Do czego służy prądnica? Rodzaje i budowa

Prądnicą nazywa się urządzenie, które wytwarza energię elektryczną. Wszystko kosztem dostarczonej energii mechanicznej. Dzieje się tak dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej oraz ruchowi przewodnika czy zewnętrznego pola magnetycznego. Jakie wyróżnia się jej rodzaje? Jak właściwie działa? Do czego służy? Odpowiedzi na te pytania szukaj w naszym artykule.

W jaki sposób powstała prądnica?

Na początku prąd elektryczny był otrzymywany z elektrostatycznych maszyn czy ogniw chemicznych. W związku z tym energia elektryczna była droga. Głównie to było powodem utrudnionego dostępu. Pierwszą prądnicę zaprojektował Michael Farady. W 1831 roku stworzył prototyp urządzenia znanego jako dysk Faradaya. Utworzona maszyna była jednobiegunowa. Odpowiadała za produkcję prądu dzięki obrotowi miedzianego dysku w polu magnetycznym. Wytwarzały go trwałe i podkowiaste magnesy. W ten sposób możliwe było generowanie prądu stałego o sporym natężeniu, jednak o niskim napięciu. W 1832 natomiast Hippolyte Pixii będący francuskim fizykiem zaprojektował prądnicę prądu przemiennego. Prąd elektryczny pojawiał się dzięki obrotowi magnesu w bliskości ze zwojnicą. Później utworzono zwojnicę, która obracała się w polu magnetycznym magnesu. Potem użyto komutatora. Jest to sprzęt pozwalający na przepływ prądu elektrycznego do wirnika. Opiera się on na sposobie synchronicznym z obrotem. Dzięki temu uzyskano urządzenie, w którym prąd płynął tylko w jednym kierunku.

Jak działa?

Prądnica działa w ten sposób, że uzwojenie cewki znajdującej się w wirniku przecina linie pola magnetycznego, które wytwarza uzwojenie wzbudzające. W ten sposób indukuje się w nim zmienna elektromotoryczna siła. Generator i prądnica działa jak prostoliniowy przewodnik, który porusza się w niezmiennym w czasie polu magnetycznym. W trakcie, gdy wirnik urządzenia pod wpływem zewnętrznych mocy wiruje w polu magnetycznym w uzwojeniu twornika, wówczas indukuje się siła elektromotoryczna rotacji o odpowiedniej wartości. 

Jakie jest zastosowanie prądnicy?

Prądnice prądu stałego były kiedyś używane w pojazdach. Zasilały one sprzęt elektryczny pojazdu. Służyły również do ładowania akumulatora rozruchowego. Wyparły je stopniowo alternatory. Wszystko dlatego, że były bardziej wydajne i niezawodne. Cechowały się także mniejszym rozmiarem.

Jaka jest budowa prądnicy?

Generatory i prądnice składają się z następujących części:

• stojana – nieruchomego elementu połączonego z obudową,
• wirnika – rotora, części wirującej znajdującej się w środku stojana,
• zwojów przewodnika – są one nawinięte na wirnik. Przecinają pole magnetyczne,
• magnesu – generuje zwoje przewodnika. Powoduje poza tym indukowanie zmiennej siły elektromotorycznej,
• komutatora – zainstalowany na wirniku w prądnicy prądu stałego. Odpowiada za prostowanie przebiegu aktywowanego prądu.

Jakie wyróżnia się rodzaje prądnic?

W związku z rodzajem wytwarzanego napięcia wyróżnia się:

1. alternatory – prądnice prądu przemiennego,
2. dysk Faradaya – prądnice prądu stałego.

Z kolei ze względu na budowę oraz sposób działania wyodrębnia się:

1. generatory synchroniczne,
2. generatory asynchroniczne.

Natomiast na typ zastosowania i uzwojenie dzieli się je na prądnice:

• obcowzbudne,
• bocznikowe,
• szeregowe,
• szeregowo-bocznikowe
• równoległe,
• turbogenerator,
• dynamo.

Wyróżnia się ponadto prądnicę wolnoobrotową i tachometryczną.