Буду электротехником - Якобсон Авсей Хананович. Страница 7
Но магнитные силовые линии, создаваемые сетевой обмоткой, пересекают вторичную обмотку, и на ней наводится ЭДС. Пока кнопка звонка не нажата, ток по вторичной обмотке не проходит. Ведь ее цепь остается разомкнутой. Но стоит только нажать кнопку, как цепь вторичной обмотки замыкается и по ней проходит ток. Этот ток создает «свои» магнитные силовые линии, всегда направленные навстречу магнитным силовым линиям сетевой обмотки. Теперь уже магнитные силовые линии обеих обмоток совместно устремляются через воздушный зазор, пружинку и среднюю палочку буквы «Ш». Так как звонок питается переменным током, то число магнитных силовых линий, проходящих через пружинку, изменяется в соответствии с изменениями тока в сети. Когда ток в сети достигает наибольшей величины, через пружинку проходит наибольшее число магнитных силовых линий и она наиболее сильно притягивается, стремясь замкнуть воздушный зазор сердечника. Когда ток в сети становится равен нулю, магнитных силовых линий в сердечнике и в пружинке нет и она распрямляется, отходя от воздушного зазора. Таким образом, вместе с изменениями тока в сети пружинка, а с ней и молоточек приходят в сильное колебательное движение, и звонок звонит. Вот и все про звонок,— закончил вожатый.— Теперь, я надеюсь, вы сможете сами разобраться и установить звонок.
Мы поблагодарили его за интересный рассказ и приступили к делу. У двери укрепили кнопку, а звонок установили в передней. Проводку сделали двухжильным ленточным проводом в полихлорвиниловой изоляции. Провод прибили к стенкам маленькими гвоздиками. Сетевую обмотку подсоединили к проводке сети освещения, а вторичную — к кнопке.
В домике врача мы увидели интересный прибор, приводимый в действие электродвигателем. Вожатый
объяснил, что этот электродвигатель очень похож на генератор переменного тока, о котором нам уже говорили. У него тоже есть статор, ротор и щетки. Только здесь вместо двух медных колец используется одно, разрезанное на одинаковые части (секторы), изолированные друг от друга и от оси двигателя. Это разрезанное кольцо называется коллектором. К секторам коллектора припаяны выводы обмоток ротора, Обмотки ротора расположены в пазах сердечника ротора, набранного из тонкой листовой стали. На статоре обычно располагаются два полюсных «башмака» с обмотками. Вот и весь двигатель.
Но мы не смогли сразу понять, как этот двигатель действует. Тогда вожатый нарисовал нам простейший электродвигатель, состоящий из постоянного магнита, рамки, соединенной с коллектором, и щеток. Если к такому двигателю присоединить источник тока, то ток, пройдя через проводник рамки, создаст вокруг него магнитные силовые линии. При этом за счет взаимодействия силовых линий рамки и силовых линий постоянного магнита рамка начнет поворачиваться. Когда она повернется на пол-оборота, щетки перейдут на другие секторы коллектора. Из-за этого рамка как бы снова окажется в исходном положении. Так она и будет продолжать вращаться до тех пор, пока к щеткам подключен источник тока.
— Если хотите,— продолжал вожатый,— давайте сами сделаем модель электродвигателя и испытаем его. Это поможет вам понять, как работает настоящий двигатель.
Мы нарезали из жести три десятка кружочков, сложили их столбиком и просверлили отверстие. Затем этот столбик надели на спицу, закрепили его на ней и пропилили два паза. На эту же спицу плотно надели круглую пробку и прикрепили к ней нитками два полукольца, вырезанных из тонкой латуни. Вместо рамки сделали обмотку из нескольких сотен витков тонкой изолированной проволоки. Концы этой обмотки очистили от изоляции и присоединили к полукольцам коллектора.
— Вот,— сказал вожатый,— у нас получился ротор двигателя.
Далее мы сделали две маленькие стойки с отверстиями и пропустили через них концы оси ротора. Закрепили стойки на дощечке так, чтобы ротор мог свободно вращаться. Затем из тонкой латуни сделали две щетки и закрепили их на дощечке около коллектора.
— Давайте теперь попробуем присоединить к щеткам батарейку,— предложил вожатый и сам сделал это.— Как видите, ротор остался неподвижным. Но что же произошло? А вот что. Ток от батарейки прошел через щетки, полукольца коллектора и, наконец, через обмотку ротора, и от этого сердечник ротора намагнитился.
Попробуем убедиться в этом,— и вожатый поднес компас к сердечнику ротора.— Видите, стрелка компаса повернулась к полюсу ротора. Теперь наденем на ротор постоянный магнит. Когда мы сделали это, ротор двигателя начал быстро вращаться. Вот вам и простейший электродвигатель,— сказал вожатый и спросил, понятно ли нам, как он работает.
— Не совсем,— ответили ребята.— Расскажите, пожалуйста, еще раз про коллектор.
Вместо ответа вожатый проделал такой опыт. Отсоединил выводы обмотки ротора от пластин коллектора и присоединил к ней батарейку. Ротор повернулся и застыл неподвижно между полосками постоянного магнита.
— Boт видите,— продолжал вожатый,— когда через обмотку ротора проходит ток, его сердечник намагничивается и ведет себя точно так же, как и стрелка компаса, то есть своим северным полюсом притягивается к южному полюсу магнита, а южным — к северному. Вот поэтому ротор поворачивается и останавливается. Теперь давайте поменяем местами выводы батарейки, подключенной к обмотке ротора.— Как только вожатый сделал это, ротор опять повернулся на пол-оборота и остановился.— Отчего же это произошло? Да оттого, что, когда мы поменяли местами выводы батарейки, ток через обмотку ротора пошел в противоположном направлении. При этом и магнитные силовые линии, создаваемые этой обмоткой, также поменяли свое направление на противоположное. Другими словами, там, где раньше у ротора был северный полюс, теперь стал южный, а где был южный, стал северный. Естественно, что при этом «новый» северный полюс ротора стал притягиваться к южному полюсу магнита, а «новый» южный полюс — к северному. Вот поэтому ротор снова повернулся еще на пол-оборота.
Так будет происходить всякий раз при изменении направления тока в обмотке ротора. Вот с помощью коллектора и щеток и осуществляется такое переключение обмотки ротора, и он непрерывно вращается. Теперь все понятно? — спросил вожатый.
— Да,— ответили мы.
— Но не ясно, почему же в двигателе, который мы видели, нет постоянного магнита? — спросил я.
— Там вместо него применен электромагнит,— ответил вожатый.— Его можно использовать и в нашем двигателе. Хотите — давайте попробуем.
Мы нарезали из жести два десятка полосок одинаковой ширины, сложили их вместе и изогнули по форме магнита, а затем обмотали обмоткой из нескольких сот витков тонкой изолированной проволоки. Вот и получился статор. Мы его укрепили на дощечке вместо постоянного магнита и подключили концы обмотки статора. Присоединили батарейку — и ротор двигателя опять начал вращаться. Вот теперь наша модель стала больше похожа на настоящий двигатель. Только у обычного двигателя на коллекторе не одна пара пластин, а целый десяток пар и число обмоток ротора такое же большое.