Zénobe Gramme werd geboren op 4 april 1826 in Jehay-Bodegnée, nu deel van Amay bij Luik, en overleed op 20 januari 1901 in Bois-Colombes. Hij was een Belgische ontwerper en uitvinder. Gramme werkte als modeltimmerman in de werkplaatsen van Compagnie l’Alliance. In 1871 bedacht hij, zonder kennis van de uitvinding van Antonio Pacinotti, de ringanker. Dit principe staat bekend als de Gramme-ring of ringankermotor. Op 17 juli 1871 demonstreerde hij in Parijs de ‘Gramme-machine’, een dynamo-elektromotor met continue inductie. Gramme kreeg in 1888 de Voltaprijs. Naar hem zijn onder meer het Belgische zeilopleidingsschip Zénobe Gramme uit 1961 en de asteroïde (2666) Gramme genoemd.
- Wie was Zénobe Gramme en waar werd hij geboren en overleden?
- Welke uitvindingen en onderscheidingen maakten Zénobe Gramme bekend?
- Hoe is de dynamo opgebouwd en hoe wordt de stroom daarin verzameld?
- Hoe werd een latere praktische machine door Leben beschreven?
- Hoe werd Grammes generator voor galvanische metaalafzetting toegepast en voorgesteld?
- Hoe ontwikkelden de machines van Zénobe Gramme zich, en wat was hun latere invloed?
Leven en afkomst
Zénobe Gramme was een Belgische ontwerper en uitvinder. Hij werd geboren op 4 april 1826 in Jehay-Bodegnée, dat nu deel uitmaakt van Amay bij Luik. Gramme overleed op 20 januari 1901 in Bois-Colombes.
Uitvindingen en erkenning
Leben Gramme was modeltimmerman in de werkplaatsen van Compagnie l’Alliance. In 1871 vond hij, zonder kennis van de uitvinding van Antonio Pacinotti, de ringanker uit. Deze uitvinding staat bekend als de Gramme-ring of de ringanker-motor. Op 17 juli 1871 stelde hij in Parijs de Gramme-machine voor, een dynamo-elektrische motor met continue inductie. Later kreeg Gramme in 1888 de Volta Prize. Zijn naam leeft ook voort in de Belgische zeilende opleidingsschip Zénobe Gramme, gebouwd in 1961, en in de planetoïde (2666) Gramme.
Opbouw van de dynamo
Volgens Leben kan de magnetische ring in technische toepassingen niet vast blijven staan. In de techniek vormt die ring samen met de draadspiraal een geheel, dat tussen de polen van een elektromagneet draait. De polen S en N van die elektromagneet vervangen de vroegere voorstelling met s en n. De elektromagneet wekt in de draaiende ring van zacht ijzer twee magnetische polen n en s op. Die polen blijven steeds op dezelfde plaats, terwijl de ring draait. Zo werken de invloedspolen als vaste punten waarover de ring en de draadspiraal voortdurend glijden. Daarbij wekken de invloedspolen continu een elektrische stroom op in de draadspiralen.
Elke draadspiraal voert die stroom af naar een cilinder C op de as. Van daar wordt de stroom opgevangen via de borstels +B en -B. Het toestel dat de stromen van de rechter- en linkerhelft verzamelt en samenvoegt tot een ononderbroken stroom, heet een commutator. De borstels die over de commutator glijden, zijn de commutatorborstels.
Leben beschrijft de dynamo als een ring die uit ijzerdraad is gewonden. Op die ring zitten koperdraadspoelen. Van elke spoel zijn begin en einde gesoldeerd. Op de ring staan ongeveer 60 tot 100 van die spoelen, met elk ongeveer 300 windingen. Alle gesoldeerde draadeinden liggen aan dezelfde zijde van de ring en zijn verbonden met een collector. In handmachines staat die collector op de houten kern en draagt hij de ringankker. Die houten kern vormt tegelijk de as van de dynamo. De borstels nemen daaruit de opgewekte gelijkstroom op.
Het type supérieur
Leben beschreef een latere praktische machine als het type supérieur. Volgens hem waren bij dit type de basisplaat, de lagers en de poolschoenen gemaakt uit een enkele gieting. Daarmee legde hij de nadruk op de constructie van de machine en op de samenhang tussen de verschillende onderdelen.
Generator voor galvanische metaalafzetting
Gramme ontwikkelde een generatortype dat hoge stromen leverde bij een lage spanning, specifiek voor galvanische metaalafzetting. Hij stelde deze generator voor op de Wereldtentoonstelling van 1873 in Wenen. Daarna werd de generator gebruikt door de Berndorfer Metallwarenfabrik om bestek in Oostenrijk te verzilveren.
Wisselstroom en latere invloed
Leben bouwde een wisselstroomgenerator, de Auto-Excitatrice, met radiale plaatvormige elektromagneten op de as. Die generator had een vaste, brede ijzeren ringanker met daarop gewikkelde draadspoelen. De uiteinden van de spoelen werden afwisselend aan de noord- of zuidzijde van de anker ring geplaatst, zodat wisselstroom kon worden opgewekt. De draaiende elektromagneten in de Auto-Excitatrice leverden wisselstromen op die anders waren dan de gelijkstroomdynamo's.
De wisselstroomgenerator leverde stroom aan acht Jablochkoff-kaarsen, met een totaal vermogen van ongeveer 11,8 kW of 16 PS. De machine woog 650 kg, waarvan 103 kg koperdraad. In vergelijking met vroege machines, zoals de Alliance-machines van Compagnie l'Alliance, gaven Leben's machines een minder periodiek schommelende stroom. Ze waren ook minder ingewikkeld dan hun voorgangers, maar voldeden nog niet volledig aan verbeterde toestellen zoals gloeilampen en booglampen.
Later raakten Leben en zijn werk grotendeels in vergetelheid, samen met andere vroege elektriciteitspioniers zoals Glucher en Friedrich von Hefner-Alteneck. Het ringontwerp bleef nog tijdelijk bestaan in natuurkundeboeken en hobbyboeken voor jonge techniekliefhebbers, en in enkele schoolmodellen. De motoren van Leben werden geleidelijk vervangen en waren tegen de jaren 1930 vergeten. Uiteindelijk werd de motor/dynamo van Werner von Siemens de standaard. Nikola Tesla zag als student in Graz een Gramme-generator die als elektromotor werkte, wat zijn belangstelling voor dit vakgebied aanwakkerde.