Буду электротехником

Якобсон Авсей Хананович

У понижающего трансформатора обмотка, в кото­рой много витков тонкой изолированной проволоки, называется первичной, а другая, в которой значитель­но меньшее число витков более толстой изолирован­ной проволоки,— вторичной. При подключении пер­вичной обмотки трансформатора к источнику перемен­ного тока в его вторичной обмотке создается ЭДС меньшая, чем у источника тока. Но зато имеется воз­можность получать значительно большую силу тока, чем сила тока в первичной обмотке.

Трансформаторы используются не только для понижения ЭДС или электрического напряжения, но и для повышения их.

Для этого применяют трансформаторы, у которых в первичной обмотке меньше витков, чем во вторич­ной. Когда к первичной обмотке такого трансфор­матора подводят напряжение, то на концах его вторичной обмотки появляется повышенная ЭДС и, соответственно, напряжение. Трансформаторы можно увидеть на электростанции, трансформаторной под­станции, на любом заводе, в радиоприемниках, телеви­зорах и во многих других приборах и устройствах.

— Вот теперь, прежде чем заняться установкой электрического звонка,— сказал вожатый,— посмот­рим, как он устроен. Вот вам звонок, разберите его и давайте вместе рассмотрим его основные детали. Вы видите, внутри звонка находится сердечник, на­бранный из тонких стальных пластин. Такой сердеч­ник называют Ш-образным, потому что его основные пластины похожи на букву «Ш». У нашего сердечника средняя палочка буквы «Ш» немного укорочена по сравнению с остальными. На боковых палочках бук­вы «Ш» надеты две катушки с обмотками. Одна из них (первичная) предназначена для подключения к сети, а другая (вторичная)—к кнопке звонка. Сверху буква «Ш» накрыта перекладиной, собранной из прямоугольных стальных пластинок. Концы этого пакета плотно прилегают к боковым палочкам основ­ного Ш-образного сердечника. Между средней палоч­кой и перекладиной имеется воздушный зазор. Сбоку средней палочки расположена стальная пружинка, несколько перекрывающая воздушный зазор. К ней прикреплен молоточек. В нижнюю чашку корпуса звонка ввинчивается регулировочный винт, при помо­щи которого можно изменять положение пружинки и приближать или удалять молоточек от чашки звон­ка. Первичную обмотку подсоединяют к сети. При этом через нее проходит переменный ток, сердечник намагничивается, и стальная пружинка с молоточком начинает колебаться. Но эти колебания так слабы, что молоточек не достает до чашки. А вот если на­жать на кнопку, подключенную к вторичной обмотке,то пружинка начнет колебаться значительно сильнее. Теперь уже молоточек будет бить по чашке звонка: и мы услышим звон. Сейчас я вам объясню, почему усиливаются колебания пружинки и молоточка звонка при нажатой кнопке,— и вожатый нарисовал схему звонка.— Ток в сетевой обмотке создает в Ш-образном сердечнике магнитные силовые линии. Эти ли­нии проходят главным образом через крайние палоч­ки буквы «Ш» и почти не проходят через среднюю палочку, так как воздушный зазор представляет для них большое сопротивление. При этом и через стальную пружинку магнитные силовые линии почти не проходят и поэтому она колеблется очень слабо.

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.