Вторичные, но на первом месте

Вторичные, но на первом месте

Электрические двигатели называют иногда «вторичными», потому что энергию для них на­до предварительно выработать с помощью како­го-нибудь первичного двигателя и электричес­кого генератора. Но эти бездымные, почти бес­шумные, мощные и долговечные двигатели успе­ли занять первое место среди всех других. А в промышленности — на заводах, фабриках, стройках — они господствуют безраздельно.

Почти полтора века известно, что провод с током, помещенный между полюсами магнита, начинает двигаться. Если из какого-либо про­водника сделать рамку и пустить ток по ее кон­туру, рамка повернется на 90°. Что ж, возьмем много таких рамок, натянем на общий барабан, а вокруг поставим сильные магниты. Это и будет электродвигатель постоянного тока. Барабан называют якорем, а концы ра­мок — витков — присоединяют к распредели­тельному устройству —коллектору — на валу якоря. Коллектор — это набор изоли­рованных друг от друга пластин, которые во время вращения вала поочередно касаются двух неподвижных металлических щеток. По щеткам к пластинам коллектора подводится постоянный ток. Он проходит по рамке в тот момент, когда щетки касаются соединенных с нею пластин коллектора. А потом вместе с якорем коллектор поворачивается, к щеткам подходят две другие пластины, и ток получает следующая рамка.

Электродвигатели постоянного тока могут быстро набирать скорость вращения вала и ме­нять ее по нашему усмотрению. Они легко дают «задний ход» — начинают вращаться в об­ратную сторону. Могучие и быстроходные со­ветские электровозы, поезда метро и электро­поезда оснащены только такими двигателями.

Но электростанции, как правило, выраба­тывают не постоянный ток, а переменный. Что­бы питать им коллекторный электродвигатель, ток нужно выпрямить, превратить в постоян­ный. Это довольно сложное дело. Нельзя ли создать электромоторы переменного тока?

Можно, и они уже давно созданы. В таких моторах неподвижная часть (корпус) называет­ся статор ом. На внутренней поверхности статора — три обмотки, три отдельные катушки с проводами, расположенные под углом 120° одна к другой.

Когда через такую обмотку пропускают ток, она становится электромагнитом. Катушки соединены так, что переменный ток подается в них не одновременно, а с маленьким сдвигом по времени. Магнитное поле каждой обмотки то усиливается, то ослабевает, то пропадает совсем. Получается, что магнитное поле бежит по внутренней поверхности статора — словно вращается внутри него. Оно может увлечь за собой любой проводник, потому что в первый момент, когда проводник еще неподвижен, вихрь магнитных силовых линий возбуждает в нем электрический ток. А далее все идет по законам движения проводника с током в маг­нитном поле.

В качестве подвижной части таких двигате­лей можно взять ротор, обмотанный проводом, но еще лучше сделать «беличье колесо» — клет­ку в виде цилиндра с параллельными прутьями. Концы прутьев соединяют медными кольцами.

В обмотку статора дают пере­менный ток; возникает вращаю­щееся магнитное поле. Следом за ним начинает вращаться и «бе­личье колесо», совершая работу. Но скорость ротора никогда не до­стигает скорости вращения маг­нитного поля, он всегда немного отстает, магнитное поле как бы «скользит» вокруг ротора. Без такого скольжения невозможна работа двигателя, так как в ро­торе не будут индуктироваться токи, необходимые для движения в магнитном поле. Поэтому дви­гатели этого типа, созданные в 1889 г. русским ученым М. О. Доливо-Добровольским, названы асинхронными (это значит «не одновременные»).

По к. п. д. электродвигатели не имеют равных: больше 90% под­веденной электроэнергии они пре­вращают в полезную работу. Прав­да, не нужно забывать, что дви­гатели эти все-таки вторичные, а при выработ­ке для них электрической энергии тоже не­избежны энергетические потери.