Prądnica (dawniejdynamomaszyna) –maszyna elektryczna, przetwarzającaenergię mechaniczną ruchu obrotowego wenergię elektryczną. Jeden z rodzajówgeneratora elektrycznego.
Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawiskuindukcji elektromagnetycznej. W prądnicy prądu stałego stałystrumień magnetyczny, wytwarzany przezmagnesy lubelektromagnesy umieszczone wstojanie prądnicy, indukuje w uzwojeniu wprawianego w ruchwirnikaprąd elektryczny[1].
Ze względu na rodzaj wytwarzanegonapięcia prądnice dzieli się na[2]:
Ze względu na budowę i zasadę działania prądnice prądu przemiennego dzieli się na[2]:
Ze względu na zasilanie uzwojenia wzbudzania wyróżnia się prądnice[3]:
.jpg)
Głównymi częściami prądnicy sąstojan (nieruchoma część związana z obudową) orazwirnik (rotor, część wirująca wewnątrz stojana). Jednocześnie z punktu widzenia pełnionych zadań w prądnicy wyróżniamymagneśnicę, odpowiedzialną za wzbudzaniestrumienia magnetycznego oraztwornik, w uzwojeniach którego indukuje sięsiła elektromotoryczna. W prądnicach prądu stałego magneśnica jest częścią nieruchomą, usytuowaną w stojanie, a twornik — częścią wirującą (wirnikiem). Uzwojeniecewki umieszczonej w wirniku prądnicy przecina linie pola magnetycznego wytwarzanego przezuzwojenie wzbudzające magneśnicy i dzięki temu indukuje się w nimsiła elektromotoryczna. W prądnicach prądu przemiennego zazwyczaj wiruje magneśnica, a twornik, umieszczony w stojanie, stoi nieruchomo[4].
Przykładami prądnic prądu stałego sądysk Faradaya i prądnice pojazdów. Prądnicami prądu przemiennego sąalternator,turbogenerator idynamo rowerowe (prąd jest wytwarzany w nieruchomych uzwojeniach stojana przez wielobiegunowe, wirujące pole magnetyczne związane z obracającym się wirnikiem).
.jpg)
Przed skonstruowaniem prądnicprąd elektryczny uzyskiwano zogniw chemicznych orazmaszyn elektrostatycznych. Tak uzyskiwana energia elektryczna była bardzo droga.
W 1831 rokuMichael Faraday odkrywaindukcję elektromagnetyczną, prezentuje kilka doświadczeń w których uzyskuje chwilowy przepływ prądu w cewce w wyniku przerywania prądu w innej cewce. Opisuje indukowanie ciągłego prądu uzyskiwanego przez obrót przewodzącego dysku w polu magnetycznym, zwanego późniejdyskiem Faradaya lub maszyną jednobiegunową. Jego urządzenie wytwarzało niewielki prąd, nie był w stanie wywołać iskry elektrycznej, nie dokonywał elektrolizy wody, ale odchylał wskazówkę galwanometru[5]. Po udoskonaleniach przez innych twórców urządzenie to wytwarzałoprąd stały o dużymnatężeniu, lecz niewielkim napięciu.
W 1832 roku francuski fizykHippolyte Pixii(inne języki) skonstruował prądnicę prądu przemiennego, w której prąd elektryczny był wytwarzany w wyniku obrotu magnesu w pobliżucewki. Wówczas prąd przemienny nie był interesujący dla badaczy. Po sugestiiAmpera wprowadziłkomutator, uzyskując prąd płynący w jednym kierunku[6].
Po odkryciu Faradaya rozpoczęto budowę rozlicznych maszyn elektrycznych wytwarzających prąd elektryczny. Konstrukcje z lat 30. XIX w. były urządzeniami pokazowymi lub laboratoryjnymi do celów eksperymentalnych. Najwcześniejszym generatorem elektrycznym używanym w procesie przemysłowym. Jest opatentowana w 1841 r. a zbudowana w 1844 r. (prądnica Woolricha(inne języki)) wykonana według projektu Johna Stephena Woolricha, używana przez firmęElkington Silver Electroplating Works(inne języki) do galwanizacji[7].
W 1846 r.Werner von Siemens udoskonalając telegraf wskazówkowy wprowadza do niego prądnicę (impulsator) z nowatorskim wówczas a zbliżonym do obecnie powszechnie stosowanego, sposobem nawijania uzwojenia wirnika, zwanympodwójne T, będącym pierwowzorem uzwojeń żłobkowych. Telegraf ten działał bez zewnętrznego zasilania, impuls elektryczny powstawał w wyniku przestawiania wskazówki nadawcy, był produkowany dlaKrólewskich Bawarskich Kolei Państwowych. Próby zastąpienia słabych wówczas magnesów stalowych elektromagnesami były podejmowane przez różnych konstruktorów prądnic, ale dopiero konstrukcja Siemensa z 1866 r., w której w induktorze z telegrafu zamienił magnes na elektromagnes zasilany wytworzonym przez prądnicę prądem okazała się skuteczną prądnicą samowzbudną. Siemens uważał, że konstrukcja wydajnej prądnicy, a tym samym taniego i łatwego wytwarzania prądu otwiera szerokie możliwości zastosowania elektryczności[8].
Prądnice Siemensa miały na wirniku jedno uzwojenie, przez co wytwarzały prąd jednokierunkowy silnie tętniący, co było niekorzystne. Udoskonaleniem konstrukcji prądnic było wynalezienie wirnika pierścieniowego z wieloma uzwojeniami, które przypisuje się znanemu tylko z imienia Elias w latach 40. XIX w., Rozwiązanie ponownie zademonstrowane zostało przez włoskiego fizyka, wówczas studentaAntonia Pacinotti w 1863 r. Osiągnięciem Pacinottiego było wykazanie, że silnik może być prądnicą, a prądnica silnikiem[9]. Dalszy rozwój tej koncepcji i jej komercjalizację zapewniłZénobe Gramme, który w 1870 patentuje, a w 1871 rozpoczyna produkcję prądnic z wieloma uzwojeniami na wirniku i komutatorem, zwanychmaszyną Gramma(inne języki). Cewki wirnika w tej prądnicy były nawinięte na wspólnym pierścieniu i kolejno przechodziły w pobliżu magnesów, przez co miała ona niezbyt dużą wydajność, mimo to była najwydajniejszą prądnicą w tamtym czasie, za co Gramme został uhonorowany kilkoma nagrodami[10][11].
Friedrich von Hefner-Alteneck(inne języki) główny inżynier w fabryce Siemensa, skonstruował w 1872 r. a przedstawił na Wystawie Wiedeńskiej w 1873 r. prądnicę, której wirnik ma komutator, a uzwojenia są ułożone równolegle do jego osi tak jak wpodwójnym T, układ ten jest stosowany nadal[12].
W latach 70. XIX w.Edison rozwija oświetlenie elektryczne skonstruowanymi przez niego żarówkami, zbudowana w roku 1878 r. w jego zakładach prądnica wyróżniała się wydajnością[13][14].
W latach 80. XIX w. Edison wykonuje wiele sieci elektrycznych, przeznaczonych głównie do oświetlania, zasilanych prądnicami prądu stałego o napięciu od 110 V do 220V[15].
Dopiero wprowadzenie do stosowaniaprądu przemiennego (w wyniku pracNikoli Tesli, prowadzonych od roku 1887) spowodowało szybki postęp w budowie i zastosowaniach prądnic prądu przemiennego. Pierwszy krok w tym kierunku uczynił już w roku 1889Sebastian Ziani de Ferranti, który zainstalował prądnice dające prąd przemienny o napięciu 10 000 V (korzystniejszy do przesyłania na duże odległości) w elektrowni wDeptford, zasilającejLondyn[16].
 | Zobacz hasłoprądnica w Wikisłowniku |