L'elettricità costituisce oggi la parte più indispensabile della nostra vita. Ci fornisce illuminazione, intrattenimento e molte cose. È impossibile immaginare la vita senza elettricità. I primi esseri umani usavano le batterie per l'elettricità. Ma si è scoperto lentamente che le batterie non erano convenienti o affidabili.
Le case moderne sono per lo più alimentate dall'elettricità. È molto conveniente e può essere prodotto in tutti i tipi utilizzando qualsiasi cosa, dal carbone al petrolio, dal vento alle onde.
Se vogliamo far funzionare qualsiasi cosa, un televisore, un tostapane o un lettore MP3, abbiamo bisogno di una fornitura costante di energia elettrica. La legge fondamentale della fisica "Conservazione dell'energia" spiega come si può ottenere energia e come non si può ottenere energia.
C'è una quantità fissa di energia nel nostro universo e tutto ciò che possiamo fare con questa energia è convertirla in qualsiasi forma utile. Quindi per convertire l'energia e ottenere una fornitura regolare di elettricità abbiamo bisogno di determinati apparecchi. Questi apparecchi possono essere un generatore, un motore, una dinamo, un alternatore, ecc. Qui vedremo come funzioneranno e differiranno una dinamo e un alternatore.
Dinamo vs Alternatore
La differenza tra Dinamo e Alternatore è che una Dinamo genera una corrente continua che scorre in una direzione (cioè non cambia direzione) mentre un Alternatore genera una corrente alternata che cambia regolarmente direzione.
Tabella di confronto tra dinamo e alternatore
| Parametri di confronto | Dinamo | Alternatore |
| Definizione | Dynamo è una macchina che produce corrente continua che scorre nella stessa direzione | Un alternatore è una macchina che produce corrente alternata che scorre in direzioni diverse |
| Campo magnetico | Stazionario | rotante |
| Alimentazione in ingresso | Prende l'alimentazione in ingresso dal rotore | Prende l'alimentazione in ingresso dallo statore |
| Efficienza energetica | È meno efficiente dal punto di vista energetico | È altamente efficiente dal punto di vista energetico |
| Gamma di rotazioni al minuto (RPM) | Supporta una gamma inferiore di RPM | Supporta un'ampia gamma di RPM |
| Durata della spazzola | Ha una minore durata della spazzola | Ha un'elevata durata della spazzola |
| Ricarica della batteria scarica | Può essere utilizzato per caricare una batteria scarica | Non può essere utilizzato per caricare una batteria scarica |
| Manutenzione | Ha costi di manutenzione elevati | Ha bassi costi di manutenzione |
Cos'è la dinamo?
Dynamo è un dispositivo elettrico che produce corrente continua che scorre in una direzione. Viene utilizzato per la generazione di energia elettrica. Fondamentalmente converte l'energia meccanica in energia elettrica.
La dinamo è stata progettata per la prima volta da Nikola Tesla. Ma il merito di aver concettualizzato la dinamo è dato a Michael Faraday. Fu Faraday che per primo ebbe l'idea che un magnete mobile in un circuito elettrico chiuso possa indurre il flusso di corrente elettrica.
La dinamo lavora sul concetto di induzione elettromagnetica. Quando la bobina collegata al campo magnetico si carica, nella bobina viene creata una fem indotta.
La dinamo è composta da diverse parti come giogo, poli, armatura, statore, rotore, spazzole, ecc. Le parti più essenziali della dinamo sono lo statore e il rotore.
Le bobine della dinamo ruotano attraverso il campo magnetico. I commutatori ad anello diviso vengono utilizzati per il collegamento a un circuito esterno. Questo commutatore ad anello diviso commuta le connessioni ad ogni mezzo giro mantenendo così la corrente che scorre nella stessa direzione.
La spazzola garantisce un collegamento elettrico continuo senza inibizioni al movimento del collettore. Ci sono due set di spazzole: uno che preleva l'alimentazione per andare al circuito principale e un altro set di spazzole che prende energia dall'armatura per alimentare i magneti dello statore.
L'armatura trattiene una piccola quantità di magnetismo nel suo nucleo di ferro. Quando inizia a girare, viene generata un po' di potenza che eccita i solenoidi nello statore. Lentamente, la tensione aumenta e la dinamo raggiunge la massima potenza.
Se si deve evitare che una batteria venga sovraccaricata, è necessario regolare l'uscita della dinamo. Questo viene fatto dal regolatore che cambia la corrente secondo necessità.
Una dinamo è piuttosto costosa e di grandi dimensioni rispetto a un alternatore. Le dinamo vengono utilizzate per produrre energia elettrica in automobili, navi, treni, aerei, ecc.
Che cos'è un alternatore?
Un alternatore è una macchina che produce una corrente alternata che cambia costantemente direzione. Converte l'energia meccanica in energia elettrica. Gli alternatori sono stati creati da Hippolyta Pixi un inventore francese nel 1832.
Esistono diversi tipi di alternatori a seconda delle applicazioni e del design.
L'alternatore è costituito da due componenti principali: rotore e statore. La parte rotante è il rotore mentre lo statore è la parte fissa.
Gli alternatori funzionano secondo il principio dell'induzione elettromagnetica, secondo il quale per produrre elettricità sono necessari un conduttore, un campo magnetico ed energia meccanica.
Quando la velocità dell'alternatore viene ridotta o diminuisce, anche l'uscita della corrente si riduce o diminuisce. Inoltre, l'uscita della corrente si riduce o diminuisce all'aumentare della temperatura dell'alternatore. Quando l'alternatore funziona a bassa velocità, l'efficienza dell'alternatore si riduce automaticamente.
Le spazzole nell'alternatore forniscono energia alla bobina che è montata sull'albero rotante. Queste spazzole forniscono la corrente continua attraverso due collettori ad anello. Le spazzole dell'alternatore sono abbastanza resistenti e durano più a lungo rispetto a quelle della dinamo poiché le spazzole richiedono solo elettricità sufficiente per alimentare il rotore.
L'alternatore viene utilizzato nelle seguenti applicazioni:
- automobili
- Applicazioni marine
- Trasmissione a radiofrequenza
- Unità multiple elettriche diesel
- Impianti di generazione di energia elettrica
L'alternatore è un dispositivo economico che è leggero. La costruzione dell'alternatore è semplice e richiede poca manutenzione. L'alternatore è robusto e più compatto. Ma anche l'alternatore ha dei vantaggi. Ha bisogno di trasformatori per funzionare e si surriscalda quando la corrente è alta.
Principali differenze tra dinamo e alternatore
- La differenza fondamentale tra Dynamo e Alternator è quella Dynamo produce corrente continua che scorre in una direzione mentre l'alternatore produce una corrente alternata che cambia costantemente direzione.
- Il campo magnetico del Dinamico è stazionario mentre il campo magnetico dell'Alternatore è rotante.
- L'alimentazione in ingresso presa dalla dinamo è attraverso il rotore mentre l'alternatore prende la sua alimentazione in ingresso attraverso lo statore.
- La dinamo ha un'efficienza energetica inferiore rispetto all'alternatore che ha un'efficienza energetica molto elevata.
- La gamma di rotazioni al minuto (RPM) di una dinamo è inferiore a circa <2000 RPM mentre l'RPM dell'alternatore varierà da 6000 RPM a 12.000 RPM
- Le dinamo hanno costi di manutenzione elevati mentre l'alternatore richiede pochissima manutenzione.
- Le spazzole della Dinamo non durano a lungo in quanto si usano gli anelli spezzati e si consumano rapidamente mentre le spazzole dell'Alternatore durano quanto si usano gli anelli pieni e non si consumano facilmente.
- Una dinamo può essere utilizzata per caricare una batteria scarica mentre un alternatore non può essere utilizzato per caricare una batteria scarica.
Conclusione
Dinamo e alternatori sono stati i metodi principali con cui è stata prodotta l'energia elettrica. In precedenza nelle auto venivano utilizzate le dinamo, ma nei veicoli moderni sono stati sostituiti gli alternatori.
Allo stesso modo, nel settore della produzione di energia commerciale, è sempre esistita una battaglia tecnica tra dinamo e alternatori che alla fine gli alternatori hanno vinto. Anche se gli alternatori sono emersi come grandi vincitori, le dinamo sono ancora in uso in alcune applicazioni specifiche.
Riferimenti
- https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/978-1-349-06180-8_6.pdf
- https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-349-03176-4_5
