Generátory jsou zdroje elektrického proudu, které přeměňují mechanickou energii na elektrickou. Jestliže obsahují trvalé magnety, nazývají se magnetoelektrické. První magnetoelektrický stroj předvedl v roce 1831 Michael Faraday. Jeho stroj se skládal z měděného kotouče o poloměru 15 cm, který se otáčel mezi dvěma póly trvalého magnetu. Po objevu elektromagnetu byly trvalé magnety nahrazeny a vznikly dynamoelektrické stroje, např. v roce 1860 dynamo Wernera Siemense a elektromotor Zénoba Theofila Grammea z roku 1871.
Generátory pracují na základě elektromagnetické indukce. Proud vzniká indukcí v závitech cívky, které jsou upevněny na železném jádře tvaru plného nebo dutého válce. Jádro vyplňuje prostor mezi póly silného magnetu nebo elektromagnetu. Buď se otáčí elektromagnet nebo cívky. Generátory, které vyrábí stejnosměrný proud, se nazývají dynama a generátory vyrábějící střídavý proud, se nazývají alternátory.
Alternátory
Alternátory jsou generátory střídavého napětí. Skládají se z nepohyblivé části – statoru a pohyblivé části – rotoru. Ve většině alternátorů je zdrojem magnetického pole rotor tvořený elektromagnetem, který se otáčí ve statoru. Cívky elektromagnetu, zvané budící cívky, jsou napájeny stejnosměrným budicím proudem. Zdrojem tohoto stejnosměrného proudu je budič – dynamo, který je umístěn na stejné ose jako rotor alternátoru, a proud přivádíme k budicím cívkám stykem kartáčků a kroužků na hřídeli alternátoru. Jestliže rotor mechanickou silou roztočíme, bude se otáčet i magnetické pole rotoru a toto magnetické pole bude indukovat elektrický proud v cívce zvané indukční cívka, jejíž závity jsou umístěny ve žlábcích rozložených po obvodu statoru, vytvořeném ze vzájemně izolovaných ocelových plechů. Indukované střídavé napětí vzniká v cívkách statoru, jedná se o tzv. statorové vinutí.
Alternátor.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Dynamoelektrické stroje
Dynamoelektrické stroje nebo–li dynama pracují principielně stejně jako alternátory. Rozdílem je, že konce závitu jsou připojeny k jednomu sběrnému kroužku, který se skládá z navzájem izolovaných polokroužků. Toto zařízení se nazývá komutátor. Podle pravidla pravé ruky se můžeme přesvědčit, že na jednom sběrači je vždy kladné napětí, na druhém sběrači vždy záporné napětí. Obvodem prochází stejnosměrný proud, jehož průběh je na obrázku.
Konstrukčně se ale dynamo od alternátoru liší. Z průběhu proudu vidíme, že jeho hodnota kolísá, což je nežádoucí. Odstranit tuto skutečnost můžeme pomocí budících cívek ve statoru, které vytváří magnetické pole. Rotor – kotva má válcovitý tvar a je složen z izolovaných plechů s drážkami na povrchu, ve kterých jsou umístěny izolované indukční cívky. Vývody těchto cívek jsou spojeny s komutátorem, který se skládá z řady měděných plechů, tzv. lamel. Napětí dynama poněkud kolísá, a to tím více, čím méně má rotor cívek, a tedy i lamel. Při otáčení rotoru se v každé samostatné cívce indukuje pulsující napětí, ale okamžité hodnoty napětí jsou si navzájem téměř rovny. Na sběračích tedy vzniká téměř přímkové stejnosměrné napětí.
Vznik stejnosměrného napětí v dynamu.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
