Доброго времени суток, уважаемый читатель. В предыдущей статье была рассмотрена история открытия электромагнитной индукции и первые, экспериментальные модели электрических двигателей. В данной статье мы рассмотрим переход от лабораторных к реальным, практически работающим моделям.
Основные отличия двигателя Якоби
Создание первых моделей электродвигателей различными учёными ставило своей целью экспериментально доказать возможность преобразования возможность преобразования электрической в механическую энергию. Хотя для практического применения такие модели были непригодны, они стали вехой на пути создания современного электродвигателя.
Нужно отметить, что двигатели, создающие возвратно-поступательное или качательное движение, с последующим преобразованием его во вращательное посредством специальных механизмов, проигрывали по эффективности и надёжности, двигателям, непосредственно создающим круговое движение.
Созданием такого двигателя, пригодного для практического применения занялся учёный Борис Семёнович Якоби. Созданный им в 1834 году электродвигатель имел сразу несколько революционных для своего времени решений.
Во-первых, двигатель непосредственно создавал вращательное движение, без применения дополнительных механизмов.
Во-вторых, была впервые применена идея оснащения двигателя электромагнитами. Такое решение позволило обеспечить большую силу притяжения, кроме того, электромагниты не размагничивались при ударах, как это могло происходить с постоянными магнитами.
В-третьих, для изменения полярности электромагнитов был впервые применён специальный коммутатор.
Конструкция состоит из статора 1, на котором располагались 8 полюсов электромагнитов и ротора 2, закреплённого на валу 5. На роторе имеется обмотка 3, где также расположены 8 полюсов. Питание постоянным током, получаемым от гальванической батареи 6, передавалось через коммутатор 4.
Электромагниты статора намагничивались в соотношении N-S-N-S, а полюсы электромагнитов ротора, для сохранения вращающего момента переключались посредством коммутатора на противоположное значение, когда угол поворота достигал 90°.
На момент создания этот электродвигатель был самым совершенным. Он развивал мощность порядка 15 Вт, а частота вращения достигала 120 об/мин.
Первое практическое применение электродвигателя
Было решено установить двигатель на судно с целью проведения натурных испытаний. Питание осуществлялось от специально разработанной гальванической батареи, а для контроля были разработаны электроизмерительные приборы.
Для того чтобы приводить в движение судно требовался более мощный двигатель. Якоби создаёт второй вариант двигателя. Он имел сдвоенный статор, для увеличения мощности магнитного потока. Это позволило достичь мощности в 120 Вт.
Однако, даже такой мощности было недостаточно и учёному пришлось изменить конструкцию для размещения электромагнитов в одной плоскости.
Такое расположение электромагнитов позволило снизить размеры и сделать конструкцию более компактной. Электромагниты 1 были размещены на статоре в количестве двух штук, а на роторе 2 были размещены 4 электромагнита. Для передачи тока на ротор также применялся коммутатор 3.
Это позволило увеличить мощность до 550 Вт, а в качестве источника тока применялась гальваническая батарея, состоящая из 320 цинкоплатиновых элементов. Вес батареи достигал 200 килограмм.
Первое испытание «электрохода» было проведено 13 сентября 1838 года на реке Неве. Установка размещалась на восьмивесельном катере. Сам двигатель имел габариты 1,4*0,8 м, а батарею гальванических элементов разместили вдоль бортов. Заряда батареи хватило на работу двигателя в течение 3 часов. За это время судно прошло около 7 вёрст.
В процессе испытаний были выявлены недостатки и работа по их устранению и улучшению конструкции продолжалась почти год. Следующее испытание было проведено 8 августа 1839 года. Испытания проводились до 1842 года. За всё время судно прошло порядка 40 вёрст по реке Неве, причём количество пассажиров достигало 14 человек.
Заключение
В последующие годы конструкция электродвигателей была усовершенствована и они стали использоваться для различных промышленных механизмов. Дальнейшая работа привела к созданию асинхронного двигателя, о котором будет подробно рассказано в следующей статье.
