История создания и принцип работы динамомашины

В 1831 году английский физик Михаил Фарадей открыл очень интересное явление и вывел из него закон электромагнитной индукции. Сущность электромагнитной индукции заключается в том, что в медном проводе, если его вращать в неоднородном магнитном поле, то-есть между полюсами магнита или электромагнита, возникает электромагнитное поле. Электромагнитное поле возбуждает движение электронов, и по проводнику начинает течь электрический ток.
Но откуда же появилось электромагнитное поле и электрический ток, спросите вы, если у нас находится только обыкновенная медная проволока, намотанная на металлический стержень?
Дело в том, что металлический стержень обладает магнитным свойством. Но пока стержень этот—немагнитный, потому что магнитные частицы расположены в нем неупорядоченно, как попало. Если эти магнитные частицы привести в порядок, то-есть расположить согласно магнитным полюсам, то стержень приобретает свойство магнита и будет притягивать к себе металлические предметы. Такое упорядочение магнитных сил можно произвести путем намагничивания стержня постоянным магнитом или электрическим током с помощью катушки. Можно это сделать и с помощью сильного вращения одного электромагнита вокруг другого.
В стержне электромагнита всегда имеются слабые следы магнетизма, которые возбуждают в обмотках слабый электрический ток. А когда начинают вращать один электромагнит вокруг другого, электромагнит намагничивается еще сильнее, а усиление магнитных сил увеличивает ток в обмотках и т. д. Таким образом при наибольшей скорости вращения электромагнита ток в обмотке достигает полной силы. Собранный при помощи специального устройства, называемого коллектором, электрический ток направляется во внешнюю электрическую цепь. Следовательно напряжение, даваемое таким устройством, зависит от магнитной способности сердечника, скорости вращения и длины обмотки электромагнита. Но практическое применение этого закона сначала пошло не по линии создания производителя электроэнергии, а по линии ее потребителя—электромотора.
Вскоре после открытия Фарадеем закона электромагнитной индукции, в том же 1831 году, был построен первый прибор, преобразующий электрическую энергию в механическую. Следует заметить, что Фарадей, открыв явление электромагнитной индукции, еще не создал электродвигателя.
Первые изобретатели электродвигателей придерживались при их конструировании принципов работы паровых машин. Так, один из первых конструкторов электродвигателя—Бур-буз сделал точную копию паровой машины, заменив цилиндры электромагнитами, а поршни—металлическими якорями. Переключатель напряжения — современный коллектор—также был выполнен в виде золотниковой коробки паровой машины. Такой двигатель представлял собой две пары электромагнитов, между которыми была установлена стойка с коромыслом. На коромысле помещались якоря, и в то же время коромысло было соединено системой рычагов с маховиком. От кулачка маховика шел шток к переключателю в виде золотниковой коробки. При включении тока одна пара электромагнитов притягивала к себе якорь, приводя в движение рычаги и поворачивая маховик. При притяжении якоря к первой паре электромагнитов, шток переключателя переводил ползун и, разрывая действующую цепь, включал тут же цепь второго электромагнита. Второй якорь притягивался ко второй паре электромагнитов, рычаги перемещались и вращали маховик дальше.
Первые электродвигатели, действовавшие по принципу так называемого возвратно-поступательного движения, были очень слабы и не могли быть практически применены. Но уже в 1834 году русский академик Борис Семенович Якоби, который открыл гальванопластику, построил первый электродвигатель без возвратно-поступательного движения. В его двигателе рабочая часть, то-есть якорь, совершала вращательное движение, как и в современном электромоторе.
Первый электромотор Якоби был очень прост по устройству: над электромагнитами устанавливалась горизонтальная оеь с насаженными на нее деревянными кругами, в которые по окружности были вставлены металлические стержни. На конце оси была прикреплена металлическая звездочка с количеством зубцов, равным количеству металлических стержней якоря. К звездочке приставлялась пружина, которая при вращении якоря поочередно касалась зубцов звездочки и тем самым периодически включала напряжение в обмотку электромагнита, а последний, поочередно притягивая стержни якоря, вращал его на оси.
Позднее, в 1838 году, Якоби сконструировал электродвигатель, который сам же практически применил на первой в мире электромоторной лодке. Этот двигатель состоял из 4 электромагнитов статора и 4 электромагнитов ротора. Ввиду того, что Якоби в этом двигателе на роторе-якоре применил тоже электромагниты, мотор обладал уже практической мощностью.
Занимаясь дальнейшими исследованиями и усовершенствованиями своего электродвигателя, Якоби заметил, что если, прилагая механическую силу, вращать якорь его электродвигателя, то в обмотках возникает электрический ток и таким образом электродвигатель из потребителя электроэнергии превращается в ее производителя. Это было новое открытие русского ученого, которое послужило началом создания генератора электрической энергии—динамомашины. Таким образом были намечены пути прямого применения закона электромагнитной индукции, открытого Фарадеем, о чем уже говорилось в начале этого раздела.
Совместно с известным ученым Ленцем, Якоби определил основные законы электрического тока и принципы, на которых действуют электродвигатели.
Эти новые открытия в области применения электричества Фридрих Энгельс определил так: „...Это колоссальная революция. Паровая машина научила нас превращать тепло в механическое движение, но использование электричества откроет нам путь к тому, чтобы превращать все виды энергии— теплоту, механическое движение, электричество, магнетизм, свет—одну в другую и обратно и применять их в промышленности (Маркс и Энгельс, соч., т. XXVII, стр. 289;.
Благодаря усовершенствованию электродвигателей мы уже имеем возможность преобразовывать любые виды энергии одна в другую и с успехом использовать все виды энергии для развития социалистического народного хозяйства.
Исключительно много сделали в области усовершенствования электродвигателей и генераторов, а также в области магнитологии русские и, в частности, советские ученые.
С момента зарождения электротехники очень много внимания уделялось исследованию магнитных свойств железа, так как оно являлось основным строительным материалом электродвигателей и от его магнитных свойств зависел успех работы нового двигателя. Замечательные исследования русского ученого Александра Григорьевича Столетова, произведенные в 1872 году, явились законополагающими в этой области. Он установил, что магнитная проницаемость железа—величина непостоянная. Она изменяется в зависимости от структуры железа и степени его намагничивания. Выведенные из этого научные расчеты Столетовым и по настоящее время применяются учеными и инженерами при конструировании электродвигателей.
Русский электротехник Павел Николаевич Яблочков (1847— 1894), изобретатель первой дуговой электрической лампы, первый построил якорь электромотора барабанного типа^ который является самой совершенной конструкцией. П. Н.Яблочков первым в мире построил и альтернатор—генератор переменного тока, который применяется теперь на всех электростанциях.
Революцию в области получения электроэнергии произвел своим изобретением генератора трехфазного тока в 1890 году русский ученый М. О. Доливо-Добровольский.
Большой вклад в развитие магнитологии—науки о магнитах и магнитных явлениях—внес советский ученый-магнитолог, действительный член Академии наук СССР, лауреат Сталинской премии Николай Сергеевич Акулов. Он открыл важный закон, известный как закон Акулова. Пользуясь этим законом, можно заранее определить, как при намагничивании отдельных металлов изменяется их электропроводность, теплопроводность и другие качества.

Своими руками Л. В. Померанцев

Отправить комментарий

Содержание этого поля является приватным и не предназначено к показу.
  • Доступны HTML теги: <a> <em> <strong> <i> <b> <cite> <code> <ul> <ol> <li> <dl> <dt> <dd> <img> <h1> <h2> <h3> <h4> <h5> <h6> <p> <sub> <sup> <table> <tr> <th> <td>
  • Адреса страниц и электронной почты автоматически преобразуются в ссылки.
  • Строки и параграфы переносятся автоматически.
  • Freelinking helps you easily create HTML links. Links take the form of [[indicator:target|Title]]. By default (no indicator): Link to a local node by title
  • При выводе кода вы можете использовать следущие теги: <code>, <blockcode>, <asm>, <asp>, <c>, <cpp>, <delphi>, <java>, <javascript>, <matlab>, <mpasm>, <mysql>, <pascal>, <php>, <python>, <ruby>, <vb>, <z80>. Код будет выведен в отдельном блоке с использованием подсветки синтаксиса.
  • Для вывода математических формул в формате latex используйте [m]формула[/m]

Подробнее о форматировании

CAPTCHA на основе изображений
Enter the characters shown in the image.


Добавить закладку в Google