Читать книгу «Летопись электричества» онлайн.

В ТЕ ДНИ в Париж съезжались не только делегаты Первого международного конгресса электриков. Многие, и в том числе политические эмигранты, студенты, молодые инженеры и ученые, собрав последние сбережения, стремились в Париж, чтобы осмотреть эту замечательную выставку. Среди таких людей оказался и молодой инженер из Мюнхена Оскар Миллер.

Внимательно изучив материалы выставки, Миллер узнал, что развитие электрических машин шло по двум направлениям. Одни ученые-изобретатели заняты были конструированием электрического двигателя — мотора, то есть такой машины, которая превращала бы электрическую энергию в механическую работу. Другие ставили перед собою задачу создания машины, которая была бы источником получения электричества — генератором.

Впрочем, электрическая машина обладает обратимостью: одна и та же электрическая машина может быть и генератором и мотором. Если вращать машину, то есть затрачивать на ее вращение механическую энергию, машина дает электрический ток; если, наоборот, питать машину электрической энергией, то от нее можно получить механическую работу.

Миллер улыбнулся, когда увидел на стене чертежи первых электрических двигателей. Как похожи они были по своему внешнему виду на паровые машины!

Необходимыми элементами поршневых паровых машин являются цилиндры, в которых под давлением пара ходят поршни. Это прямолинейное движение с помощью рычагов — шатунов и кривошипов — преобразуется во вращательное движение колес, как, например, в паровозе.

Старые типы электрических машин очень напоминали такую паровую машину. Вместо цилиндров первые электрические машины имели пустотелые катушки из многих витков проволоки, а вместо поршней внутрь катушек погружались железные сердечники. Еще одно устройство делало те и другие машины похожими друг на друга. Впуск пара в цилиндр паровой машины регулируется золотником — особой крышкой, которая попеременно открывает и закрывает отверстия для впуска пара в машину. В электрических машинах роль золотников выполняли особые приспособления (коммутаторы), менявшие направление тока в катушках.

В одной из витрин находился электрический двигатель русского ученого, академика Бориса Семеновича Якоби, который совместно с знаменитым русским физиком Эмилием Христиановичем Ленцем провел несколько важных исследований по электромагнетизму. Над этим двигателем Якоби работал больше трех лет. Двигатель Якоби был готов еще в 1837 году[29].

Своим изобретением Якоби заинтересовал адмирала русского царского флота И. Ф. Крузенштерна, благодаря которому он получил возможность установить двигатель на специальной шлюпке длиной двадцать шесть футов. Этот электродвигатель развивал мощность в четыре пятых лошадиной силы. Для питания двигателя на лодке было установлено триста двадцать гальванических элементов Грове. Летом 1838 года эта лодка с изобретателем и двенадцатью пассажирами шла против течения по реке Неве в Петербурге, вызывая всеобщее восхищение. В том же году Якоби сконструировал особый двигатель для небольшой тележки.

То была первая в мире попытка электрифицировать железные дороги. Но это изобретение сильно опередило свой век. В то время чиновники министерства путей сообщения вообще противились строительству железных дорог.

«Русские вьюги не потерпят иноземных хитростей! Зимы-матушки занесут снегом колеи и заморозят паровозы» — так писали в «Журнале общеполезных сведений».

Где уж тут до электрических железных дорог!

Более успешно развивалось изобретение электрических генераторов — источников электрического тока.

Всякая электрическая машина имеет три главнейшие части: 1) магниты, которые образуют магнитное поле, 2) обмотку из витков изолированной проволоки (в которой, если ее перемещать в магнитном поле, наводится ток) и, наконец, 3) коллектор, при помощи которого ток собирается, выпрямляется и отводится из машины в потребляющую ток внешнюю цепь.

Усовершенствование каждого из этих элементов машины шло постепенно и в течение многих лет.

В машине могут быть применены как естественные, так и искусственные магниты. Удобнее, дешевле и выгоднее применять искусственные магниты. Но действие и тех и других с течением времени будет ослабевать, а это неудобно. Вместо использования естественных или искусственных магнитов можно обмотать витками изолированной проволоки железные сердечники нужной для машины формы и получить электромагниты.

Одни электрические машины дают переменный ток, другие — постоянный. Постоянный ток — электрический ток неизменного направления и силы — ток элементов, аккумуляторов, машин постоянного тока. Различие между машинами, вырабатывающими переменный и постоянный токи, зависит от устройства обмотки и выводов тока из нее.

Желая усилить действие постоянных магнитов, а следовательно, и получение электрической энергии от машины, изобретатели электрической машины сначала прибегали к помощи гальванической батареи. Когда на постоянный магнат наматывалось некоторое число витков проволоки, через которую проходил ток гальванической батареи, действие магнитов значительно усиливалось.

В декабре 1866 года несколько изобретателей в различных странах предложило новое серьезное усовершенствование для получения тока в электрических машинах, применив так называемое самовозбуждение.

Впервые оно было предложено еще в 1854 году датским изобретателем-самоучкой Сореном Хиортом.

Зная, что размагниченная сталь или железо сохраняют так называемый остаточный магнетизм, он пришел к заключению, что можно обойтись без постороннего источника для возбуждения магнетизма электромагнитов. Если покрыть железный стержень обмоткой, приключенной к главным зажимам машины, то, как только машина в силу остаточного магнетизма начнет давать слабый ток, он пройдет по обмотке железного полюса и несколько усилит его магнитное поле; от этого еще более усилится ток машины, и опять еще более усилится магнитное поле. Таким образом получается, что машина как бы сама возбуждает свой магнетизм.

Принцип самовозбуждения был положен в основу конструирования новых, более совершенных электрических машин, которые стали называться динамо-машинами или динамоэлектрическими машинами («динамо» — по-гречески сила).

Ток первых электрических машин, в отличие от тока гальванических элементов, был пульсирующим, или толчкообразным.

Бельгийский рабочий, столяр Зиновий Грамм, первый создал годный для промышленных целей генератор электрической энергии. Изобретение Грамма состояло в применении в качестве якоря кольца из мягкого железа, на которое могло быть навито много обмоток изолированной медной проволоки. Все эти отдельные обмотки кольца, соединенные последовательно, образовывали как бы одну большую катушку.

[29] Б. С. Якоби создал электродвигатель в 1834 году, причем сразу направил рукопись с описанием своей работы в Парижскую академию наук. Изобретение рассматривается на заседании Академии и практически сразу работа публикуется. Таким образом, о построенном в мае 1834 года в Кёнигсберге двигателе стало широко известно в декабре 1834 года. А в 1837 году указом Николая I была создана Комиссия, возглавляемая адмиралом И. Ф. Крузенштерном, для рассмотрения практического применения электродвигателей. — прим. Гриня