Буду электротехником - Якобсон Авсей Хананович 4 стр.

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.

Такие двигатели применяются очень широко. Поч­ти все домашние бытовые приборы: пылесосы, элек­трополотеры, стиральные и швейные машины и мно­гие другие машины, приборы и инструменты приво­дятся в действие электродвигателями, похожими на двигатель, которым вы заинтересовались. В граммо­фонных электропроигрывателях, магнитофонах и вен­тиляторах используются двигатели несколько иной конструкции — у них нет щеток и коллектора. Но в остальном они очень похожи на «щеточные» дви­гатели.

—            Ну что, хватит про двигатели на сегодня? — спросил вожатый.

Кто-то из ребят попросил рассказать, почему дви­гатели могут выходить из строя. Оказывается, это бывает из-за срабатывания щеток (поэтому их делают сменными), из-за загрязнения коллектора и из-за пе­регорания обмоток двигателя при больших перегруз­ках или при остановках двигателя, подключенного к источнику тока.

—            В последнем случае,— пояснил вожатый,— че­рез обмотки двигателя протекает слишком большой ток. От этого изоляция проводов обмоток двигателя перегревается и нарушается. Она горит, соседние

Лампа дневного света и ее детали.

витки замыкаются между собой, и ток в цепи двига­теля еще более возрастает. В результате такой аварии двигатель становится совершенно непригодным. Пере­греваться сверх меры двигатель может и при слишком

длительной работе, что также недопустимо. Вот, ре­бята, когда вы будете работать на токарном станке, пользоваться электродрелью, пылесосом, электропо­лотером или другим устройством, работающим от электродвигателя, постарайтесь сберечь его.

Очень скоро после окончания работы с трансфор­матором и звонком мы занялись изготовлением на­стольных ламп и торшеров для нашего клуба и еще одним очень интересным делом — установкой ламп дневного света.

Вожатый показал нам лампу дневного света и объ­яснил ее устройство. Лампа дневного света — это длинная стеклянная трубка, наполненная парами ртути и газом аргоном. На концах трубки — цоколи с двумя ножками. Внутренние стенки трубки покры­ты специальным веществом — люминофором. Он об­ладает замечательной способностью светиться, когда

на него падают невидимые человеческому глазу уль­трафиолетовые лучи. Внутри трубки у концов распо­ложены электроды. Это тонкие металлические спира­ли, похожие на спирали обычных электрических ламп. Каждая спираль-электрод имеет два вывода на цоколе.

Лампу дневного света нельзя включить в сеть и зажечь, как обыкновенную электрическую лампу. Для этого необходимы дополнительные приборы: стартер и дроссель. Эти приборы и лампу нужно включать так,как показано на схеме. Дроссель устроен так же, как и трансформатор, но содержит только одну обмотку.

Стартер — это маленький цилиндрик, внутри кото­рого расположена запаянная стеклянная колбочка, заполненная газом неоном. В колбочке находятся два электрода. Это две пластинки. Одна из них имеет вид дуги и сделана из двух различных металли­ческих полосок, а другая — прямая, с острием на конце. В обычном состоянии острие не прикасается к дугообразной пластинке. Это показано на ри­сунке.

Когда вилку лампы включают в сеть, лампа не за­горается, так как внутри ее трубчатого баллона ток не может проходить. Небольшой ток проходит через обмотку дросселя, левую спираль, стартер и правую спираль. От этого между электродами стартера воз­никает так называемый тлеющий разряд. Он нагре­вает дугообразную пластинку. Пластинка нагревается и распрямляется до тех пор, пока не соприкоснется с острием прямой пластинки. При этом через спирали лампы начнет проходить большой ток, и они накалят­ся. А электроды стартера скоро остынут. Ведь тлею­щий разряд между ними прекратился при замыка­нии. Остывшая дугообразная пластинка согнется, и электроды разомкнутся. В этот момент между накаленными электродами лампы начнет действовать напряжение сети, и через трубку с газом будет прохо­дить ток; от этого газ начнет испускать ультра­фиолетовые лучи. Они попадут на люминофор, и он будет светиться ярким светом, очень похожим на обычный «белый», дневной свет.

При размыкании электродов стартера ток через спирали лампы прекратится, и они остынут, а лампа будет гореть по-прежнему. Но дуговой разряд в стар­тере снова не возникнет, так как при горении лампы напряжение, действующее между электродами стар­тера, уменьшается.

Большим достоинством ламп дневного света яв­ляется то, что они потребляют в четыре раза меньше электроэнергии по сравнению с равноценными (по ко­личеству излучаемого света) лампами накаливания.

Кроме того, срок их службы намного больше, чем у обычных ламп. Эти лампы применяются в домах, в це­хах заводов и для освещения улиц.

Окончив работу с лампами дневного света, мы по­думали, что больше в лагере электрифицировать не­чего, но ошиблись.

Однажды к лагерю подъехала легковая автомаши­на и из нее вышел вожатый, держа в руках большую плотную картонную коробку с чем-то тяжелым. На ко­робке был нарисован стеклянный бокал на высокой тонкой ножке.

—            Рюмки привезли? — удивился кто-то.— На что они нам?

—            Нет, ребята, это не рюмки,— рассмеялся вожа­тый.—Так всегда принято обозначать упаковки с бьющимися предметами.

—            Так что же это такое? — спросили мы.

—            А вот сейчас увидите,— ответил вожатый, вно­ся коробку в наш домик.

В коробке оказалась новенькая радиола «Волга». Вожатый протянул нам красиво оформленную книж­ку, на обложке которой было написано «Радиола «Волга», и сказал:

—            Вот, ребята, прежде чем начинать установку радиолы, почитайте внимательно эту инструкцию.

Из инструкции мы узнали, что для включения ра­диолы необходимо установить штепсельную розетку, подвесить антенну, подвести провод заземления и поставить грозовой переключатель. Одновременно с радиолой были приобретены необходимые для ее уста­новки материалы. Это были золотистый медный канатик для антенны и одножильный медный провод с полихлорвиниловой изоляцией для ввода антенны в здание. Отдельно лежали орешковые изоляторы, ро­лики, штепсельная и деревянная розетки и грозовой переключатель. Свернулись в клубок голый медный провод для заземления и обыкновенный электриче­ский шнур. Не были забыты и кусок резиновой трубки и фарфоровые втулки для антенного ввода.

Мы решили поставить радиолу на тумбочке в клуб­ной комнате. Работа была поручена бригадам нашего и старшего отряда. Сначала мы установили штепсель­ную розетку. Затем принялись за заземление. Голый медный провод заземления проложили по плинтусам и закрепили его скобочками. Доведя провод до линии водопровода, мы подключили его к водопроводной трубе.

В инструкции говорилось, что если в доме нет во­допровода или системы центрального отопления, то провод заземления надо вывести из дома наружу и припаять его к любому железному предмету: листу железа, старому корыту, ведру, мотку проволоки. За­тем этот предмет с припаянным проводом заземления нужно опустить в глубокую яму, засыпать землей и плотно утрамбовать.