|
Подобное устройство пружины и контакта кажется, на первый взгляд, очень
сложным, на деле же оно очень просто. Каждое кольцо коммутатора делали из двух
полуколец, концы которых отчасти заходят друг за друга, а пружины были
настолько широкими, что могли скользить по двум рядом помещенным полукольцам.
Половины одного и того же кольца помещались на некотором расстоянии друг от
друга, но были соединены между собой. Так, полукольцо a, прикасающееся к
пружине c, было соединено с полукольцом a', по которому скользила c'; точно так
же соединялись между собой b и b', так что при одном полуобороте пружина c,
касающаяся a, переходила на b, а пружина c' переходила с b' на a'. Нетрудно
было установить пружину таким образом, чтобы она переходила с одного кольца на
другое в тот момент, когда в обмотке катушки менялось направление тока, и тогда
каждая пружина все время давала ток одного и того же направления. Другими
словами, они представляли из себя постоянные полюса; одна — положительный,
другая — отрицательный, в то время как полюса катушек давали переменный ток.
Электрогенератор прерывистого постоянного тока вполне мог заменить
неудобную во многих отношениях гальваническую батарею, и потому вызвал большой
интерес у тогдашних физиков и предпринимателей. В 1856 году французская фирма
«Альянс» даже наладила серийный выпуск больших динамомашин, приводившихся в
действие от парового двигателя. В этих генераторах чугунная станина несла на
себе неподвижно укрепленные в несколько рядов подковообразные постоянные
магниты, расположенные равномерно по окружности и радиально по отношению к валу.
В промежутках между рядами магнитов на валу были установлены несущие колеса с
большим числом катушек. Также на валу был укреплен коллектор с 16ю
металлическими пластинами, изолированными друг от друга и от вала машины. Ток,
наводимый в катушках при вращении вала, снимался с коллектора при помощи
роликов. Одна такая машина требовала для своего привода паровой двигатель
мощностью 610 л.с. Большим недостатком генераторов «Альянс» было то, что в них
использовались постоянные магниты. Так как магнитное действие стальных магнитов
сравнительно невелико, то для получения сильных токов нужно было брать большие
магниты и в большом числе. Под действием вибрации сила этих магнитов быстро
ослабевала. Вследствие всех этих причин КПД машины всегда оставался очень
низким. Но даже с такими недостатками генераторы «Альянса» получили
значительное распространение и господствовали на рынке в течение десяти лет,
пока их не вытеснили более совершенные машины.
Прежде всего немецкий изобретатель Сименс усовершенствовал движущиеся
катушки и их железные сердечники. (Эти катушки с железом внутри получили
название «якоря» или «арматуры».) Якорь Сименса в форме «двойного Т» состоял из
железного цилиндра, в котором были прорезаны с противоположных сторон два
продольных желоба. В желобах помещалась изолированная проволока, которая
накладывалась по направлению оси цилиндра. Такой якорь вращался между полюсами
магнита, которые тесно его обхватывали.
По сравнению с прежними новый якорь представлял большие удобства. Прежде
всего, очевидно, что катушка в виде цилиндра, вращающегося вокруг своей оси, в
механическом отношении выгоднее катушки, насаженной на вал и вращавшейся вместе
с ним. По отношению к магнитным действиям якорь Сименса имел ту выгоду, что
давал возможность очень просто увеличить число действующих магнитов (для этого
достаточно было удлинить якорь и прибавить несколько новых магнитов). Машина с
таким якорем давала гораздо более равномерный ток, так как цилиндр был плотно
окружен полюсами магнитов.
Но эти достоинства не компенсировали главного недостатка всех
магнитоэлектрических машин — магнитное поле попрежнему создавалось в
генераторе с помощью постоянных магнитов. Перед многими изобретателями в
середине XIX века вставал вопрос: нельзя ли заменить неудобные металлические
магниты электрическими? Проблема заключалась в том, что электромагниты сами
потребляли электрическую энергию и для их возбуждения требовалась отдельная
батарея или, по крайней мере, отдельная магнитоэлектрическая машина. Первое
время казалось, что без них невозможно обойтись. В 1866 году Вильде создал
удачную модель генератора, в котором металлические магниты были заменены
электромагнитами, а их возбуждение вызывала магнитоэлектрическая машина с
постоянными магнитами, соединенная с тем же паровым двигателем, который
приводил в движение большую машину. Отсюда оставался только один шаг к
собственно динамомашине, которая возбуждает электромагниты своим собственным
током.
В том же 1866 году Вернер Сименс открыл принцип самовозбуждения.
(Одновременно с ним то же открытие сделали некоторые другие изобретатели.) В
январе 1867 году он выступил в Берлинской академии с докладом «О превращении
рабочей силы в электрический ток без применения постоянных магнитов». В общих
чертах его открытие заключалось в следующем. Сименс установил, что в каждом
электромагните, после того как намагничивающий ток переставал действовать,
всегда оставались небольшие следы магнетизма, которые были способны вызвать
слабые индукционные токи в катушке, снабженной сердечником из мягкого
магнитного железа и вращавшейся между полюсами магнита. Используя эти слабые
токи, можно было привести генератор в действие без помощи извне.
Первая динамомашина, работавшая по принципу самовозбуждения, была
создана в 1867 году англичанином Леддом, но в ней еще предусматривалась
отдельная катушка для возбуждения электромагнитов. Машина Ледда состояла из
двух плоских электромагнитов, между концами которых вращались два якоря Сименса.
Один из якорей давал ток для питания электромагнитов, а другой — для внешней
цепи. Слабый остаточный магнетизм сердечников электромагнитов сначала возбуждал
очень слабый ток в арматуре первого якоря; этот ток обегал электромагниты и
|
|