الطاقة الكهرومغناطيسية لإنتاج الطاقة الكهربائية بشكل مباشر من خلال التيار المستمر، ويطلق عليه أيضا اسم المولد، ولكن عادة يشير مصطلح المولد إلى الجهاز الذي ينتج التيار المتردد.
• يتم استخدام مصطلح المولد الكهربائي لوصف المولد الذي ينتج الطاقة الكهربائية المترددة بالاستخدام المغناطيسي الكهربائي.

المولدات والدينامو والبطاريات هي الأدوات الثلاثة الضرورية لخلق أو تخزين كميات كبيرة من الكهرباء للاستخدام البشري، ويُعتقد أن البطاريات اكتُشِفت منذ عام 248 قبل الميلاد.
يستخدمون ببساطة التفاعل الكيميائي لإنتاج وتخزين الكهرباء، وقد قام العلماء بتجربة البطارية لاختراع المصابيح المتوهجة المبكرة والمحركات الكهربائية والقطارات والاختبارات العلمية.
على الرغم من ذلك، فإن البطاريات لم تكن موثوقة أو فعالة من حيث التكلفة في أي استخدام كهربائي منتظم. وكانت الدينامو هي التي غيرت الكهرباء جذريًا من الفضول إلى تقنية مربحة وموثوقة.