История энергетической техники - Белькинд Л.Д.
Скачать (прямая ссылка):
,ч253
Рис. 4-36. Магнитоэлектрический генератор Грамма с ручным приводом.
/ - кольцевой якорь; 2-коллектор.
Рис. 4-37. Самовозбуждающийся генератор Грамма для питания осветительных
установок.
/ - чугунная станина 2-электромагниты; 8-полюсные наконечники; 4-
кольцевой якорь; 5-коллекторные пластины.
254
кй. $корь приводится вб враЩенйе через прйвбДной шкий. Обмотка
возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря. Конструкция
машины, конечно, не выдержи-вает критики с точки зрения конфигурации
магнитопрово-да, но усовершенствования этого рода могли последовать
только в 80-х годах, после того как были разработаны методы расчета
магнитной цепи. Позднее Грамм предложил еше несколько конструкций
самовозбуждающихся машин, различных по внешнему виду и по мощности, но
принципиальных изменений в свою машину он больше не вносил.
Генератор Грамма оказался весьма экономичным источником электрической
энергии, позволявшим получать значительные мощности при высоком к. п. д.
и сравнительно малых габаритах и весе. Сравнение машины Грамма, например,
с машиной "Альянс" показывает, что самовозбуждающийся генератор с
кольцевым якорем имеет вес на 1 кет примерно в 6 раз меньший, чем
генератор с постоянными магнитами.
Очевидные преимущества генератора Грамма способствовали тому, что этот
генератор быстро вытеснил другие типы и получил очень широкое
распространение. В начале 70-х годов принцип обратимости электрических
машин был уже хорошо известен, и машина Грамма использовалась как в
режиме генератора, так и в режиме двигателя. Таким образом, в начале 70-х
годов обе линии развития электрических машин - генератора и двигателя -
объединились.
Машина Грамма представляла собой машину постоянного тока современного
типа. Однако она нуждалась в определенных усовершенствованиях, 'и эти
усовершенствования последовали в 70-80-х годах прошлого века.
Одно из наиболее существенных улучшений заключалось в замене кольцевого
якоря барабанным и было осуществлено в 1873 г. немецким электротехником
Ф. Геф-нер-Альтенеком. Основным недостатком кольцевого якоря ЯвДялось
плохое использование меди в его обмотке, так как части витков обмотки,
находившиеся на внутренней По'Вер.хности кольца, не использовались вовсе.
В барабан-н°м же якоре обе стороны каждой секции участвовали в создании
э. д. с., а не работали только лобовые части обмотки. С 1878 г.
барабанный якорь стали делать зубчатым, Чт° позволило более надежно
крепить обмотки и уменьшить воздушный зазор в машине. Борьба за снижение
по-ерь в теле якоря привела в 1880 г. Т. А. Эдисона к мысли'
255
йзйбТовлЯТь Якорь Шихтованным, т. е, набранным на т
ких стальных листов, оклеенных бумагой (впоследствии оклейка стальных
листов бумагой была заменена лакиров-"" кой этих листов). В том же 1880
г. для улучшения усло-| вий охлаждения якоря американский изобретатель X.
Ма-! ксим предложил разделять шихтованный якорь на пакеты;' это давало
возможность образовать в теле якоря каналы для прохождения воздуха. С
1885 г. началось применение шаблонной обмотки, что значительно улучшило
ее качество и снизило стоимость машин. Важным усовершенствованием машины
постоянного тока явилось введение в 1884 г, компенсационной обмотки, а в
1885 г. - дополнительных полюсов, с помощью которых удавалось
компенсировать реакцию якоря и улучшить коммутацию. В 1891 г. Э.
Арнольдом была опубликована первая работа, посвященная тео--рии и
конструированию обмоток электрических машин.
Так в течение 70-80-х годов машина постоянного токё приобрела все
основные черты современной машины. Даль-' нейшие усовершенствования не
затрагивали основных принципов и конструктивных узлов машины и были
направлены на повышение качества, улучшение использования активных
материалов и усовершенствование изоля-ции, на повышение качества щеток и
пр.
Начало исследований В начальный период конструирования элек-
процессов . тромашинных генераторов уже было известно,
в электрических что э. д. с. индукции пропорциональна скоро-
машинах сти изменения магнитного потока, пропилы
вающего контур тока; поэтому увеличения э. д. с. в машинах пытались
достигнуть путем увеличения скорости якоря. Тщательные измерения
показали, что ток, даваемый - генерато-ром, при неизменном сопротивлении
нагрузки сначала растет почти строго пропорционально скорости машины, а
затем линейная зависимость все более заметно нарушается. Это неожиданное
обстоятельство пытались объяснить тем, что при быстром изменении
магнитного поля . сталь не успевает намагнититься (гипотеза В. Вебера).
В 1845 г. изучением этого вопроса занялся Э. X. Ленц. Исследова; кия,
проведенные с машиной Штерера, привели его в 1847 г. к чрезвычайно важным
для развития электрических машин выводам. Он пока-¦ зал, что ток
нагрузки, протекающий по обмотке якоря, создает магнитный поток, который
взаимодействует с основным магнитным потоком. В результате этого основной
магнитный поток ослабляется, а нейтральная линия машины сдвигается в
