Здесь рассматриваются специальные машины постоянного тока, имеющие наиболее важное значение в теоретическом и практическом отношениях. По схемам соединений их обмоток, а иногда и по конструкции они отличаются от нормальных машин. Большинство же машин постоянного тока, используемых для специальных целей, от нормальных машин не отличаются.

 а) Униполярные машины.

Идея униполярной машины должна быть понятна из рассмотрения рис. 5-69.

Рис. 5-69. К пояснению идеи униполярной машины дискового типа.

 Можно себе представить что изображенный здесь диск состоит из очень большого числа проводников в виде секторов S. Каждый из них при вращении все время будет находиться в поле одной и той же полярности; следовательно, наведенная в нем э.д.с. все время будет направлена в одну сторону. При выбранных направлениях поля и вращения она всегда направлена от центра к периферия диска.

При вращении диска на смену одним проводникам будут приходить в соприкосновение со щетками другие проводники и мы будем получать постоянный ток.

По типу этой дисковой униполярной машины проф. Б.И. Угримовым (1906 г.) был спроектирован и построен униполярный генератор на 10000 А, 10 В при 10000 об/мин. Однако такой генератор работал неудовлетворительно, так как не удалось преодолеть затруднения, связанные с выполнением надежных контактов щеток с диском на его периферии, где скорость доходила до 170 м/с. К, его недостаткам надо также отнести необходимость применения специальных подшипников (например, гребенчатых), которые могли бы удовлетворительно работать при больших осевых усилиях. Последние обусловлены односторонним магнитным притяжением из-за неизбежного различия зазоров между полюсами и вращающимся диском.

Кроме указанной униполярной машины дискового типа, в СССР были построены униполярные машины цилиндрического типа. Одна из них системы инж. Б.В. Костина (1939 г.) показана на рис. 5-70. Здесь также большие затруднения создавались при выполнении надежных щеточных контактов. К тому же машина требовала большой затраты материалов и в этом отношении не имела преимущества по сравнению с коллекторными машинами.

Рис. 5-70. Униполярная машина цилиндрического типа системы инж. Б.В. Костина. 1 — чугунный или стальной статор, имеющий форму цилиндра; 2 — полюсы машины; 3 — кольцевые выступы по бокам статора; 4 — катушки обмотки возбуждения; 5 и 6 — кольцевые выступы на роторе; 7 — цилиндрические части ротора, на которые накладываются щетки 8.

 После надлежащих усовершенствований, главным образом в отношении щеточных контактов и их охлаждения, униполярные машины цилиндрического типа могут найти себе применение там, где требуется постоянный ток в десятки тысяч ампер при низких напряжениях— порядка 6—10 В.

Рассмотренные униполярные машины, позволяющие получить постоянный ток без коллектора, называются также бесколлекторными машинами постоянного тока. Но хотя они и не имеют явновыраженного коллектора, все же здесь получается в скрытом виде коммутация, т. е. переключение проводников, на которые мы можем мысленно подразделить вращающийся диск или цилиндр.

Попытки построить бесколлекторные машины постоянного тока с обмоткой на якоре и без переключения ее витков не приводили и не могут привести к положительным результатам, так как невозможно создать такие условия, при которых величина dy/dt (изменение во времени потокосцепления) какой-либо катушки имела бы постоянный знак в течение длительного времени.

Вверх

Глава 6