Възникването и началният период на развитие на електрическите машини
Откриването на законите на електродинамиката от Ампер (1822) и законите на електромагнитната индукция от Фарадей (1831) не само опровергаха старите идеи за липсата на връзка между механичните и електрическите явления на природата, но и създадоха теоретични предпоставки за възможност за получаване както на механична работа поради електрическа енергия (електрически двигател), така и на производство на електрическа енергия чрез механична работа (електрически генератор).
В представената диаграма горният клон е посветен на дейностите на изобретателите на електродвигателя, а долният клон е на дейностите на изобретателите на електромеханичния генератор.
Всеки клон има свои собствени характеристики, качествено различни периоди на развитие, посочени в диаграмата, и неговите участници. Датите на типичните изобретения са отбелязани на диаграмата. В допълнение, диаграмата съдържа линия, свързваща горния и долния клон, свързана с откритието през 1838 г. от академик Е. Х. Ленц на обратимостта на генераторния и двигателния режим на електрически машини.
Нека разгледаме всеки от клоновете на диаграмата поотделно. Изобретателите на електрическия генератор са стимулирани в работата си от ниския ефект и големите неудобства на единствените по това време генератори на електрически ток - химически генератори: волтова колона или галванични батерии.
Изследването се основава на работата на Фарадей от 1871 г., резултатът от която диктува основно решение на проблема - движението на проводник в магнитно поле.
Схема на развитие на ранни електрически двигатели и генератори на постоянен ток
Когато проводникът се върти под формата на намотка с изолиран проводник, навит около него, този проводник се движи или успоредно, или перпендикулярно на линиите на магнитното поле, в резултат на което генерираният ток е синусоидален, променящ се както по големина, така и по посока. Този, както се нарича сега, еднофазен променлив ток не намери приложение и следователно втората съществена характеристика на първия етап от развитието на генераторите бяха устройства за изправяне на променлив ток - изправителни превключватели.
Магнитоелектрическият генератор на Фарадей, известен като "диск на Фарадей", завършващ етапа на неговите изследвания върху електромагнетизма: 1 - меден диск; 2 - постоянен магнит с форма на подкова, 3 - аксиален колектор на ток, 4 - периферен колектор на ток, 5 - проводници, 6 - галванометър.
Като един от примерите за ранен генератор от първия етап е показан генератор от лабораторията на Е. Х. Ленц.
Пет намотки се въртят близо до полюсите на постоянния магнит с форма на подкова, за ускоряване на въртенето на които е предвидена зъбна предавка от голямата до малката предавка. Намотките се въртяха на ръка. Намотките на всяка намотка бяха свързани към плочите на барабанен превключвател, по които контактите се плъзгаха. Превключвателят е проектиран да подава постоянен посочен ток към веригата.
Магнитоелектрически генератор от лабораторията на Е. Х. Ленц
Необходимостта от по-голям ефект от механичните генератори на енергия доведе до края на първата фаза в оригиналния дизайн на Алианса, разработен от Nolle (Белгия), van Malderen (Франция) и Holmes (Англия). Този генератор има 24 постоянни магнита в осем радиуса, три поредни. По полюсите на тези магнити преминаха 32 намотки с проводник, въртящи се. Токът, генериран в намотките, се подава към 32 колекторни плочи, от които се отстранява с помощта на ролки.
Общ изглед на генератора "Алианс": 1 - един от 24 подковообразни магнита, 2 - един от 36 въртящи се намотки.
По-нататъшното развитие на генераторите по линията на увеличаване на броя на магнитите и намотките стана трудно и генераторът на Алианса беше последната машина на първия етап. Генераторите "Alliance" бяха използвани за захранване на дъговите фенери на маяците; през 1857-1865г имаше около 100 от тези машини в експлоатация. Единият от тях се задейства от парна машина с капацитет около 10 литра. с.
Вторият период на развитие на генераторите, продължил от 1851 до 1867 г., се характеризира с отхвърляне на постоянни магнити и тяхното заместване с електромагнити и отделен източник на ток под формата на магнитоелектрическа машина от първия етап или под формата за захранване на електромагнитите е използвана галванична батерия. Пример за такъв генератор с независимо възбуждане на електромагнитите е генераторът на англичанина Уайлд.