डाइनेमो

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डायनमो इलेक्ट्रिक मशीन (पिछला भाग, आंशिक रूप से अनुभाग, U.S. Patent 284,110)

डायनेमो एक विद्युत जनरेटर (जनित्र) है जो एक कम्यूटेटर (विद्युत) का उपयोग करके दिष्ट धारा बनाता है। डायनामो प्राथमिक विद्युत जनित्र थे जो उद्योग के लिए विद्युत प्रदान करने में सक्षम थे जिस पर विद्युत मोटर,प्रत्यावर्ती धारा आवर्तित्र घूर्णी परिवर्तित्र सहित कई अन्य बाद के इलेक्ट्रिक-पॉवर रूपांतरण उपकरण आधारित थे।

आज सरल अल्टरनेटर बड़े पैमाने पर दक्षता, विश्वसनीयता और लागत कारणों से यह बिजली उत्पादन पर प्रभावी है। डायनेमो में कम्यूटेटर (इलेक्ट्रिक) के नुकसान होते हैं। इसके साथ रेक्टिफायर (शोधक) (जैसे निर्वात - नलिका या हाल ही में ठोस स्थिति तकनीकी के माध्यम से) का उपयोग करके दिष्ट धारा में परिवर्तित करना प्रभावी एवं अल्प मूल्य है।

इतिहास

स्थायी चुम्बकों के साथ प्रेरण

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फैराडे डिस्क प्रथम विद्युत जनरेटर था। घोड़े की नाल के आकार के चुंबक (ए) ने डिस्क (डी) के माध्यम से एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया। जब डिस्क को घुमाया गया तो इसने केंद्र से रिम की ओर विद्युत प्रवाह को रेडियल (त्रिज्यीय) रूप से बाहर की ओर प्रेरित किया। धारा बाहरी सर्किट के माध्यम से स्लाइडिंग स्प्रिंग संपर्क एम (बी से जुड़ा हुआ) के माध्यम से बहती है और बी- धुरी के माध्यम से डिस्क के केंद्र में वापस जाता है।

सन 1831-1832 के वर्षों में माइकल फैराडे द्वारा विद्युत चुम्बकीय जनरेटर के संचालन सिद्धांत की खोज की गई थी। उस सिद्धांत को बाद में फैराडे का नियम कहा गया जो यह है कि विद्युत चालक मेंविद्युत प्रभावन बल उत्पन्न होता है जो अलग-अलग चुंबकीय प्रवाह को घेरता है।

उन्होंने घोड़े की नाल, चुंबक के ध्रुवों के बीच घूमने वाली तांबे की डिस्क का उपयोग करते हुए प्रथम विद्युत चुम्बकीय जनरेटर का निर्माण किया जिसे फैराडे डिस्क कहा जाता है जो कि एक प्रकार का होमोपोलर जनरेटर है। जिसने कम दिष्ट धारा वोल्टेज उत्पन्न किया। प्रारंभिक अर्थों में डायनेमो नहीं था क्योंकि इसमें कम्यूटेटर का उपयोग नहीं किया गया था।

डिस्क के उन क्षेत्रों में विद्युत प्रवाह के स्व-रद्द करने के कारण यह डिजाइन अक्षम था तथा जो चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में नहीं थे। जबकि धारा को सीधे चुंबक के प्रेरण से कम किया गया था जिससे विद्युत उन क्षेत्रों में पीछे की ओर प्रसारित होगा जो चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव से बाहर थे। इस उलटी धारा ने बिजली उत्पादन को पिकअप तारों तक सीमित कर दिया और तांबे की डिस्क के अपशिष्ट ताप को प्रेरित किया। इसके पश्चात होमोपोलर जेनरेटर डिस्क परिधि के चारों ओर व्यवस्थित चुंबक की एक सरणी का उपयोग करके इस समस्या को हल करेंगे जिससे धारा-प्रवाह दिशा में स्थिर क्षेत्र प्रभाव बनाए रखा जा सके।

एक और हानि यह थी कि चुंबकीय प्रवाह के माध्यम से एकल विद्युत पथ के कारण निर्गतवोल्टेज बहुत कम था। फैराडे और अन्य ने पाया कि तार के कई घुमावों को एक कॉइल में लपेटकर उच्च एवं अधिक उपयोगी वोल्टेज का उत्पादन किया जा सकता है। वायर वाइंडिंग्स आसानी से घुमावों की संख्या को परिवर्तित कर वांछित किसी भी वोल्टेज का उत्पादन कर सकते हैं इसलिए वे बाद के सभी जनरेटर प्रारूपों की एक विशेषता रहे हैं, जिसके लिए कम्यूटेटर के आविष्कार की आवश्यकता होती है ताकि दिष्ट धारा का उत्पादन किया जा सके।

प्रथम डायनेमो

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हिप्पोलीटे पिक्सी का डायनेमो। कम्यूटेटर कताई चुंबक के नीचे शाफ्ट पर स्थित होता है

प्रथम कम्यूटेटेड डायनेमो सन 1832 में एक फ्रांसीसी उपकरण निर्माता हिप्पोलीटे पिक्सी द्वारा बनाया गया था। इसमें एक स्थायी चुंबक का उपयोग किया गया था जिसे एक क्रैंक द्वारा घुमाया गया था। घूमते हुए चुम्बक को इस तरह रखा गया था कि उसका उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव विद्युतरोधित तार से लिपटे लोहे के टुकड़े से होकर प्रवाहित हो।

पिक्सी ने पाया कि हर बार जब कोई पोल कुंडली से होकर गुजरता है तो घूमता हुआ चुंबक तार में विद्युत की एक पल्स उत्पन्न करता है। जबकि चुंबक के उत्तरी और दक्षिणी ध्रुव विपरीत दिशाओं में धाराओं को प्रेरित करते हैं। प्रत्यावर्ती धारा को दिष्ट धारा में परिवर्तित करने के लिए पिक्सी ने एक कम्यूटेटर का आविष्कार किया जिसके शाफ्ट पर एक विभाजित धातु सिलेंडर और जिसके विरुद्ध दो स्प्रिंगदार धातु संपर्क थे।

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एंटोनियो पैसिनॉटी डायनेमो, सन1860।

इस प्रारंभिक डिजाइन में एक समस्या थी कि इसके द्वारा उत्पादित विद्युत प्रवाह में "स्पाइक्स" की एक श्रृंखला सम्मिलित थी या विद्युत पल्स को बिल्कुल भी अलग नहीं किया गया था जिसके परिणामस्वरूप कम औसत बिजली उत्पादन हुआ। इस अवधि के इलेक्ट्रिक मोटर्स के साथ प्रारूपों को चुंबकीय सर्किट में बड़े वायु अंतराल के गंभीर हानिकारक प्रभावों का पूरी तरह से अनुभव नहीं हुआ।

इटली में, भौतिकी के प्रोफेसर एंटोनियो पैकिनोटी ने सन 1860 के आसपास इस समस्या को दो-ध्रुव अक्षीय समरूपता को एक बहु-ध्रुव टोरॉयडल के साथ परिवर्तित कर हल किया जिसे उन्होंने लोहे की अंगूठी को एक निरंतर घुमावदार रिंग के चारों ओर स्थित बिंदु के साथ लपेटकर बनाया जो कम्यूटेटर से कई समान रूप से जुड़ा हुआ था। कम्यूटेटर को कई खंडों में विभाजित किया जा रहा है जिसका अर्थ यह था कि कॉइल का कुछ भाग  निरंतर चुंबक से होकर निकल रहा था जो विद्युत को सुचारू कर रहा था।

सन 1844 का वूलरिच इलेक्ट्रिकल जेनरेटर जो अब थिंकटैंक, बर्मिंघम, थिंकटैंक, बर्मिंघम साइंस म्यूजियम में है, एक औद्योगिक प्रक्रिया में उपयोग किया जाने वाला सबसे पुराना विद्युत जनरेटर है। इसका उपयोग वाणिज्यिक इलेक्ट्रोप्लेटिंग के लिए एल्किंगटन सिल्वर इलेक्ट्रोप्लेटिंग वर्क्स की फर्म द्वारा किया गया था।

स्व-उत्तेजना

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थिंकटैंक, बर्मिंघम में वूलरिच विद्युत जनरेटर

फैराडे से स्वतंत्र रूप से एन्योस जेडलिक ने सन 1827 में विद्युत चुम्बकीय घूर्णन उपकरणों के साथ प्रयोग करना आरम्भ किया जिसे उन्होंने विद्युत चुम्बकीय स्व-रोटर कहा। इसके एकल-ध्रुव इलेक्ट्रिक स्टार्टर के प्रोटोटाइप में स्थिर और घूमने वाले दोनों भाग विद्युत चुम्बकीय थे।

सन 1856 के आसपास उन्होंने सीमेंस से वर्नर और चार्ल्स व्हीटस्टोन से लगभग छह साल पहले डायनेमो की अवधारणा तैयार की, लेकिन इसका पेटेंट नहीं कराया क्योंकि उन्हें लगा कि वे इसे अनुभव करने वाले पहले व्यक्ति नहीं हैं। उनके डायनेमो ने रोटर के चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करने के लिए स्थायी चुम्बकों के स्थान पर एक दूसरे के विपरीत दो विद्युत चुम्बकों का उपयोग किया। यह डायनेमो स्व-उत्तेजना के सिद्धांत की खोज भी थी, जिसने स्थायी चुंबक प्रारूपों को परिवर्तित कर दिया।

व्यावहारिक प्रारूप

डायनेमो प्रथम विद्युत जनरेटर था जो व्यवसाय को शक्ति प्रदान करने में सक्षम था। आधुनिक डायनेमो औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग के लिए ठीक, स्वतंत्र रूप से सर चार्ल्स व्हीटस्टोन, वर्नर वॉन सीमेंस और सैमुअल अल्फ्रेड वर्ली द्वारा किया गया था। वर्ली ने 24 दिसंबर 1866 को एक पेटेंट लिया जबकि सीमेंस और व्हीटस्टोन दोनों ने 17 जनवरी 1867 को अपनी खोजों की घोषणा की, इसके पश्चात रॉयल सोसाइटी को उनकी खोज पर एक पेपर दिया।

"डायनेमो-इलेक्ट्रिक मशीन" ने स्टेटर क्षेत्र बनाने के लिए स्थायी चुम्बकों के स्थान पर स्व-शक्ति विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र कॉइल्स को नियोजित किया।व्हीटस्टोन का प्रारूप सीमेंस के समान था। इस अंतर के साथ कि सीमेंस प्रारूप में स्टेटर विद्युतचुम्बकीय रोटर के साथ श्रृंखला में थे परंतु व्हीटस्टोन के प्रारूप में वे समानांतर में थे। स्थायी चुम्बकों के स्थान पर विद्युत चुम्बकों के उपयोग ने डायनेमो के बिजली उत्पादन को अधिक बढ़ा दिया और पहली बार उच्च शक्ति उत्पादन को सक्षम किया। इस आविष्कार ने सीधे रूप से बिजली को प्रथम बड़े औद्योगिक उपयोगों की ओर अग्रसर किया। उदाहरण के लिए 1870 के दशक में सीमेंस ने धातुओं और अन्य सामग्रियों के उत्पादन के लिए विद्युत आर्क भट्टियों को बिजली देने के लिए विद्युतचुम्बकीय डायनेमो का उपयोग किया।

डायनेमो मशीन जिसे विकसित किया गया था जिसमें एक स्थिर संरचना समाहित थी और घूर्णन कुंडली का एक सेट जो उस क्षेत्र के भीतर घूमता है, चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करता है। बड़ी मशीनों पर निरंतर चुंबकीय क्षेत्र एक या एक से अधिक विद्युत चुम्बकों द्वारा प्रदान किया जाता है जिन्हें सामान्य रूप से फील्ड कॉइल कहा जाता है।

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सन 1878 के आसपास छोटा ग्राम डायनेमो

ज़ेनोब ग्रैमे ने 1871 में पेरिस में संचालित पहले वाणिज्यिक बिजली संयंत्रों को रुपित करते समय पैसिनॉटी के प्रारूप का पुन: आविष्कार किया। ग्राम के प्रारूप का लाभ चुंबकीय प्रवाह के लिए एक अच्छा मार्ग था  जिसमें भारी लोहे के कोर के साथ चुंबकीय क्षेत्र के अधिकार वाले स्थान को भरना और स्थिर और घूर्णन भागों के बीच हवा के अंतराल को कम करना था। ग्राम डायनेमो उद्योग के लिए व्यावसायिक मात्रा में बिजली उत्पन्न करने वाली पहली मशीनों में से एक थी। ग्राम रिंग में और सुधार किए गए परंतु तार के अंतहीन चक्र की कताई की मूल अवधारणा सभी आधुनिक डायनेमो के केंद्र में बनी हुई है।

चार्ल्स एफ ब्रश ने अपने पहले डायनेमो को सन 1876 की गर्मियों में एक घोड़े द्वारा खींचे गए ट्रेडमिल का उपयोग करके इसे शक्ति प्रदान की। ब्रश के प्रारूप ने रिंग आर्मेचर को सिलेंडर आकार के स्थान पर डिस्क के प्रकार का आकार देकर ग्राम डायनेमो को संशोधित किया। क्षेत्र के विद्युत चुम्बकों को भी परिधि के चारों ओर रखने के स्थान पर आर्मेचर डिस्क के किनारों पर स्थित किया गया था।

रोटरी कन्वर्टर्स (घूर्णी परिवर्तित्र)

डायनेमो और मोटर्स को यांत्रिक या विद्युत शक्ति के बीच आगे और पीछे आसान रूपांतरण की अनुमति देने के बाद उन्हें रोटरी कन्वर्टर्स (घूर्णी परिवर्तित्र) नामक उपकरणों में जोड़ा गया था तथा घूर्णन मशीनें जिनका उद्देश्य भार को यांत्रिक शक्ति प्रदान करना नहीं था बल्कि एक प्रकार के विद्युत प्रवाह को दूसरे में परिवर्तित करना था, उदाहरण के लिए दिष्ट धारा से प्रत्यावर्ती धारा। वे मल्टी-फील्ड सिंगल-रोटर उपकरण थे जिनमें घूर्णन संपर्कों के दो या दो से अधिक सेट (या तो कम्यूटेटर या स्लिपरिंग, आवश्यकतानुसार) डिवाइस को चालू करने के लिए आर्मेचर वाइंडिंग के एक सेट को शक्ति प्रदान करने के लिए और आउटपुट करंट का उत्पादन करने के लिए एक या अधिक अन्य वाइंडिंग से जुड़े होते थे।

रोटरी कन्वर्टर सीधे आंतरिक रूप से किसी भी प्रकार की विद्युत शक्ति को किसी अन्य में परिवर्तित कर सकता है। इसमें दिष्ट धारा (डीसी) और प्रत्यावर्ती धारा (एसी), तीन फ़ेज़ और एकल-चरण विद्युत शक्ति पावर, 25 Hz AC और 60 Hz AC, या एक ही समय में कई अलग-अलग आउटपुट वोल्टेज के मध्य रूपांतरण सम्मिलित है। रोटर के आकार और द्रव्यमान को बड़ा बनाया गया था ताकि रोटर, एक चक्का के रूप में कार्य करे और लागू शक्ति में किसी भी अचानक वृद्धि या ड्रॉपआउट को सुचारू करने में सहायता करे।

रोटरी कन्वर्टर्स की तकनीक को 20 वीं शताब्दी के प्रारंभ में पारा-वाष्प वाल्व (पारा-वाष्प सुधारक) द्वारा परिवर्तित किया गया था जो छोटे थे, कंपन और अधिक ध्वनि उत्पन्न नहीं करते थे और कम रखरखाव की आवश्यकता होती थी। वही रूपांतरण कार्य अब ठोस स्थिति शक्ति अर्धचालक उपकरणों द्वारा किया जाता है। 1960 के दशक के अंत में और संभवतः कुछ वर्षों बाद मैनहट्टन में वेस्ट साइड इंटरबरो रैपिड ट्रांजिट कंपनी में रोटरी कन्वर्टर्स का उपयोग होता रहा। वे 25 हर्ट्ज प्रत्यावर्ती धारा (एसी) द्वारा संचालित थे और ट्रेनों के लिए 600 वोल्ट पर दिष्ट धारा (डीसी) प्रदान करते थे।

सीमाएं और गिरावट

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शताब्दी के अंत तक इलेक्ट्रोप्लेटिंग के लिए कम वोल्टेज डायनेमो। कम्यूटेटर संपर्कों का प्रतिरोध कम वोल्टेज, इस तरह की उच्च धारा मशीनों में अक्षमता का कारण बनता है जिसके लिए विशाल विस्तृत कम्यूटेटर की आवश्यकता होती है। यह मशीन 310 एम्पियर पर 7 वोल्ट उत्पन्न करती है।

डायनेमो और कम्यूटेटेड डीसी मोटर्स जैसी दिष्ट धारा मशीनों में कम्यूटेटर के उपयोग के कारण प्रत्यावर्ती धारा (एसी) मशीनों की तुलना में उच्च रखरखाव लागत और बिजली की सीमाएँ होती हैं। ये हानियां निम्नलिखित हैं:

• ब्रश और कम्यूटेटर के बीच फिसलने वाला घर्षण बिजली की खपत करता है जो कम शक्ति डायनेमो में महत्वपूर्ण हो सकता है।
• घर्षण के कारण ब्रश और कॉपर कम्यूटेटर सेगमेंट घिस जाते हैं जिससे धूल पैदा होती है। बड़ी कम्यूटेटेड मशीनों को ब्रश के नियमित प्रतिस्थापन और कम्यूटेटर के कभी-कभी पुनरुत्थान की आवश्यकता होती है। कम्यूटेटेड मशीनों का उपयोग कम कण या सीलबंद अनुप्रयोगों में या उन उपकरणों में नहीं किया जा सकता है जो रखरखाव के बिना लंबे समय तक काम करते हैं।
• ब्रश और कम्यूटेटर के बीच स्लाइडिंग संपर्क का प्रतिरोध "ब्रश ड्रॉप" नामक वोल्टेज ड्रॉप का कारण बनता है। यह कई वोल्ट का हो सकता है इसलिए यह कम वोल्टेज उच्च धारा वाली मशीनों में अधिक बिजली हानि का कारण बन सकता है (आसन्न चित्र में 7 वोल्ट इलेक्ट्रोप्लेटिंग डायनेमो का विशाल कम्यूटेटर देखें)। अल्टरनेटिंग करंट मोटर्स, जो कम्यूटेटर का उपयोग नहीं करते हैं, अधिक कुशल हैं।
• अधिकतम विद्युत घनत्व और वोल्टेज की एक सीमा होती है जिसे कम्यूटेटर के साथ परिवर्तित किया जा सकता है। बहुत अधिक प्रत्यावर्ती धारा वाली मशीनें, जैसे, मेगावाट बिजली रेटिंग के साथ, कम्यूटेटर के साथ नहीं बनाई जा सकतीं। सबसे बड़ी मोटरें और जनरेटर सभी प्रत्यावर्ती-धारा मशीनें हैं।
• कम्यूटेटर की स्विचिंग क्रिया संपर्कों पर चिंगारी उत्पन्न करती है, विस्फोटक वातावरण में आग का भय उत्पन्न करती है और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप उत्पन्न करती है।

जबकि दिष्ट धारा डायनेमो उद्योग के लिए विद्युत शक्ति का प्रथम स्रोत थे। उन्हें अपनी शक्ति का उपयोग करने वाले कारखानों के पास स्थित होना था। ट्रांसफार्मर के उपयोग के माध्यम से बिजली को वैकल्पिक धारा (एसी) के रूप में आर्थिक रूप से दूरी पर वितरित किया जा सकता है। 1890 के दशक में विद्युत शक्ति प्रणालियों को प्रत्यावर्ती धारा में परिवर्तन के साथ 20वीं शताब्दी के समय डायनेमो को अल्टरनेटर से बदल दिया गया था और अब ये लगभग अप्रचलित हो गए हैं।

व्युत्पत्ति

शब्द 'डायनेमो' (ग्रीक शब्द डायनेमिस (δύναμις) से लिया गया है जिसका अर्थ बल या शक्ति है) मूल रूप से एक विद्युत जनरेटर का दूसरा नाम था और शब्द जनरेटर के प्रतिस्थापन के रूप में अभी भी कुछ क्षेत्रीय उपयोग है। यह शब्द सन 1831 में माइकल फैराडे द्वारा दिया गया था जिन्होंने बिजली (फैराडे ने विद्युत प्रेरण की खोज की) और चुंबकत्व में कई खोज करने के लिए अपने आविष्कार का उपयोग किया।

वर्नर वॉन सीमेंस का मूल "डायनेमो सिद्धांत" केवल दिष्ट धारा जनरेटर को संदर्भित करता है जो डीसी पावर उत्पन्न करने के लिए विशेष रूप से स्व-उत्तेजना (चुंबकीय) (स्व-प्रेरण) सिद्धांत का उपयोग करते हैं। पहले के डीसी जनरेटर जो स्थायी चुम्बकों का उपयोग करते थे उन्हें "डायनेमो इलेक्ट्रिक मशीन" नहीं माना जाता था। डायनेमो सिद्धांत (स्व-प्रेरण) का आविष्कार पुराने पारंपरिक स्थायी चुंबक आधारित डीसी जनरेटर पर एक प्रमुख तकनीकी छलांग थी। डायनेमो सिद्धांत की खोज ने औद्योगिक पैमाने पर बिजली उत्पादन को तकनीकी और आर्थिक रूप से व्यवहार्य बना दिया।

अल्टरनेटर के आविष्कार के बाद और उस प्रत्यावर्ती धारा को बिजली की आपूर्ति के रूप में उपयोग किया जा सकता है। डायनेमो शब्द विशेष रूप से 'कम्यूटेटर (विद्युत) दिष्ट धारा विद्युत जनरेटर' के साथ जुड़ा हुआ है जबकि एसी विद्युत जनरेटर या तो स्लिप रिंग या रोटर चुंबक का उपयोग करेगा। एक अल्टरनेटर के रूप में जाना जाता है।

साइकिल के पहिये से बिजली की रोशनी के हब में निर्मित एक छोटा विद्युत जनरेटर हब डायनेमो कहलाता है जबकि ये सदैव प्रत्यावर्ती धारा उपकरण होते हैं, और वास्तव में मैग्नेटोस (बिजली की शक्ति उत्पन्न करने का यंत्र) हैं।

प्रारूप

फैराडे के प्रेरण के नियम के माध्यम से यांत्रिक घुमाव को स्पंदित दिष्ट धारा प्रवाह में परिवर्तित करने के लिएविद्युत डायनेमो तार और चुंबकीय क्षेत्रों के घूर्णन कॉइल का उपयोग करता है। डायनेमो मशीन में एक स्थिर संरचना होती है जिसे स्टेटर कहा जाता है, जो एक निरंतर चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करता है और घूर्णन कुंडली का एक सेट जिसे आर्मेचर कहा जाता है जो उस क्षेत्र के भीतर घूमता है। फैराडे के प्रेरण के कानून के कारण चुंबकीय क्षेत्र के भीतर तार की गति एक इलेक्ट्रोमोटिव बल बनाती है जो धातु में इलेक्ट्रॉनों पर धक्का देती है जिससे तार में विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। छोटी मशीनों पर स्थिर चुंबकीय क्षेत्र एक या अधिक स्थायी चुंबक द्वारा प्रदान किया जा सकता है। बड़ी मशीनों में एक या एक से अधिक विद्युत चुम्बकों द्वारा प्रदान किया गया निरंतर चुंबकीय क्षेत्र होता है जिसे सामान्य रूप सेफील्ड कॉइल कहा जाता है।

विनिमय

Main article: कम्यूटेटर (विद्युत्)

दिष्ट धारा उत्पन्न करने के लिए कम्यूटेटर की आवश्यकता होती है। जब तार का एक लूप चुंबकीय क्षेत्र में घूमता है तो इसके माध्यम से चुंबकीय प्रवाह - और इस प्रकार इसमें प्रेरित क्षमता - प्रत्येक आधे मोड़ के साथ उलट जाती है जिससे एक प्रत्यावर्ती धारा उत्पन्न होती है। जबकि विद्युत प्रयोग के शुरुआती दिनों में प्रत्यावर्ती धारा का सामान्य रूप से कोई ज्ञात उपयोग नहीं था। बिजली के लिए कुछ उपयोग, जैसे इलेक्ट्रोप्लेटिंग, अशुद्ध बैटरी (बिजली) द्वारा प्रदान की गई दिष्ट धारा का उपयोग करते हैं। डायनेमो का आविष्कार बैटरी के प्रतिस्थापन के रूप में किया गया था। कम्यूटेटर अनिवार्य रूप से एक रोटरी स्विच होता है इसमें मशीन के शाफ्ट पर लगे संपर्कों का एक सेट होता है जो ग्रेफाइट-ब्लॉक स्थिर संपर्कों के साथ संयुक्त होता है जिसे "ब्रश" कहा जाता है क्योंकि शुरुआती ऐसे निश्चित संपर्क धातु ब्रश थे। कम्यूटेटर वाइंडिंग के कनेक्शन को बाहरी सर्किट में उलट देता है जब संभावित उलट जाता है इसलिए वैकल्पिक धारा के स्थान पर स्पंदित दिष्ट धारा उत्पन्न होती है।

उत्तेजना

Main article: उत्तेजना (चुंबकीय)

प्रारंभिक डायनेमो ने चुंबकीय क्षेत्र बनाने के लिए स्थायी चुम्बकों का उपयोग किया। इन्हें "मैग्नेटो-इलेक्ट्रिक मशीन" या मैग्नेटोस कहा जाता था। जबकि शोधकर्ताओं ने पाया कि शक्तिशाली चुंबकीय क्षेत्र और इस प्रकार अधिक शक्ति स्टेटर पर इलेक्ट्रोमैग्नेट्स (फील्ड कॉइल्स) का उपयोग करके उत्पादित किया जा सकता है। इन्हें "डायनेमो-इलेक्ट्रिक मशीन" या डायनेमो कहा जाता था। स्टेटर के फील्ड कॉइल मूल रूप से एक अलग, छोटे, डायनेमो या मैग्नेटो द्वारा अलग-अलग उत्साहित थे।हेनरी वाइल्ड (इंजीनियर) और वर्नर वॉन सीमेंस द्वारा (1866 तक) एक यह महत्वपूर्ण विकास खोज यह थी कि डायनेमो, बूटस्ट्रैपिंग (स्वयं डायनेमो द्वारा उत्पन्न धारा का उपयोग करते हुए व स्व-उत्साहित होने के लिए) भी कर सकता है। इस प्रकार इसने अधिक उत्पादन शक्ति, अधिक शक्तिशाली क्षेत्र के विकास को दिशा दी।

स्व-उत्साहित दिष्ट धारा डायनेमो में सामान्य रूप से श्रृंखला और समानांतर (शंट) फ़ील्ड कुंडली का संयोजन होता है जहां पुनर्योजी तरीके से कम्यूटेटर के माध्यम से रोटर द्वारा सीधे बिजली की आपूर्ति की जाती है। वे आधुनिक पोर्टेबल प्रत्यावर्ती धारा इलेक्ट्रिक जनरेटर के समान प्रकार से प्रारंभ और संचालित होते हैं जिनका उपयोग इलेक्ट्रिक ग्रिड पर अन्य जनरेटर के साथ नहीं किया जाता है।

यह एक निर्बल अवशिष्ट चुंबकीय क्षेत्र है जो उपकरण के धातु फ्रेम में तब बना रहता है जब यह काम नहीं कर रहा होता है जिसे फील्ड वाइंडिंग द्वारा धातु पर अंकित किया गया है। डायनेमो बाहरी भार से नहीं जुड़े होने पर घूमना शुरू कर देता है। अवशिष्ट चुंबकीय क्षेत्र रोटर कुंडली में बहुत कम विद्युत प्रवाह को प्रेरित करता है क्योंकि वे घूमना शुरू करते हैं। बाहरी भार के बिना यह छोटा करंट तब पूरी तरह से फील्ड कुंडली को दिया जाता है जो अवशिष्ट क्षेत्र के संयोजन में रोटर को अधिक धारा उत्पन्न करने का कारण बनता है। इस तरह स्व-रोमांचक डायनेमो अपने आंतरिक चुंबकीय क्षेत्र का निर्माण तब तक करता है जब तक कि यह अपने सामान्य ऑपरेटिंग वोल्टेज तक नहीं पहुंच जाता। जब यह अपने आंतरिक क्षेत्र और बाहरी भार दोनों को बनाए रखने के लिए पर्याप्त करंट उत्पन्न करने में सक्षम होता है तब यह उपयोग के लिए तैयार होता है।

धातु के फ्रेम में अपर्याप्त अवशिष्ट चुंबकीय क्षेत्र के साथ एक स्व-उत्तेजित डायनेमो रोटर में कोई भी करंट उत्पन्न करने में सक्षम नहीं होगा चाहे रोटर कितनी भी गति से घूमता हो। यह स्थिति आधुनिक स्व-उत्तेजित पोर्टेबल जनरेटर में भी हो सकती है और दोनों प्रकार के जनरेटर के लिए एक समान तरीके से रुके हुए जनरेटर के आउटपुट टर्मिनलों के लिए एक संक्षिप्त दिष्ट धारा  बैटरी चार्ज लागू करके हल किया जाता है। बैटरी वाइंडिंग को केवल अवशिष्ट क्षेत्र को छापने के लिए पर्याप्त रूप से सक्रिय करती है जिससे धारा का निर्माण किया जा सके। इसे क्षेत्र को चमकाना कहते हैं ।

दोनों प्रकार के स्व-उत्तेजित जनरेटर जो स्थिर होने के समय बड़े बाहरी भार से जुड़े होते हैं वे अवशिष्ट क्षेत्र मौजूद होने पर भी वोल्टेज का निर्माण करने में सक्षम नहीं होंगे। विद्युत भार ऊर्जा सिंक के रूप में कार्य करता है और लगातार अवशिष्ट क्षेत्र द्वारा उत्पादित छोटे रोटर करंट को दूर करता है जिससे फील्ड कॉइल में चुंबकीय क्षेत्र के निर्माण को रोका जा सकता है।

उपयोग

ऐतिहासिक

सामान्य रूप से भाप इंजन द्वारा संचालित, औद्योगिक और घरेलू उद्देश्यों के लिए बिजली उत्पन्न करने के लिए बिजली स्टेशनों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता था। तब से उन्हें अल्टरनेटर द्वारा बदल दिया गया है।

श्रृंखला और समानांतर (शंट) वाइंडिंग वाले बड़े औद्योगिक डायनेमो को बिजली संयंत्र में एक साथ उपयोग करना कठिन हो सकता है जब तक कि रोटर या फील्ड वायरिंग या मैकेनिकल ड्राइव सिस्टम कुछ विशेष संयोजनों में एक साथ युग्मित न हों। विद्युत शक्ति के लिए प्रेरण और आत्मनिर्भर प्रणाली बनाने के लिए डायनेमो को समानांतर में चलाना सैद्धांतिक रूप से संभव लगता है।

प्रारंभिक प्रकार तीसरा ब्रश डायनेमो था जिसे बैटरी चार्ज करने के लिए बिजली उत्पन्न करने के लिए मोटर वाहनों में डायनेमो का उपयोग किया जाता था। उन्हें पुनः अल्टरनेटर (ऑटोमोटिव) से बदल दिया गया है।

आधुनिक

डायनेमोस के अभी भी कम बिजली के अनुप्रयोगों में कुछ उपयोग हैं, खासकर जहां कम वोल्टेज डायरेक्ट करंट की आवश्यकता होती है, क्योंकि इन अनुप्रयोगों में अर्धचालक शोधक वाला अल्टरनेटर अक्षम हो सकता है।

हाथ से चलने वाले डायनेमो का उपयोग क्लॉकवर्क रेडियो, यांत्रिक रूप से संचालित टॉर्च और अन्य स्व-संचालित उपकरणों में रिचार्जेबल बैटरी के लिए अन्य मानव संचालित उपकरणों में किया जाता है ।

डायनामोज का उपयोग साइकिलों पर प्रकाश प्राप्ति हेतु किया जाता है।

यह भी देखें

• बोतल डायनेमो (बोतल के आकार जैसा)
• डायनेमो सिद्धांत