1827-yilda vengriyalik fizik Anyosh Ishtvan Yedlik elektromagnitli aylanuvchi qurilmalar bilan tajribalar o‘tkaza boshladi. U ularni o‘z-o‘zidan aylanuvchi elektromagnitli rotorlardeb atagan. Uning unipolyar elektr dvigateli prototipida (1853 va 1856-yillar oralig‘ida yakunlangan) ham qo‘zg‘almas, ham aylanuvchi qismlar elektromagnitliedi. U dinamo-mashina konsepsiyasini kamida 6 yil avval — Simens va Uitstondan oldin — ilgari surgan. Biroq u o‘zini birinchi ixtirochi deb hisoblamagani uchun kashfiyotini patentlamagan. Uning g‘oyasi doimiy magnitlar o‘rniga qarama-qarshi joylashgan va rotor atrofida magnit maydon hosil qiladigan ikkita elektromagnitdan foydalanishdan iborat edi. Yedlikning ixtirosi o‘z davridan bir necha o‘n yil ilgarilab ketgan.

1831-yilda Maykl Faradey elektromagnit generatorlarning ishlash prinsipini kashf etdi. Keyinchalik Faradey qonunideb atalgan bu prinsipga ko‘ra, potensiallar farqi o‘tkazgichning uchlari orasida, u magnit maydongaperpendikulyar yo‘nalishda harakatlanganda hosil bo‘ladi. U, shuningdek, «Faradey diski» deb nomlangan ilk elektromagnit generatorni yaratdi. U unipolyar generatorbo‘lib, taqasimon magnitqutblari orasida aylanadigan mis diskdan foydalanar edi. Qurilma kichik doimiy kuchlanish va katta tok hosil qilgan.

Bu konstruksiya mukammal emas edi, chunki tok magnit maydonda bo‘lmagan disk qismlari orqali o‘z-o‘zidan tutashib qolardi. Parazit tok kontakt simlaridan olinadigan quvvatni cheklar va mis diskning foydasiz qizishiga sabab bo‘lardi. Keyinchalik unipolyar generatorlarda diskning butun perimetri bo‘ylab ko‘plab kichik magnitlarni joylashtirish orqali bu muammo hal qilindi. Natijada bir tekis magnit maydon va faqat bitta yo‘nalishdagi tok hosil qilindi.

Yana bir kamchilik chiqish kuchlanishining juda kichikligi edi, chunki magnit oqimini faqat bitta o‘ram qamrab olardi. Tajribalar g‘altakdagi sim o‘ramlari sonini ko‘paytirish orqali ko‘pincha zarur bo‘ladigan yuqoriroq kuchlanishni olish mumkinligini ko‘rsatdi. Sim o‘ramlardan tashkil topgan chulg‘amlar keyingi barcha generator konstruksiyalarining asosiy xususiyatiga aylandi.

Biroq so‘nggi yutuqlar (noyob yer magnitlari) rotoriga magnit o‘rnatilgan unipolyar dvigatellarni yaratish imkonini berdi va eski konstruksiyalarni sezilarli takomillashtirishga yo‘l ochdi.

Dinamo-mashina sanoat ehtiyojlari uchun yetarli quvvat ishlab chiqara olgan birinchi elektr generatori bo‘ldi. Uning ishlashi elektromagnetizm qonunlariga asoslanib, mexanik energiyani pulsatsiyalanuvchi o‘zgarmas tokkaaylantirishdan iborat. O‘zgarmas tok mexanik kommutator yordamida olinardi. Birinchi dinamo-mashinani Ippolit Piksi 1832-yilda yaratgan.

Bir qator kichikroq kashfiyotlardan so‘ng dinamo-mashina keyingi ixtirolar, jumladan, o‘zgarmas tok dvigateli, o‘zgaruvchan tok generatori, sinxron dvigatelva rotorli o‘zgartirgich uchun asos bo‘lib xizmat qildi.

Dinamo-mashina statordan va uning hosil qilgan doimiy magnit maydonida aylanadigan chulg‘amlar to‘plamidan iborat. Kichik mashinalarda doimiy magnit maydon doimiy magnitlar yordamida hosil qilinishi mumkin. Katta mashinalarda esa doimiy magnit maydonni bir yoki bir nechta elektromagnit hosil qiladi. Ularning chulg‘amlari odatda qo‘zg‘atish chulg‘amlari deb ataladi.

Hozir katta quvvatli dinamo-mashinalar juda kam uchraydi, chunki elektr ta’minoti tarmoqlarida o‘zgaruvchan tokdan va o‘zgarmas tokni o‘zgaruvchan tokka aylantiruvchi elektron yarimo‘tkazgichli o‘zgartirgichlardan foydalanish ancha qulay. Biroq o‘zgaruvchan tok kashf etilishidan oldin o‘zgarmas tok ishlab chiqaradigan ulkan dinamo-mashinalar elektr energiyasi olishning yagona usuli edi. Bugungi kunda dinamo-mashinalar kamyob hisoblanadi.

Elektr mashinalarining qaytuvchanligi

Rus olimi E. X. Lens 1833-yilda elektr mashinalarining qaytuvchanligini ko‘rsatdi: bir mashinaning o‘ziga tok berilsa, u elektr dvigateli sifatida ishlashi mumkin; uning rotori boshqa dvigatel, masalan, bug‘ mashinasiyordamida aylantirilsa esa, elektr toki generatoriga aylanadi. 1838-yilda Lens Yakobining elektr dvigateli ishlashini sinovdan o‘tkazish komissiyasi a’zosi sifatida elektr mashinaning qaytuvchanligini amalda isbotladi.

Elektromagnit induksiya hodisasiga asoslangan ilk elektr toki generatori 1832-yilda parijlik texniklar — Piksi aka-ukalari tomonidan yaratilgan. Bu generatordan foydalanish qiyin edi: uning qutblari yaqinida qo‘zg‘almas mahkamlangan ikkita sim g‘altagida o‘zgaruvchan elektr toki hosil bo‘lishi uchun og‘ir doimiy magnitni aylantirish talab etilardi. Generator tokni to‘g‘rilashqurilmasi bilan jihozlangan edi. Elektr mashinalarining quvvatini oshirish maqsadida ixtirochilar magnit va g‘altaklar sonini ko‘paytirdilar. 1843-yilda yaratilgan Emil Shterer generatori shunday mashinalardan biri bo‘lgan. Unda uchta kuchli harakatlanuvchi magnit va vertikal o‘q atrofida qo‘l bilan aylantiriladigan oltita g‘altak bor edi. Demak, elektromagnit tok generatorlari rivojlanishining birinchi bosqichida (1851-yilgacha) magnit maydon doimiy magnitlar bilan hosil qilingan. Ikkinchi bosqichda (1851—1867) quvvatni oshirish uchun doimiy magnitlar elektromagnitlar bilan almashtirilgan generatorlar yaratildi. Ularning chulg‘amlari doimiy magnitli alohida kichik generator tokidan oziqlanardi. Shunday mashinani ingliz Genri Uald 1863-yilda yaratgan.

Bu mashinadan foydalanish jarayonida generatorlar iste’molchiga elektr energiyasi yetkazib berish bilan birga o‘z magnitlarini ham tok bilan ta’minlay olishi aniqlandi. Elektromagnit o‘zaklari tok o‘chirilgandan keyin ham qoldiq magnitlanishni saqlab qolishi ma’lum bo‘ldi. Shu sababli o‘z-o‘zidan qo‘zg‘aluvchi generator tinch holatdan ishga tushirilganda ham tok hosil qiladi. 1866—1867-yillarda bir qator ixtirochilar o‘z-o‘zidan qo‘zg‘aluvchi mashinalar uchun patent oldilar.

1870-yilda Fransiyada ishlagan belgiyalik Zenob Gramm sanoatda keng qo‘llanilgan generatorni yaratdi. U o‘z dinamo-mashinasida o‘z-o‘zidan qo‘zg‘alish prinsipidan foydalandi va A. Pachinotti 1860-yilda ixtiro qilgan halqasimon yakorni takomillashtirdi.

Grammning dastlabki mashinalaridan birida gorizontal valga mahkamlangan halqasimon yakor ikkita elektromagnitning qutb uchlari orasida aylanardi. Yakor uzatmaning shkiviorqali aylantirilardi; elektromagnitlar chulg‘amlari yakor chulg‘amiga ketma-ket ulangan edi. Gramm generatori o‘zgarmas tok ishlab chiqarar, tok esa kollektor yuzasida sirpanadigan metall cho‘tkalar orqali olinardi. 1873-yildagi Vena xalqaro ko‘rgazmasida 1 kilometr uzunlikdagi simlar bilan o‘zaro ulangan ikkita bir xil Gramm mashinasi namoyish etildi. Mashinalardan biri ichki yonuv dvigateli yordamida harakatga keltirilib, elektr energiyasi generatori vazifasini bajarardi. Ikkinchi mashina birinchisidan simlar orqali elektr energiyasini olib, dvigatel sifatida ishlab, nasosni harakatga keltirardi. Bu Lens kashf etgan elektr mashinalari qaytuvchanligining yorqin namoyishi hamda energiyani masofaga uzatish prinsipining ko‘rgazmali isboti edi.

Elektr va magnetizm o‘rtasidagi bog‘liqlik kashf etilishidan oldin elektrostatik generatorlarbo‘lib, ular elektrostatikaqonunlariga asoslanib ishlardi. Ular yuqori kuchlanishhosil qilishi mumkin, biroq ulardagi tokkichik bo‘lardi. Ular elektrlangan tasmalar, plastinalar va disklar yordamida elektr zaryadlarini bir elektroddan boshqasiga ko‘chirishga asoslangan edi. Zaryadlar quyidagi ikki prinsipdan biri yordamida hosil qilinardi:

• elektrostatik induksiya
• triboelektrik effekt— bunda elektr zaryadi ikkita dielektrikning mexanik tegishuvi natijasida paydo bo‘ladi.

Samaradorligi pastligi va yuqori kuchlanish hosil qiladigan mashinalarni izolyatsiyalash qiyinligi sababli elektrostatik generatorlar kam quvvatli bo‘lgan va sanoat uchun ahamiyatli miqyosda elektr energiyasi ishlab chiqarishda hech qachon qo‘llanmagan. Bugungacha saqlanib qolgan shunday mashinalarga elektrofor mashinasi va Van de Graaff generatori.

Agar kommutator bo‘lmasa, dinamo-mashina o‘zgaruvchan tok generatorihisoblanadi. Elektromexanik kommutatorli dinamo-mashina esa klassik o‘zgarmas tok generatoridir. O‘zgaruvchan tok generatorida rotor ning aylanish chastotasi doimiy bo‘lishi va generator elektr taqsimlash tarmog‘idagi boshqa generatorlar bilan sinxron ishlashi kerak. O‘zgarmas tok generatori esa rotorining aylanish chastotasi ruxsat etilgan chegaralarda istalgan qiymatda bo‘lganda ishlay oladi va o‘zgarmas tok ishlab chiqaradi.

Magnitogidrodinamik generator magnit maydon orqali harakatlanayotgan plazma yoki shunga o‘xshash boshqa elektr o‘tkazuvchi muhit (masalan, suyuq elektrolit) energiyasidan aylanadigan qismlarsiz bevosita elektr energiyasi oladi. Bunday generatorlarni yaratishdan maqsad — ularning chiqishida hosil bo‘ladigan yuqori haroratli yonish mahsulotlaridan bug‘-gaz elektr stansiyalarida bug‘ni isitish uchun foydalanish va shu orqali umumiy foydali ish koeffitsiyentini (FIK)oshirishdir. MGD-generator qaytuvchan qurilma, ya’ni undan dvigatel sifatida ham foydalanish mumkin.

• Birlamchi dvigatel turiga ko‘ra:
  • Turbogenerator — harakat manbai bug‘ turbinasi yoki gaz turbinali dvigatel;
  • Gidrogenerator — harakat manbai gidravlik turbina;
  • Dizel-generator — harakat manbai dizel dvigateli;
  • Shamol generatori — shamolning kinetik energiyasini elektr energiyasiga aylantiruvchi generator;
  • Stirling generatori — elektr generatori, u Stirling dvigateliyordamida harakatga keltiriladi. Uning afzalligi turli issiqlik manbalaridan foydalanish imkoniyatidir: o‘tin yonishi yoki quyosh nurlaridan tortib radioaktiv parchalanishissiqligigacha, masalan, plutoniy-238.

• Chiqishdagi elektr toki turiga ko‘ra:
  • Uch fazali
  • Bir fazali

• Chulg‘amlarni ulash turi:
  • Chulg‘amlari yulduz shaklida ulangan
  • Chulg‘amlari uchburchak shaklida ulangan

• Qo‘zg‘atish usuliga ko‘ra
  • Doimiy magnitlar bilan qo‘zg‘atiladigan
  • Tashqi qo‘zg‘atishli
  • O‘z-o‘zidan qo‘zg‘atiladigan
    • Ketma-ket qo‘zg‘atiladigan
    • Parallel qo‘zg‘atiladigan
    • Aralash qo‘zg‘atiladigan

Elektr stansiyasi — elektr energiyasi ishlab chiqarishga mo‘ljallangan sanoat korxonasi. Aksariyat elektr stansiyalarida mexanik energiyani uch fazali elektr tokigaaylantiradigan bir yoki bir nechta generator mavjud. Elektr tokining hosil bo‘lishi magnit maydon va o‘tkazgichning bir-biriga nisbatan harakati bilan bog‘liq (elektromagnit induksiya).

Generator rotori ni aylantirish uchun turli energiya manbalaridan foydalaniladi. Dunyodagi elektr stansiyalarining katta qismi issiqlik energiyasidan foydalanadi: ular qazilma yoqilg‘ilarni, jumladan, ko‘mir, neft va tabiiy gazni yoqishadi. Ekologik jihatdan tozaroq manbalarga yadro energetikasi, shuningdek, tobora keng qo‘llanayotgan qayta tiklanuvchi energiya manbalari kiradi: quyosh nuri, shamol energiyasi, suv ko‘tarilishi va qaytishi hamda suv oqimlari.

Avtonom elektr stansiyalari (dizelli, benzinli) bitta qurilmaga birlashtirilgan elektr generatori va dvigateldaniborat majmuadir. Ularni harakatga keltirish uchun odatda porshenli ichki yonuv dvigatellariishlatiladi, ammo gaz turbinalari, shuningdek, gibrid dizel-gaz qurilmalari (ikki xil yoqilg‘ili tizimlar) ham qo‘llanishi mumkin. Bunday qurilmalarning ixcham ko‘chma benzinli generatorlardan tortib yirik turbinali stansiyalargacha bo‘lgan ko‘plab turlari mavjud. Ularning asosiy afzalligi mustaqil ishlashidir; shu tufayli ulardan zaxira elektr manbai sifatida foydalanish mumkin.

Generatorlarni insonning mushak kuchi bilan harakatga keltirish mumkin (masalan, dala radiostansiyalari jihozlarida).

Qo‘l yoki pedal yuritmali generatorlarning savdoda mavjud modellari ham, ishqibozlar yaratgan qo‘lbola konstruksiyalari ham bor. Bunday qurilmalar ko‘pincha pedal yuritmasi, qayta moslashtirilgan velotrenajyorlar yoki oyoq nasoslari asosida ishlaydi. Ular akkumulyatorlarni zaryadlash uchun ishlatiladi va ba’zan ichki invertorlar bilan jihozlanadi.

Jismonan chiniqqan kishi taxminan 75 Vt (0,1 ot kuchi) quvvatni sakkiz soat davomida hosil qila oladi; professional sportchi esa shuncha vaqt davomida taxminan 298 Vt (0,4 ot kuchi) quvvatni saqlab tura oladi.

Taxogenerator — vali aylanish chastotasiga mutanosib chiqish kuchlanishini hosil qiladigan elektromexanik qurilma. U tezlik datchigi yoki tezlik bo‘yicha teskari aloqali avtomatik boshqaruv tizimining elementi sifatida ishlatilishi mumkin. Taxogeneratorlar ko‘pincha taxometrlarni elektr bilan ta’minlash uchun qo‘llanadi. Bunday asboblar elektr dvigatellari, ichki yonuv dvigatellari va ular harakatga keltiradigan uskunalarning aylanish tezligini o‘lchaydi.