НЭСГ/Электромагнитные машины

Электромагнитные машины
Настольный энциклопедический словарь

Словник: Сладкое дерево — Ѵ. Источник: т. 8 (1895): Сладкое дерево — Ѵ, с. 5267—5268 ( РГБ )

Электромагнитные машины служат для получения сильных электрических токов, необходимых для целей освещения, металлургии и пр., и основаны на том принципе, что, при вращении цилиндра, обмотанного изолированной проволокой (катушки), в магнитном поле (т.-е. между полюсами магнита) в проволоке возбуждаются индуктированные электрические токи (см. электричество), сила которых зависит от силы магнита, устройства и положения катушки и скорости ее вращения. Магнит в этом случае наз. индуктором, катушка — индукционным органом. Если индуктором является постоянный магнит, то машина наз. магнитоэлектрическою; если же индуктор — электромагнит, то она наз. динамоэлектрическою или просто динамомашиною. И те, и другие могут быть с постоянным током или с переменным, в зависимости от того, сохраняют-ли токи одно направление или они его меняют. Одна из первых и самых простых машин, машина Пикси состоит из подковообразного магнита и двух катушек, расположенных против его полюсов. При вращении магнита появлялись переменные токи в катушках; помощью коммутатора (см. э. с.) токи эти восстановлялись, и получался постоянный ток, вообще довольно слабый. Вопрос о получении достаточного количества электрической энергии может считаться разрешенным только с 1870 г., когда Грамму удалось построить первую сильную Э-ю м-у. Главную роль в этой машине играет кольцо Грамма (см. рис. 1), состоящее из железного сердечника, на который намотана изолированная проволока, разделенная на секции. На оси кольца насажен цилиндр, состоящий из отдельных, изолированных друг от друга медных пластинок, идущих параллельно оси цилиндра. От начала и конца каждой секции идут по направлению радиусов проводники, изгибающиеся под прямым углом и проходящие вдоль образующих цилиндра, перпендикулярно к плоскости чертежа. К каждой медной пластинке припаяны конец одной секции и начало другой. Цилиндры наз. коллектором („собирателем“ токов). Поверхности его касаются две щетки в местах, расположенных в плоскости, проходящей чрез диаметр MM′. На рис. 2 показано устройство магнитоэлектрической машины Грамма. Когда кольцо вращается между полюсами магнита, то в двух его половинах, отделенных друг от друга диаметром MM′, индуктируются токи одного направления, т.-е., напр., от M к M′. Эти токи в M′ соединяются, проходят чрез R к коллектору, а оттуда к одной из щеток; далее чрез внешнюю цепь — к другой щетке, опять к коллектору и оттуда к точке M, где вновь происходит разветвление тока на две части. Той же цели, что и в кольце Грамма, достигает так наз. катушка Сименса, отличающаяся от него только способом обмотки. Она представляет полый цилиндр из мягкого железа, покрытый только с наружной стороны, параллельно образующим цилиндра, изолированной проволокой, разделенной, как и у Грамма, на секции; каждая секция состоит из многих оборотов проволоки. Преимущество катушки Сименса пред кольцом Грамма — в том, что обмотка в ней производится гораздо проще, и катушка может быть легче утверждена и центрирована на оси вращения. В настоящее время магнитоэлектрич. машины вытесняются динамомашинами, так как электромагниты, при равном весе обладают несравненно большей силой, чем простые магниты, и вследствие этого индуктируют более сильные токи. Питание электромагнитов производится или помощью гальванич. баттареи или помощью особой машины, наз. в этом случае „возбудителем“. Можно, однако, обойтись и без особого возбудителя, если соединить обмотку электромагнита-индуктора с обмоткой индуктивной вращающейся катушки; машина в этом случае заряжается сама собой. В железе электромагнита всегда имеется слабый магнетизм или вследствие намагничивания землей или остаточный; его довольно, чтобы произвести слабый ток; последний, вступая в обмотку электромагнита, усиливает его намагничивание, вследствие чего усилится и индукция, и т. д. Начав, так. образ., с тока незначит. силы, машина после нескольких оборотов достигает максимума намагничивания и будет работать так же хорошо, как если бы для индукторов употребили особую сильную баттарею. Соединение обмотки электромагнита может быть или последовательное, или параллельное или смешанное. В первом случае весь наводимый ток поступает сначала в электромагнит, во втором (шёнт-машины) — ответвляется только часть его; при смешанной обмотке (компаунд-машины) комбинируется та и другая системы. Динамомашины могут давать токи очень большой силы и, кроме того, способны превращать в электрическую энергию гораздо большее количество работы, чем магнитоэлектрические машины. Одной из лучших является динамоэлектрическая машина Грамма. На рис. 3 представлены так наз. фабричный тип ее (type d’atelier). Сверху и снизу видны две электромагнитные полосы (индукторы); намотка проволоки в двух половинах каждого индуктора идет в разные стороны, так что полюсы получаются в средине, как раз против центрального кольца; здесь находятся два якоря (арматуры), обнимающие кольцо до ⅓ его окружности для лучшего распределения магнитного поля и усиления индукции. Эта машина может превращать от 85% до 95% расходуемой работы, так что почти достигнут предел в смысле увеличения полезного действия. Усовершенствования могут касаться только упрощения конструкции и уменьшения веса и цены. В машине Эдиссона индукторами являются длинные электромагниты, индукционный же орган основан на принципе обмотки Сименса и коллектора Грамма; сила тока, развиваемая этой машиной, весьма значительна. Большая машина (с 8 электромагнитами) может питать до 1200 ламп с накаливанием. Число устроенных динамомашин крайне велико и возрастает чуть-ли не с каждым днем. Все описанные нами машины дают собственно переменный ток, только восстановляемый помощью некоторых приспособлений (коллектора в машине Грамма) в постоянный, который в практике находит большее употребление. Иногда (напр., для целей освещения) восстановление оказывается излишним. Из машин с переменным током (альтернативных) назовем магнитоэлектрич. машину Alliance, в которой ток меняется более 100 раз в секунду при 400 оборотах катушки в минуту; работает она довольно правильно и вообще довольно выгодна. Неудобство ее — значительная тяжесть и высокая цена. Динамомашины с переменн. током требуют для своих электромагнитов особого возбудителя. Машины эти очень распространены, так как они способны давать большую электродвижущую силу, что весьма важно для электрической передачи работы на расстояние (см. э. сл.). В альтернативной машине Грамма (рис. 4) индукционный орган неподвижен, а индукторы, возбуждаемые машиной фабричного типа Грамма, подвижны. Индуктор состоит из магнитной шестерни с 8-ю прямыми электромагнитами, полюсы которых чередуются; индукционный орган представляет цилиндрический барабан, составленный из рядов железной проволоки, покрытых оборотами медной проволоки, идущими параллельно образующим цилиндра. Эти обороты разделены на 8 отделов, намотанных поочередно в обратные стороны; каждый отдел разделен кроме того на 4 секции: a, b, c и d, при чем все секции a соединены в первую группу, секции b — во вторую, c — в третью и d — в четвертую. Машины Грамма, смотря по величине, могут поддерживать горение от 5—60 свечей Яблочкова. Из других машин заметим: машину Гордона, питающую до 7000 ламп накаливания, машину Ферранти-Томсона, чрезвычайно легкую, простую и сильную; при весе в 600 клгрм. она питает до 320 ламп накаливания; ток в ней меняется до 500 раз в секунду.