A DINAMÓ
A DINAMÓ
Legújabbkori fizika- és technikatörténeti könyveink, tanulmányaink Jedlik találmányai közül elsősorban a dinamógépet emelik ki, amellyel Werner Siemenst – akit a külföldi szakirodalom a dinamó feltalálójául ismer el, – 6 évvel megelőzte. Siemens Jedlik dinamóját nem ismerhette (hiszen még itthon is alig tudott róla valaki), azonkívül áramfejlesztőjének rendszere más – a dinamóelv természetesen azonos, hisz ez a találmány lényege –, tehát feltalálói érdeme vitathatatlan.
Való igaz, a dinamó – akárcsak a motor – alkalmas lehetett volna a világhírre emelkedéshez és anyagi lehetőség megteremtéséhez, azonban mindez nem történt meg.
A dinamógépet a jó áramforrás iránti szükséglet nyomán megindult kutatás hozta létre. Egy évtizeden belül számos – német, olasz, angol stb. – feltaláló készített forgó mozgással működtetett áramfejlesztőt, mutatva, hogy a gondolat a kor levegőjében volt.
A kutatók a mágnesség tanulmányozása közben megfigyelték, hogy az ingadozó mágnestű, az aláhelyezett vízszintes rézlap hatására gyorsan megnyugszik, kilengései csillapodnak. Ha a lemezt függőleges tengelye körül elforgatták, a tű lassan utánafordult. Ebből a megfigyelésből kiindulva 1831-ben Faraday egyszerű mágnes-elektromos gépet szerkesztett. Erős acélmágnes-patkó sarkai között rézkorongot forgatott, s a korong közepéhez és pereméhez szorított vezetéken át a fejlődött – nagyon gyenge – áramot galvanométerbe vezette. A tű kilengése jelezte, hogy áram indult a készülékben. Nagy technikai múzeumokban, így például a Science Museumban Londonban, a látogatók Faraday hasonmás gépének fogantyúját megforgathatják és a galvanométer tűjének kilendüléséből megállapíthatják, hogy valóban indult elektromos áram.
Később acélmágneses gépeket építettek, ezek mágnespatkói előtt zárt vezetők – tekercsek sorozata – forgott; az ilyen gép forgórészében keletkezett váltóáramot rézkommutátorral egyenirányították.
Nagy mágnes elektromos berendezésekkel világítótornyok, katonai fényszórók, cirkuszok, pályaudvarok, erődítmények, hadihajók ívlámpáit táplálták. Az angol Holmes által gyártott 3–4 lóerős, gőzgéppel meghajtott mágneselektromos gépek jól beváltak, de nagyobb szabású elterjedésükre, villamos hálózat táplálására, nehézkességük, drágaságuk és a mágnesek gyengülésével csökkenő hatásfokuk miatt számítani nem lehetett. Az acélmágnesek nem nagyobbíthatók tetszés szerint, így a gépek teljesítménye is bizonyos – kicsiny – határon alul maradt. A bécsi, birminghami, londoni, müncheni, düsseldorfi múzeumokban több ilyen érdekes szerkezetű gép látható.
Acélmágnes helyett megpróbáltak elektromágnest alkalmazni, amelyet kívülről – galvántelepből, vagy acélmágneses gépből – tápláltak és így a teljesítményt fokozni tudták.
Jedlik az ötvenes évek elején kezdett az elektromágneses áramfejlesztők, induktorok tervezésével foglalkozni s hamarosan felfedezte a dinamóelvet, amelyet – sajátmagának írt jegyzeteiben – így fogalmazott meg.
„Mi történnék, ha a netalán jelentékeny villanyfolyam mielőtt más célra használtatnék, a delejek körül elhelyezett tekercseken végigvezettetnék. Ha a delejek eredőjét öregbítené, akkor a villanyfolyam is erősíttetnék, miáltal a delejek ismét erősebbekké tétetnének, ezek pedig ismét erősebb villany folyamat adandanának és így tovább, bizonyos határig.”
A dinamóelvet az elkészült géphez csatolt kezelési utasításban szabatosabban megfogalmazta.
„…a delej forgatása folytán a sokszorozó huzalban villanyfolyam indíttatik, mely a forgatott delej tekercsein átmenvén a delejt erősebbé teszik, ez pedig ismét erősebb villámfolyamot indít s. i. t.”
Az elkészült induktort az egyetemi szertár leltárába a következő szöveggel vezette be:
„Egysarki villamindító – unipolar induktor. Kigondolva lőn Jedlik Ányos által, elkészítve pedig Nuss pesti gépész műhelyében.
Beszerzési ideje 1861. Ára 114 forint 94 kr.”
Jedlik öregkori visszaemlékezései, levelei, kéziratai, a műszerész elbeszélése szerint a dinamóelv megfogalmazása 1856-ban történt meg. A gépet elkészítették, de a leltárba Jedlik nem vezette be, csak 1861-ben, mert régi rossz szokása szerint ismét csak saját pénzéből előlegezte az elkészítés költségeit s a dinamó csak akkor vált az egyetem tulajdonává, amikor Jedlik a pénzt megkapta. Addig az ő személyes tulajdona maradt.
Siemens dinamóját 1867. január 17-én ismertette a berlini tudományos akadémia előtt.
A Siemens-gép szerkezete, működése sokkal egyszerűbb, mint Jedliké. Dróttekercsekkel ellátott lágyvaspatkó sarui között kialakult elektromágneses térben kettős T alakú armatura forog. A forgórész tekercsében keletkezett elektromos váltóáramot a kollektor egyenirányítja és kefék szedik le, ahonnét az áram a mágnestörzs tekercseibe, illetve a fogyasztóhoz jut.
Jedlik dinamója elvében, kivitelében jóval bonyolultabb; mint Siemensé, akinek gépében – akárcsak az acélmágneses áramfejlesztőkben – a tekercseknek kiképzett zárt vezető észak-déli, tehát változó sarkok előtt forgott s a forgórészben változó áram keletkezett, amit kollektorral egyenirányítottak. Jedlik gépében az áram az állórészben indult s ezzel a kollektorok máig leküzdhetetlen szikrázását kiküszöbölte. Jedlik sajátságos kapcsolást alkalmazva elérte, hogy mindig egyféle – mindig ugyanazon irányú – mágneses tér termeli az elektromos áramot, azért nevezik az ilyen gépet „egysarki”-nak, „unipolár”-nak.
A vezetőket úgy kapcsolta össze – sorba –, hogy a tekercseket összekötő vezeték a forgórész üres vashengerének belsejében húzódik. A vashengerre két, egyenkint négy kerékküllőre emlékeztető tekercset szerelt. Az egyik kerékküllő külső vége mindig északi, a másiké mindig déli mágneses térben mozgott. A sarkok között a mágneses erővonalak a levegőn át záródtak. Már maga Jedlik és az utókor szakértői is megállapították, hogy záróvas (Jedlik szerint „delejzár”) beiktatásával a gép hatásfoka lényegesen javul, de ennek elkészítése, beépítése már nem történt meg.
A forgó üreges vashenger belsejében és a gép fa alapzatában húzódó vezetékek a mágneses mezőn – erőtéren – kívül kerültek. A forgó és nyugvó alkatrészek közötti fémes kapcsolatot higanyvályúba merülő drótvégek biztosították.
E vázlatos leírásból is kitűnik, hogy a Jedlik-féle „egysarki” dinamó feltalálója szerint „unipolár induktor” – feszültséggel bíró – csak kicsiny feszültséget adhatott, a galvanométer tűjét csak 5 fokra lendítette ki, de ez a felfedezés – a dinamóelv – és feltalálás tényén semmit sem változtat.
Az induktorral kísérletezve Jedlik még megállapította azt is, hogy áramot belevezetve forgórésze pörögni kezdett, tehát motorként is számításba jöhetett.
Az induktor által termelt gyenge áramot ipari célra felhasználni aligha lehetett volna, valódi erényét, ti., hogy az egysarki dinamók alkalmasak alacsony feszültség mellett igen nagy amperszámú áram előállítására, akkoriban senki sem – Jedlik sem – ismerte, ismerhette fel.
Jedlik a gépet nem fejlesztette tovább, ma is úgy van, ahogy Nuss mester műhelyéből kikerült. Szerkezetét, működését az Akadémián megtartandó előadássorozatban kívánta ismertetni Villanyerőszeti gépek tüneményei címen – de előadása nem hangzott el, nagy fizika könyve is sajnos csak torzó maradt, elsőbbségének bizonyítására alkalmas publikáció nem jelent meg annak idején.
Máig sem dőlt el, hogy az egysarki elv segítségével lehet-e egyáltalán nagyfeszültségű egyenáramot termelni. Jedlik az eredeti – Faraday-féle – elképzelésből indult ki. Megpróbált a mágnessarkok között forgó rézkorong helyett „felszeletelt réztok”-ot használni, de a kísérletezést abbahagyta, figyelme más elé fordult.
Ma az egysarki dinamók reneszánszát éljük. A hatalmas, súlyos rézből való forgórésszel dolgozó áramfejlesztők alkalmasak metallurgiai, elektrokémiai kohókban, berendezésekben szükséges alacsonyfeszültségű, de többszázezer amperes áram termelésére.
Ausztráliában Marc Oliphant atomkutató egy olyan 10 méter kerületű részecskegyorsítót szerkesztett, amelynek elektromágnesei 80 000 Gauss erősségű mágneses teret létesítenek; s amihez másfélmillió amper erősségű áram szükséges. Ezt egysarki dinamóval fejlesztik, Az egysarki dinamóban a nyugvó és forgó részek közötti biztos érintkezést folyékony fém tartja fenn, akárcsak Jedlik gépében a higany.
Jedlik sajnálatos hallgatásának okát ismét csak találgatni lehet. Ő mindent feljegyzett, jelentéktelen elszámolások, postautalványok vevényeit, napilapok tömegét, fogalmazványok százait őrizte meg gondosan. Dinamójával kapcsolatban azonban nem hagyott hátra feljegyzést, még barátainak sem beszélt róla. Így azután a múlt századi magyar fizika könyvekben hiába keressük dinamója leírását. Pedig például Fehér Ipoly jó barátja volt s ő sem szólt 1871-ben megjelent Természettanában Jedlik dinamójáról. Tanítványa, Eötvös Loránd s közte bizalmas, szinte baráti volt a kapcsolat, mégis, amikor Eötvös a Mathematikai és Physikai Társulat tagjait szertárában, mint új szertárőr végigvezette, a dinamóról nem tett említést, csak jóval később, akadémiai emlékbeszédéből tudta meg a magyar közönség, hogy milyen találmány született az egyetemi laboratóriumban.
Ma már több külföldi könyvben találunk róla megemlékezést. Az angolok monumentális technikatörténeti kiadványa, a Singer-féle ötkötetes History of Technology is szól róla, Jedlik azonban az elismerésből nem kapott semmit. A világ nyilvánossága a dinamóról 1927-ben értesült először, amikor Comóban Volta halálának kétszázadik évfordulóján kiállítást rendeztek, és ezen Jedlik dinamóját is bemutatták.
Hallgatásának semmi esetre sem „szerzetesi szerénysége” volt az oka, hiszen a szódavízkészítést, galvánelemeket megpróbálta hasznosítani, ugyanígy a dinamóval is próbálkozhatott volna, de a fejlesztésről, publikálásról lemondott. Miért tette?
Hogy a legvalószínűbb magyarázatot megtaláljuk, előbb szólnunk kell a palackláncolatról és a csöves villamszedőről. Ezek ugyancsak érdekes találmányok.
